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秋天的仙俠湖清澈見底。湖面上方,一臺無人機正在按照既定的路線巡檢,用于發現湖面上的違建設施,漁民的違規捕撈行為等。
事實上,這個小小的無人機,只是浙江遂昌縣全面升級網絡基礎設施,強化數字賦能鄉村振興,推進數字生活普惠共享的一個縮影。而引入高精度定位無人機等設備,進行自主巡檢只是北斗系統落地的場景之一。近年來,我國載人航天、探月探火、深海深地探測、超級計算機、衛星導航、量子信息、核電技術、大飛機制造、生物醫藥等行業取得重大成果,作為創新型國家,我國各地的數字經濟推進工作正銜枚疾行。
無獨有偶,在繁忙的寧波舟山港,交織其間的集卡來回穿梭,作業流程也十分復雜。如今,工作人員在辦公室內操作著駕駛臺,龍門吊負責把一個個集裝箱,從船上抓起,穩穩地放到集裝箱卡車上,如同“抓娃娃”一般。其背后,正是北斗高精度定位、機器視覺、識別避障算法、自動控制算法,實現輪胎吊軌跡自動糾偏、智能防撞、精準停車。
“通過數字化,遠控龍門吊的調度可以更加精準。另外,我們的生產安全可以得到提升,人員的人力成本也會得到大大降低。”寧波舟山港集團北二集司信息研發中心主任蔣浩在接受21世紀經濟報道記者采訪時透露,通過對作業機械的精準定位,在調度和管理上進行智能化實時掌控,大幅提升了港口運轉效率。
除了城市治理、智慧港口之外,目前,北斗時空智能的落地場景已經延伸至鐵路建設、文物保護等領域。
“厘米級”定位
舟山港位于我國南北沿海和長江航道的交匯處,貨物吞吐量連續13年位居全球第一。北侖則是舟山港的所在地,年集裝箱吞吐量超過百萬標箱。今年上半年,北侖區實現外貿總額2176.9億元,同比增長8.8%,位居寧波第一。
9月末,21世紀經濟報道記者來到港區碼頭,放眼望去,皆是五顏六色的集裝箱,海岸線延綿望不到盡頭。一艘萬噸巨輪泊在岸邊,數百輛智能集卡載著集裝箱,在橋吊下來回奔忙,卻幾乎見不到工作人員的身影。
眼下,數字化港口建設的加速,已經完全改變了他們的工作方式。在北侖第二集裝箱碼頭的遠程控制大廳內,幾個年輕人正坐在操控臺前吹著空調,熟練地操作著鍵盤。
“龍門吊司機的作業環境過去都很差,因為它在機上就一個很小的司機室,要工作滿8個小時才能下來。現在在遠控中心,就和普通的辦公室一樣,他們的工作環境得到了很大的提升。”蔣浩解釋稱,過去,一臺龍門吊一個人,需要三個人三班倒,現在可以實現一對多的龍門吊遠程作業,一個遠控司機可以同時管理3-4臺龍門吊作業。
近年來,隨著大型設備逐步遠程化、智能化作業,各類前沿技術的上線應用以及對人員行為的大數據分析,目前,北侖第二集裝箱碼頭共60臺龍門吊,今年遠控改造6臺,這些龍門吊搭載了接收北斗衛星信號的天線和時空智能終端,可以實現厘米級高精度定位。
在過去,駕駛龍門吊也是一項技術活,道路不平、胎壓不一致,吊車開的距離一長,就走不了直線。“龍門吊智能化的第一步,是利用北斗RTK(實時動態載波相位差分技術)測量出導軌,定位精度要求兩厘米。第二步是龍門吊上安裝北斗高精度定位終端,兩側各裝一個天線,兩個輪胎的位置就非常精準了。龍門吊的兩個輪胎位置傳到控制中心之后做坐標比對,生成算法策略,調整前進距離、加速度、轉向。”千尋位置網絡有限公司北斗港口應用專家王志鋒告訴21世紀經濟報道記者,通過機器學習進行微調,路面不平情況下,龍門吊也能在限定車道線內行駛。
在寧波舟山港集團北二集司信息研發中心現場設備維護主管孫仲暉看來,數字化至關重要,對于集裝箱碼頭來說,考核效率的關鍵點就是效率,用最快的速度裝卸集裝箱,節約船的靠泊時間,從而提高利用率、節約資金。
全覆蓋巡查
目前來看,在公眾的普遍認知中,北斗高精度應用更多在手機、汽車等消費級場景內實現落地,但事實上,其更多領域的應用已經日趨成熟,搭載北斗高精度定位系統的無人機,可以有效彌補多部門人工治理過程中的不足與缺陷,遂昌縣無人機巡湖就是一例。
多位受訪者對21世紀經濟報道記者表示,傳統的人工巡檢的方式,已經無法滿足政府對于生態環境治理的需求,地方政府在人力、物力上的投入,也難以覆蓋相關成本。因此,向智能化、數字化進行轉型,已經成為其治理過程中的必由之路。
以仙俠湖為例,其水域面積有17平方公里,整個水域比較狹長,有很多地方船只無法到達,所以會存在巡查的死角。
自2020年開始,遂昌縣政府與千尋位置達成合作,引入了3臺機庫、3臺高精度定位無人機、33臺高精度船載定位設備和330臺太陽能定位設備,使得日常巡檢的過程變得更加快捷、高效,能夠無死角、無盲區的進行水面的覆蓋。“如果以前按照我們原來用船只對湖面進行人工巡查的方式,效率比較低,同時視角也沒有無人機那么開闊,很多問題不能及時發現。”浙江省遂昌縣綜合行政執法局仙俠湖中隊中隊長王羽豐向21世紀經濟報道記者解釋。
一般來說,無人機每次執行巡查任務的時長,在半個小時到40分鐘之間,每臺無人機三條航線,基本上只需一個上午的時間便能完成任務。而如果人工巡航則大概需要一整天的時間,要消耗大量的人力物力。
而在這一過程中,北斗高精度定位系統成為著力的關健。千尋位置技術專家瞿濤在接受21世紀經濟報道記者采訪時表示,無人機的自動巡檢一方面依靠AI圖像識別算法,及時識別包括秸稈焚燒、占道經營、違章建筑等違法行為,同時基于無人機動態視頻的AI視覺識別,開展水上和陸地的全域巡檢。
另一方面,通過北斗的高精度定位,無人機可以實現定向巡航。同時,通過為300多艘船只加載北斗的高精度定位終端,仙俠湖中隊后臺可以實時獲知船只的具體位置,包括它過去的運行軌跡。
但是,一些特殊的地理環境,也對北斗高精度定位技術能力的實現,提出了一些挑戰。瞿濤解釋稱,如果在平原地區可以很清晰地隔500米布一個像控點,但在山區如果想既達到那么高的精度,又要布這么多像控點,對人工來說難度非常大。“我們要選擇合適的點去山里探索,增大了我們工作的難度。
越來越多的政務治理在加速數字化,也給北斗產業帶來了新的紅利空間。
“數字化改革、城市精細化治理并不局限于一線城市。實際上,縣級城市對數字化的訴求和信息化工具使用非常強烈。”瞿濤感慨道。
目前,在全國范圍內,重慶長壽、安徽銅陵、湖南長沙、浙江德清、浙江上虞等多地,都已經部署了城市級的“北斗時空智能操作系統”。
走向云端協同
事實上,作為我國經濟社會發展的重要空間基礎設施,北斗衛星系統已經在日常生活的多個場景實現了落地。中國衛星導航定位協會發布的《2022中國衛星導航與位置服務產業發展白皮書》顯示,2021年我國衛星導航與位置服務產業總體產值達到4690億元人民幣,較2020年增長16.29%。
與此同時,政策也在持續加碼。今年1月,工業和信息化部發布《關于大眾消費領域北斗推廣應用的若干意見》。《意見》要求,“十四五”末,突破一批關鍵技術和產品,健全覆蓋芯片、模塊、終端、軟件、應用等上下游各環節的北斗產業生態,培育20家以上專精特新“小巨人”企業,以及若干家制造業單項冠軍企業。
在千尋位置CEO陳金培看來,數字化浪潮之下,北斗的應用已經從規模化走向智能化的新階段。“雖然北斗很難被感知到,但它實際上已經融入我們每個人的生活。今天的北斗,不止在你的手機、汽車、共享單車里,還在數字中國的建設大潮里。”
據了解,自2021年5月,時空智能巡檢系統正式投入使用以來,遂昌縣綜合行政執法局仙俠湖中隊已經完成無人機水域巡檢1200余次,協同處置200多起河湖事件,水域巡檢人工投入下降80%、巡檢效率提升400%。
小小的縣域環境治理,只是北斗應用的一個縮影。云端協同,成為北斗走向智能化的關健一步。
陳金培解釋稱,傳統的衛星導航信號,并不具備與互聯網云端交互的能力,然而在數字化過程中,云端協同是各類智能終端在同一時空相互對話的基礎。
另一方面,隨著北斗智能化應用的普及,大量時空數據被隨之生產出來,如何在從基準站、到數據處理系統、到播發系統,再到用戶終端,全鏈路保障信息安全成為考驗北斗應用的一大挑戰。
對此,陳金培表示,安全是北斗產業化的基石。未來,隨著各行業數字化轉型進入關鍵階段,如何讓北斗真正發揮出應有的作用,企業的落地能力也成為競爭的關鍵因素。