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今年两会上，“碳达峰”、“碳中和”被首次写入政府工作报告，成为全民讨论的“热词”。扎实践行低碳战略，大力开发更绿色环保的海上风电意义重大，相关平台建设掀起发展热潮。
全球风能委员会GWEC（Global Wind Energy Council）发布的最新数据分析显示，2020年全球海上风电新增装机容量超过6GW。其中，中国连续3年领跑全球，新装机量超过3GW，占全球新增50%以上。装机量强劲增长的背后，也预示着巨大的海底缆线建设需求。
同时，国际油价在后疫情时代恢复上涨，激发全球海上油气公司的投资动力。国际数据研究公司IHS Markit预测，2023年后亚太地区海上油气投资将有较大增幅。其中，海底缆线被誉为海上油气开发的“生命线”，海上油气开发力度加大也将带动海底缆线相关工程的发展。
成本高、效率低
传统作业模式痛点明显
在海底缆线工程的勘设前期，需要进行地形地貌沉积环境调查、海洋水文调查等工作。传统作业模式通常以调查船、浮标和潜标等为平台，搭载各种仪器设备和传感器完成海底探测、物理海洋观测等任务。
然而，传统工作模式在环境复杂、工况恶劣的水域作业有着很大的局限性，作业成本高、效率低。大型载人船受自身体积、吃水深度的影响，不适合在风电机组之间穿梭作业，人工驾驶存在操作难度和碰撞风险；小型载人船抗风浪能力差、人员设备危险性高，且会在往返、补给和救治等环节上浪费大量时间；浮标和潜标虽然可在恶劣环境条件下长期连续进行综合监测，但是机动性差，收放困难，设备成本高。
图 | 传统载人船作业局限性较大
在海底缆线敷设和施工保护阶段，目前仍缺乏有效的施工安全监管手段。特别是在海底缆线敷设施工过程中，需要对外围进行24小时的现场监护和警戒，以确保施工作业安全，但使用传统的有人船进行监管，不仅费用过高，而且耗时耗力并存在人员安全风险。
在海底缆线工程验收及后期运维阶段，因为海水腐蚀性强、水下环境复杂，海底缆线在水下存在冲刷裸露、悬空、路由偏差、弯折半径过小等隐患，严重影响平台安全及正常运营。目前海底缆线检测缺乏智能化手段，需要大量人力多次重复检测对比数据，人力投入大、检测效果差。在后期运维时，也只能加大人力巡航密度以保障水面安全。
图 | 海底缆线运维中的水下隐患
整体来看，随着大量海上风电场、海上油气平台的建成及服役期增长，海底缆线检测作业需求将逐年扩大，而传统作业模式将难以满足行业的发展需要。
基于无人船艇的全新解决方案
针对海底缆线工程建设及相关运维痛点，具有机动、灵活、安全性高等特点的无人船艇，则可以弥补常规调查平台在环境复杂、工况恶劣水域作业的局限性，以全新的解决方案破解传统作业难题。
无人船是一种可执行某项或某类任务，并基于任务目的进行功能设计的水面机器人。与有人船实施检测运维工作相比，无人船艇具备较高的定位及控制精度，艇体灵活转弯半径小，可严格执行计划测线任务，避免人为操作失误，作业安全性高，碰撞桩基风险低，同时无人船艇实时自动调整动力大小与方向，保证较高的贴线精度，有利于检测作业整体效率。
图 | 无人船艇检测风电场桩基及海缆冲刷
而基于无人船艇在海底缆线工程建设中的应用，则可以有效解决前期调查、中期监管、后期运维环节的传统难题。具体而言，无人船艇在海底缆线工程建设中可发挥五大优势：
● 高效。无人船艇可在海上连续12小时作业，并通过集成多波束探测仪、侧扫声呐等设备，实现每天20个桩基或每天20公里海缆的高效检测。
● 精准。无人船艇可依照桩基位置和海缆路由自动航行，位置偏差不超过正负5米。
● 实时。无人船艇具备实时高清视频、远距离点对点通讯能力，可在10至15公里范围内，即时回传航行监控画面、3D声呐检测结果等。
● 安全。无人船艇可适应4至5级海况，具备自扶正、自动避障和无人自主驾驶等功能，并通过搭载光电吊舱、摄像头、喊话器、救生筏等设备保障任务区域安全。
● 适应特殊环境。无人船艇吃水浅、水面机动性能高，可在部分有人船不能到达的区域开展工作。
无人船艇可从码头出航或随母船（运维船）作业，通过公网、专网、卫通或借助升压站与陆地部分通信链路实现实时数据传输，工作人员在岸端或母船上，就能有效支撑海底缆线工程的全生命周期建设。
图 | 无人艇实施检测示意图
未来，随着无人船艇平台技术的不断进步，针对海上作业存在风险高、受环境影响大的弊端，无人船艇将更好发挥智能、高效、精确、安全的特性，通过搭载不同载荷执行多种作业任务，替代传统人力进行高强度、高风险、重复性的海上作业，使海底缆线工程建设及海上风电、海上油气行业进入智能化、无人化时代。
应用案例
案例一
地点：广东省珠海市横琴岛
时间：2019年8月
使用设备：M40海洋调查无人船、RESON T20-P多波束测深仪
图 | 作业水域
中海油某公司采用云洲M40海洋调查无人船搭载多波束测深系统对登陆海管（油气管道）极浅段进行勘查。水流从窄河道流向宽海面，流速减缓泥沙堆积，造成待测水域平均水深6m，部分区段水深不足2m，导致普通船只难以驶入，采用常规海洋测绘方式难以实现水深测量。因水深不满足一般作业船只安全性要求，为保障后续勘查作业的安全性和可行性，该公司采用云洲中小型无人船搭载海洋调查仪器方案实施前期勘查服务。
案例二
地点：江苏黄海海域
时间：2019年1月
使用设备：M80”极行者”海洋调查无人船、实时三维声呐、浅地层剖面仪
图 | 无人船艇的三维声呐数据处理示意图
云洲M80”极行者”海洋探测无人艇搭载高精度实时三维声呐和浅地层剖面仪，在江苏黄海海域为中广核新能源风电场电缆裸露现状进行检测评估，圆满完成了38台风机基础冲刷检测、海上升压站基础冲刷检测、海底电缆冲刷检测，调查海缆实际路由位置，海缆埋藏、裸露及悬空情况等作业内容，为风场后续的检测作业和维护性施工提供依据。
结语
海上油气、海上风电领域具有广阔的增量市场，海底缆线建设发展迅猛，通过无人船艇这一新兴水面智能作业手段，可解决海洋工程常态化检测问题，还能不断提高运维质量，降低运维成本，推动我国海洋资源开发的高质量发展。
