秋天的仙侠湖清澈见底。湖面上方,一台无人机正在按照既定的路线巡检,用于发现湖面上的违建设施,渔民的违规捕捞行为等。
事实上,这个小小的无人机,只是浙江遂昌县全面升级网络基础设施,强化数字赋能乡村振兴,推进数字生活普惠共享的一个缩影。而引入高精度定位无人机等设备,进行自主巡检只是北斗系统落地的场景之一。近年来,我国载人航天、探月探火、深海深地探测、超级计算机、卫星导航、量子信息、核电技术、大飞机制造、生物医药等行业取得重大成果,作为创新型国家,我国各地的数字经济推进工作正衔枚疾行。
无独有偶,在繁忙的宁波舟山港,交织其间的集卡来回穿梭,作业流程也十分复杂。如今,工作人员在办公室内操作着驾驶台,龙门吊负责把一个个集装箱,从船上抓起,稳稳地放到集装箱卡车上,如同“抓娃娃”一般。其背后,正是北斗高精度定位、机器视觉、识别避障算法、自动控制算法,实现轮胎吊轨迹自动纠偏、智能防撞、精准停车。
“通过数字化,远控龙门吊的调度可以更加精准。另外,我们的生产安全可以得到提升,人员的人力成本也会得到大大降低。”宁波舟山港集团北二集司信息研发中心主任蒋浩在接受21世纪经济报道记者采访时透露,通过对作业机械的精准定位,在调度和管理上进行智能化实时掌控,大幅提升了港口运转效率。
除了城市治理、智慧港口之外,目前,北斗时空智能的落地场景已经延伸至铁路建设、文物保护等领域。
“厘米级”定位
舟山港位于我国南北沿海和长江航道的交汇处,货物吞吐量连续13年位居全球第一。北仑则是舟山港的所在地,年集装箱吞吐量超过百万标箱。今年上半年,北仑区实现外贸总额2176.9亿元,同比增长8.8%,位居宁波第一。
9月末,21世纪经济报道记者来到港区码头,放眼望去,皆是五颜六色的集装箱,海岸线延绵望不到尽头。一艘万吨巨轮泊在岸边,数百辆智能集卡载着集装箱,在桥吊下来回奔忙,却几乎见不到工作人员的身影。
眼下,数字化港口建设的加速,已经完全改变了他们的工作方式。在北仑第二集装箱码头的远程控制大厅内,几个年轻人正坐在操控台前吹着空调,熟练地操作着键盘。
“龙门吊司机的作业环境过去都很差,因为它在机上就一个很小的司机室,要工作满8个小时才能下来。现在在远控中心,就和普通的办公室一样,他们的工作环境得到了很大的提升。”蒋浩解释称,过去,一台龙门吊一个人,需要三个人三班倒,现在可以实现一对多的龙门吊远程作业,一个远控司机可以同时管理3-4台龙门吊作业。
近年来,随着大型设备逐步远程化、智能化作业,各类前沿技术的上线应用以及对人员行为的大数据分析,目前,北仑第二集装箱码头共60台龙门吊,今年远控改造6台,这些龙门吊搭载了接收北斗卫星信号的天线和时空智能终端,可以实现厘米级高精度定位。
在过去,驾驶龙门吊也是一项技术活,道路不平、胎压不一致,吊车开的距离一长,就走不了直线。“龙门吊智能化的第一步,是利用北斗RTK(实时动态载波相位差分技术)测量出导轨,定位精度要求两厘米。第二步是龙门吊上安装北斗高精度定位终端,两侧各装一个天线,两个轮胎的位置就非常精准了。龙门吊的两个轮胎位置传到控制中心之后做坐标比对,生成算法策略,调整前进距离、加速度、转向。”千寻位置网络有限公司北斗港口应用专家王志锋告诉21世纪经济报道记者,通过机器学习进行微调,路面不平情况下,龙门吊也能在限定车道线内行驶。
在宁波舟山港集团北二集司信息研发中心现场设备维护主管孙仲晖看来,数字化至关重要,对于集装箱码头来说,考核效率的关键点就是效率,用最快的速度装卸集装箱,节约船的靠泊时间,从而提高利用率、节约资金。
全覆盖巡查
目前来看,在公众的普遍认知中,北斗高精度应用更多在手机、汽车等消费级场景内实现落地,但事实上,其更多领域的应用已经日趋成熟,搭载北斗高精度定位系统的无人机,可以有效弥补多部门人工治理过程中的不足与缺陷,遂昌县无人机巡湖就是一例。
多位受访者对21世纪经济报道记者表示,传统的人工巡检的方式,已经无法满足政府对于生态环境治理的需求,地方政府在人力、物力上的投入,也难以覆盖相关成本。因此,向智能化、数字化进行转型,已经成为其治理过程中的必由之路。
以仙侠湖为例,其水域面积有17平方公里,整个水域比较狭长,有很多地方船只无法到达,所以会存在巡查的死角。
自2020年开始,遂昌县政府与千寻位置达成合作,引入了3台机库、3台高精度定位无人机、33台高精度船载定位设备和330台太阳能定位设备,使得日常巡检的过程变得更加快捷、高效,能够无死角、无盲区的进行水面的覆盖。“如果以前按照我们原来用船只对湖面进行人工巡查的方式,效率比较低,同时视角也没有无人机那么开阔,很多问题不能及时发现。”浙江省遂昌县综合行政执法局仙侠湖中队中队长王羽丰向21世纪经济报道记者解释。
一般来说,无人机每次执行巡查任务的时长,在半个小时到40分钟之间,每台无人机三条航线,基本上只需一个上午的时间便能完成任务。而如果人工巡航则大概需要一整天的时间,要消耗大量的人力物力。
而在这一过程中,北斗高精度定位系统成为着力的关健。千寻位置技术专家瞿涛在接受21世纪经济报道记者采访时表示,无人机的自动巡检一方面依靠AI图像识别算法,及时识别包括秸秆焚烧、占道经营、违章建筑等违法行为,同时基于无人机动态视频的AI视觉识别,开展水上和陆地的全域巡检。
另一方面,通过北斗的高精度定位,无人机可以实现定向巡航。同时,通过为300多艘船只加载北斗的高精度定位终端,仙侠湖中队后台可以实时获知船只的具体位置,包括它过去的运行轨迹。
但是,一些特殊的地理环境,也对北斗高精度定位技术能力的实现,提出了一些挑战。瞿涛解释称,如果在平原地区可以很清晰地隔500米布一个像控点,但在山区如果想既达到那么高的精度,又要布这么多像控点,对人工来说难度非常大。“我们要选择合适的点去山里探索,增大了我们工作的难度。
越来越多的政务治理在加速数字化,也给北斗产业带来了新的红利空间。
“数字化改革、城市精细化治理并不局限于一线城市。实际上,县级城市对数字化的诉求和信息化工具使用非常强烈。”瞿涛感慨道。
目前,在全国范围内,重庆长寿、安徽铜陵、湖南长沙、浙江德清、浙江上虞等多地,都已经部署了城市级的“北斗时空智能操作系统”。
走向云端协同
事实上,作为我国经济社会发展的重要空间基础设施,北斗卫星系统已经在日常生活的多个场景实现了落地。中国卫星导航定位协会发布的《2022中国卫星导航与位置服务产业发展白皮书》显示,2021年我国卫星导航与位置服务产业总体产值达到4690亿元人民币,较2020年增长16.29%。
与此同时,政策也在持续加码。今年1月,工业和信息化部发布《关于大众消费领域北斗推广应用的若干意见》。《意见》要求,“十四五”末,突破一批关键技术和产品,健全覆盖芯片、模块、终端、软件、应用等上下游各环节的北斗产业生态,培育20家以上专精特新“小巨人”企业,以及若干家制造业单项冠军企业。
在千寻位置CEO陈金培看来,数字化浪潮之下,北斗的应用已经从规模化走向智能化的新阶段。“虽然北斗很难被感知到,但它实际上已经融入我们每个人的生活。今天的北斗,不止在你的手机、汽车、共享单车里,还在数字中国的建设大潮里。”
据了解,自2021年5月,时空智能巡检系统正式投入使用以来,遂昌县综合行政执法局仙侠湖中队已经完成无人机水域巡检1200余次,协同处置200多起河湖事件,水域巡检人工投入下降80%、巡检效率提升400%。
小小的县域环境治理,只是北斗应用的一个缩影。云端协同,成为北斗走向智能化的关健一步。
陈金培解释称,传统的卫星导航信号,并不具备与互联网云端交互的能力,然而在数字化过程中,云端协同是各类智能终端在同一时空相互对话的基础。
另一方面,随着北斗智能化应用的普及,大量时空数据被随之生产出来,如何在从基准站、到数据处理系统、到播发系统,再到用户终端,全链路保障信息安全成为考验北斗应用的一大挑战。
对此,陈金培表示,安全是北斗产业化的基石。未来,随着各行业数字化转型进入关键阶段,如何让北斗真正发挥出应有的作用,企业的落地能力也成为竞争的关键因素。