水上和水下的海洋自治

L3 Harris UK的C-Worker 7与英国南部沿海的ROV一起工作。 L3 Harris UK的照片。

L3 Harris UK的C-Worker 7与英国南部沿海的ROV一起工作。 L3 Harris UK的照片。

Marine Tech已向IMODCO提供RSV-ROV系统，用于进行CALM浮标检查。图片来自IMODCO。

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海上自主系统和此类系统的组合正越来越多地在近海空间进行测试。 Elaine Maslin着眼于现在如何测试混合远程和自治系统。

诸如检查，维修和保养的居民海底车辆等概念是有吸引力的选择，但并非唯一尝试的选择。从无人水面舰艇（USV）部署远程操作车辆（ROV）也正在测试并投入使用。这是使操作员摆脱伤害，集中运营并削减成本和环境足迹的另一种方法。但是，还有一条路要走，直到这些系统能够面对北海之类的严酷条件。

早期采用者
法国公司Marine Tech自2017年以来一直将USV和ROV能力相结合，并在商业上取得了成功。该公司成立于2014年，其幕后人物自2012年以来一直在石油和天然气行业中提供他们所谓的远程水面船只（RSV），在中东进行海洋调查。

Marine Tech通过与阿布扎比国家石油建设公司（NPCC）调查和潜水团队合作的项目，于2016年开始研究在其RSV中增加ROV功能的可能性。 NPCC希望找到一种解决方案，用于调查和监视任务，包括在危险或限制区域执行的任务，以启动和恢复ROV。

L3 Harris UK的C-Worker 7与英国南部沿海的ROV一起工作。 L3 Harris UK的照片。

Marine Tech的共同创始人兼商业经理Magali Mouries说：“他们希望节省成本，提高人员和潜水员的安全性，并减少执行这些任务所需的技术手段。 RSV取代了潜水员和船只，以及执行这些常规任务所需的所有团队。”

结果是使用他们的4.2m长，2.1m宽的RSV Sea Observer，带有多波束回声测深仪和机载Teledyne Seabotix vLBV300 ROV进行目视检查。电池供电的RSV具有24小时的续航能力，可以10 kts的速度行驶，它配备了绞盘，张紧系统和可铰接的平台，用于ROV展开，水深低至100m。通过UHF进行命令和控制，使用部署在所有Marine Tech RSV舰队上的相同系统，并通过Wi-Fi恢复机载传感器记录的数据。 ROV和RSV之间的通信是开发的一部分，也是RSV保持位置自动驾驶仪和ROV系绳管理的一部分。

穆里斯说，继2017年进行示范之后，目前可在高达180万海域作业的RSV成为首个在海上使用的RSV（或ASV / USV）。它在距阿布扎比16公里的扎科姆油田投入使用，检查管道，进行水深测量并部署ROV进行详细检查（如果发现）。经过培训的海洋学家Mouries说，从那时起，它就一直为NPCC工作，他在海洋环境和海洋污染方面拥有12年的经验。

Mouries说，虽然车辆可以运转24小时，包括从ROV上耗电，但实际上并没有使用这么长时间，因为在这段时间内，测量/水文工作不需要连续进行。

“这是第一个，我认为仍然是唯一的一个正在运行的年轻兄弟RSV Sea Observer Compact，” Mouries补充说。的确，在与NPCC合作之后，2018年，Marine Tech还向IMODCO（由浮动生产技术公司SBM Offshore拥有的一家海上装卸码头技术公司）交付了320万长的RSV海洋观察员紧凑型飞机，并配备了BlueROV2。 。对于IMODCO，它已被用作海上装卸浮标维护的一部分，包括单个系泊缆测量。同样，自两年前投入使用以来，它仍在使用。

“我们在这一领域已经工作了将近10年，” Mouries说。她说：“我们已经在欧洲，中东和亚洲生产了10多个平台，这就是我们能够开发此类平台的原因。”对于更多采用这些技术的公司，他们的思维方式需要改变。 “行业必须准备好改变他们的工作流程，而且这样做需要时间。但是现在市场正在发展。观念在改变。”

Marine Tech已向IMODCO提供RSV-ROV系统，用于进行CALM浮标检查。图片来自IMODCO。在更恶劣的环境中增加自治权
实际上，BP一直在研究这项技术。该公司的目标是到2025年将其水下检查活动中的100％配备无人系统，该公司一直在支持英国的USV制造商L3Harris UK开展ARISE项目。它代表用于极端海洋环境的自主机器人干预系统，这是由英国创新资助的一个项目，该项目由埃克塞特大学作为学术合作伙伴进行。

来自L3Harris UK的商业技术销售经理James Cowles说，进行海底自动检查可以消除“枯燥，肮脏和危险”的工作。可以使用7m长的无人船，而不是让24m长的船在船上“跳来跳去”。他说，它不仅不仅适用于石油和天然气，还适用于海上风电，其中数千个建筑物以及它们之间的电缆都需要检查。 Cowles说，它还降低了成本并提高了可重复性。

ARISE项目的第一阶段是一项可行性研究，由英国创新公司资助。这是从带有2.5 x 1m月池的C-Worker 7 ASV部署的Saab Seaeye检验级Falcon ROV。 ROV保持在带有绞盘的吊架中，以放出长达50m的绳索，并使用动力鞘轮保持张力。所有电子设备都放在一个电子外壳中，并与主控制系统分开。 ROV控制与其他有效负载类似，通过无线电链接实现了远程桌面连接，从而提供了对ROV的强大控制。使用超短基线（USBL）系统跟踪ROV。

该设置已于2019年初在普利茅斯的Cawsand湾试行。在Cawsand湾也没有任何实际检查的对象。因此，L3Harris UK聘请了葡萄牙的可视化和模拟公司Aybssal Systems来构建一个综合环境，以便在海床上有“可以看的东西”。船只驾驶员能够监控发生的情况，英国桑伯里或美国休斯敦的BP工作人员也可以登录并查看发生了什么。在童话般友好的海上国家3（轻微）中进行了十次潜水。潜水包括测试垂直检查，到达站点并进行悬停，用手（从岸上）驾驶ROV，将ASV放在航向位置并在下面驾驶ROV，以及测试对接算法。

考尔斯说：“主要的挑战之一是绞盘。”考尔斯说：“早期的学习是，如果不同步它们，那很快就会出错。”而且，海上总不会有10mb的带宽，而且有时候船只正好在ROV上方，这很难追踪。但是，这些都是学习，他补充说。

他说：“在这个阶段，我们只是希望看到它的工作，这是车辆与地下车辆之间下一阶段的协作自主权。” “因此，下一步是着眼于提高自动化程度和机器学习，以生成返回其外壳，航路点等的路径。”

此外，还需要具备在三级以上海域工作的能力以及更大的ROV，同样来自萨博·海耶尔（Saab Seaeye）的Tiger公司也将在今年的第二阶段试验中进行下一轮试验，该试验计划于今年进行（2020年），希望它将包括一个提供数据的实际检查范围。 L3Harris UK也将寻求将ROV系绳长度增加至275m，以便在150m的水深中作业，该水深将覆盖北海的70-75％。未来的系统还将包括切割线，以防ROV系绳被卡住并可能成为锚点。
“目标是建立更强大的启动和恢复系统。我们需要在较高的海州工作，以获取我们在北海和世界其他地方需要的工作窗口。我们需要更大的自主权。”考尔斯说。未来可能会看到一艘18-24m的船，其轻型ROV或更大的AUV。

考尔斯说，这种潜力是存在的，他列举了USV-ROV组合具有20天耐力的能力。他说：“您可以离开阿伯丁（Aberdeen）或彼得黑德（Peterhead），过境，做10天的工作，但仍有很大的储备。” “即使船只需要一段时间过境，也能提供范围。”剩下的问题包括谁来驾驶ROV –与USV飞行员同一个人？海上法规也仍然是一个问题，但是L3Harris UK正在与“海事自治可持续性监管工作组（MASRWG）”合作。 Cowles说，看来当前的碰撞法规（Colregs）可能适合当前尺寸的ASV。他说，随着船只的变大，我们将需要改变。

其他人也看到了潜力。 XOCEAN是一家爱尔兰公司，总部位于爱尔兰卢斯郡（County Louth），也正在研究从无人水面平台部署水下机器人的解决方案。该公司首席执行官詹姆斯·艾夫斯（James Ives）表示：“许多客户表示有兴趣将解决方案扩展到更深的水域，以覆盖其更多资产。这不可避免地意味着将传感器定位在水柱下方。 XOCEAN正在致力于下一代技术的实现。

“该系统基于将水下检查车辆与更大的XO-900（9m）USV集成在一起。检查车辆将配备一系列传感器，包括照相机和激光扫描仪，可对海底资产进行详细检查。该系统目前正在开发中，XOCEAN计划在2021年投入使用。”

其他人一直在致力于类似的功能。去年[2019]，主要向USV提供反地雷对策能力（检测然后摧毁类地雷物体）的ECA GROUP展示了使用USV（无人水面飞行器）INSPECTOR部署H300V型ROV进行海底检查的能力在Total和TechnipFMC领导的研发计划中。中期审查已与非洲经委会联系，但没有回应。

Marine Tech已向IMODCO提供RSV-ROV系统，用于进行CALM浮标检查。图片来自IMODCO。