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打造創(chuàng)新高地 擘畫深藍未來 ——上海海事大學遴選發(fā)布十大科技服務典型案例
當晨曦掠過太平洋東岸的錢凱港集裝箱碼頭，數(shù)字孿生能源管控平臺上跳動的數(shù)據(jù)正勾勒出智慧港口蓬勃的生機；當月光灑滿南海的風電平臺，智能監(jiān)測系統(tǒng)上的影像正映照著海底電纜安全運行的脈動；當微風輕撫長江上試航的甲醇動力船舶，清潔能源的藍焰正點亮綠色航運的未來。

科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新，是發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力的基本路徑。近年來，上海海事大學以“重服務、強貢獻”為導向，聚焦主責主業(yè)，積極推動學科鏈、創(chuàng)新鏈與產(chǎn)業(yè)鏈、人才鏈深度融合，以科技創(chuàng)新賦能產(chǎn)業(yè)變革，以產(chǎn)教融合服務重大項目。日前，學校遴選發(fā)布十大科技服務典型案例，全方位展現(xiàn)了科研團隊圍繞智慧、安全、綠色三大關鍵方向，在航運、物流、海洋等多個領域取得的突破性技術成果，生動詮釋了教育科技人才一體化服務加快建設交通強國、航運強國、海洋強國，助力上海國際航運中心建設的使命擔當。

????從科研到產(chǎn)業(yè)?持續(xù)深化智慧賦能

秘魯錢凱港開港儀式上，丁一教授團隊以千萬級的數(shù)據(jù)量為港口打造了一個數(shù)字孿生系統(tǒng)。電子屏幕上，港口運轉的場景被實時精準復現(xiàn)，碼頭操作人員可直接通過系統(tǒng)對港口泊位、堆場、船舶、集裝箱及碼頭作業(yè)機械等要素進行全方位監(jiān)控。

“過去，港口運營主要依靠人工操作，有了這套系統(tǒng)，港口就像裝上了‘智慧大腦’，可實時感知和優(yōu)化作業(yè)流程，減少生產(chǎn)異常事件對碼頭運營造成的不利影響，同時大幅提高港口運行效率。上海洋山四期自動化碼頭等多個碼頭在系統(tǒng)上線后，作業(yè)效率平均提升10％以上。”丁一介紹道。

該系統(tǒng)還構建了港口能源管控和運營能效決策分析框架，可通過自主研發(fā)的港口實時大數(shù)據(jù)運籌決策優(yōu)化模型和智能算法庫，對碼頭能源消耗情況進行實時分類、分項統(tǒng)計并調(diào)度優(yōu)化，為港口綠色轉型提供決策支持。據(jù)測算，該系統(tǒng)讓武漢陽邏港單箱碳排放降低7％。

在上海港，“一網(wǎng)統(tǒng)管、一網(wǎng)通辦”模式讓船舶周轉更加順暢，智能配載系統(tǒng)、理貨系統(tǒng)、集卡調(diào)運平臺通過智能算法不斷提升港口作業(yè)與疏運效率，助力上海港吞吐能力實現(xiàn)質(zhì)的躍升。

依托深厚的科研積累，團隊孵化了上海市高新技術企業(yè)上海咪啰信息科技有限公司，以30余項專利技術為10余家港航龍頭企業(yè)提供優(yōu)質(zhì)服務，向全球持續(xù)輸出智慧港口建設的“中國方案”。

智慧的光芒不僅閃耀港口，更撒向浩瀚海洋。

胡勤友教授團隊研發(fā)的HIFLEET全球船舶動態(tài)監(jiān)控與航海保障互聯(lián)網(wǎng)服務平臺，基于船舶自動識別系統(tǒng)（AIS）數(shù)據(jù)，融合海圖、海洋氣象預報、船舶檔案等20多種海事數(shù)據(jù)，為1000多家國內(nèi)外政府部門、航運貿(mào)易企業(yè)及金融機構提供船舶跟蹤、事故推演、偏航監(jiān)控、氣象預報等100多種船舶航行安全信息服務。

AIS數(shù)據(jù)是HIFLEET平臺最主要的數(shù)據(jù)來源?！霸诖懊芗瘏^(qū)域，比如我國沿海和近海水域，因為信號沖突，船舶AIS信號采集較差，導致平臺無法持續(xù)跟蹤船舶?！焙谟颜f，為解決這一問題，團隊開發(fā)了移動AIS基站技術，將船舶AIS設備的串口輸出信號通過船舶衛(wèi)星寬帶傳輸?shù)疥懙胤掌?，有效豐富平臺數(shù)據(jù)來源。

目前，團隊已在700多艘船舶上部署了移動AIS基站，加上岸基、衛(wèi)星等AIS基站的數(shù)據(jù)，HIFLEET平臺目前每日處理船舶AIS數(shù)據(jù)量超2.8億條，可實時跟蹤全球40余萬艘船舶的動態(tài)。

為提升船舶航行安全性，團隊還將船位監(jiān)控和視頻監(jiān)控結合，加裝船員行為智能分析終端和視頻壓縮終端，對船員長時間用手機、疲勞駕駛等不安全行為進行報警。據(jù)介紹，該技術目前已在200多艘船舶上應用。

“未來我們考慮將大模型運用到HIFLEET平臺中，通過人機交互為用戶提供更多服務，持續(xù)提高工作效率?！焙谟驯硎尽?

從港口到遠洋，楊斌教授團隊將智慧的觸角延伸到冷鏈物流的監(jiān)管上，用科技手段守護“舌尖上的安全”。

2012年，物聯(lián)網(wǎng)概念初興，團隊敏銳地捕捉到集裝箱作為物流節(jié)點的信息價值?！爱敃r冷鏈食品安全問題社會關注度很高，我們決定從冷藏集裝箱切入，通過與制冷機組的深度集成及多種傳感器，全面監(jiān)測冷藏集裝箱溫度、濕度、氣體濃度等環(huán)境狀態(tài)數(shù)據(jù)和機組電壓、電流、壓縮機壓力等工作狀態(tài)數(shù)據(jù)，解決冷鏈物流溫度失控、時效延誤、貨損難溯等問題。”楊斌說。

研發(fā)之路并非坦途。由于集裝箱在全球范圍內(nèi)運輸，監(jiān)控系統(tǒng)可能因為通信限制而在某些地區(qū)無法使用?！邦愃剖謾C的‘全球漫游’功能，我們布設的集裝箱監(jiān)控系統(tǒng)也要能‘全球漫游’。通過對數(shù)據(jù)包的整體壓縮、延遲發(fā)送、擁塞管控等技術手段，我們低成本、高效率地解決了全球運輸過程中復雜多變的網(wǎng)絡傳輸問題?！睏畋笳f。

團隊不斷調(diào)整、測試，歷經(jīng)6年攻關和多次技術迭代，終于在2018年構建起融合北斗定位與低功耗廣域物聯(lián)網(wǎng)技術的“數(shù)據(jù)采集—智能分析—動態(tài)反饋”全流程閉環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)，精準采集集裝箱位置、溫度、濕度等信息，實現(xiàn)冷鏈集裝箱“不斷鏈”監(jiān)控。

2019年，團隊通過“技術作價入股＋產(chǎn)業(yè)孵化運營”的技術轉移模式，與中遠海運集團旗下兩家企業(yè)共建上海海聯(lián)智通信息科技有限公司，將技術推向產(chǎn)業(yè)化。如今，該系統(tǒng)已覆蓋全球12萬余個冷藏集裝箱。

????從深海到極地?構筑堅實安全屏障

陽江沙扒海上風電場內(nèi)，500千伏交流三芯海纜靜臥深海，源源不斷地將電能輸送至千家萬戶。安博文教授團隊研發(fā)的海纜監(jiān)測系統(tǒng)，正通過光纖感知著它的每一次“呼吸”。

“海纜造價高昂，一旦因過熱或外力破壞出現(xiàn)故障，直接維修費用就上千萬元，間接損失更是難以估量。起初，因缺乏技術方案，海纜埋到海底后無法進行實時監(jiān)管，其安全完全聽天由命。我們研發(fā)的監(jiān)測系統(tǒng)可對海纜進行24小時不間斷監(jiān)測，提前預判風險，保護其運行安全?！卑膊┪恼f。

據(jù)介紹，該系統(tǒng)采用分布式光纖傳感技術，可實時獲取海纜內(nèi)部溫度及外部應變數(shù)據(jù)，具有溫度異常趨勢分析、溫度深埋與沖刷聯(lián)合分析、振動與船舶聯(lián)動預警等智能監(jiān)控功能，一旦監(jiān)測到安全問題，可自動進行聲光報警，以便及時采取應對措施。

作為國內(nèi)海纜安全監(jiān)測領域的拓荒者，2016年，團隊在學校支持下，孵化成立上海市高新技術企業(yè)上海安馨信息科技有限公司。迄今為止，該公司累計完成60余項海纜監(jiān)測工程，交付了國內(nèi)首套柔直海纜監(jiān)測系統(tǒng)、首套動態(tài)海纜監(jiān)測系統(tǒng)，建成全球首套500千伏交流三芯海纜監(jiān)測系統(tǒng)，為三峽“引領號”漂浮式風電項目、中國海油“觀瀾號”漂浮式風電項目、粵電陽江海上風電項目等重大項目構筑起堅實的安全屏障。

在深圳媽灣智慧港區(qū)，由胡雄教授團隊研發(fā)的起重機械健康狀態(tài)監(jiān)測與評估系統(tǒng)及信息物理平臺（NetCMAS）正實時對岸橋設備進行狀態(tài)監(jiān)評。

該系統(tǒng)通過碼頭主機站、中心遠控站、網(wǎng)絡專家分析站、云服務平臺協(xié)同運行，對港機應力應變、振動沖擊、溫度、噪聲、剛度變形等機械性能狀態(tài)信息進行實時采集處理、在線自動評價和健康性能智能分析，及時有效地對大型港機運行狀態(tài)進行健康預警預報和運維管控。

不同于傳統(tǒng)故障診斷僅能事后響應，NetCMAS系統(tǒng)善于“上醫(yī)治未病”?！袄霉I(yè)大數(shù)據(jù)技術，該系統(tǒng)可對港口機械進行包括性能退化在內(nèi)的全過程狀態(tài)評價，并在‘亞健康’狀態(tài)時進行預警預報，突破港機性能衰減過程中基于可靠性評價的技術管理盲區(qū)，防患于未然，從而延長港機工作壽命，降低設備維保成本?！焙壅f。據(jù)測算，該系統(tǒng)的應用可為港口降低約30％維護成本。

如今，NetCMAS系統(tǒng)已在國內(nèi)外30多個港口碼頭的100余臺大型港口機械設備上部署。今年2月，團隊在秘魯錢凱港完成NetCMAS系統(tǒng)平臺的現(xiàn)場安裝與調(diào)試，保障自動化岸橋可靠運行，為共建“一帶一路”標志性項目筑牢安全防線。

工貴其久，業(yè)貴其專。從1998年單機版本起重機械監(jiān)評系統(tǒng)部署，到2007年獲評中國港口協(xié)會科技進步獎，再到2016年獲評上海市科技進步獎、獲得國內(nèi)首張歐盟工業(yè)控制系統(tǒng)安全等級合規(guī)認證書，胡雄表示，支撐團隊數(shù)十年深耕港機安全領域的，是“十年磨一劍”的堅定信念。

這份對安全的執(zhí)著守護，跨越山海，延伸至地球的邊界——極地。

近年來，極地區(qū)域的戰(zhàn)略地位逐漸凸顯，南北極科考活動日益頻繁，在促進極地運輸船舶發(fā)展的同時，也對滿足極地服役條件的破冰船材料提出了更高要求。

劉濤教授團隊與寶鋼研究人員一道，開創(chuàng)性提出“耐低溫冰磨蝕防護”與“微生物礦化自修復防腐”雙核技術體系，為極地環(huán)境下使用的鋼材穿上了耐蝕抗磨、低溫適配的“鎧甲”。

要讓鋼材在低溫下具備良好的耐磨耐蝕性能，需要反復調(diào)整鋼材中各種元素的比例。“就像炒菜時每種調(diào)料的用量不同會影響菜的味道一樣，鋼材中各種元素的比例也影響著材料整體的性能?！眲f，團隊與寶鋼中央研究院技術團隊一起，在0.1％的精度里反復調(diào)整，歷經(jīng)5年，終于讓鋼材的耐磨耐蝕性能大幅提高。

由于環(huán)保需要，傳統(tǒng)防腐涂料在極地環(huán)境中使用有很大局限。一次實驗中，團隊偶然發(fā)現(xiàn)，一種海洋提取的非致病海洋細菌可在材料表面形成類似于貝殼的礦化膜，抑制腐蝕?！暗@層膜的形成需要一定時間。經(jīng)過大量實驗，我們已將成膜時間從14天縮短至3天。這為極地設施的防腐開辟了新的路徑?！眲f。

基于前期研究的積累，團隊構建了破冰船材料全周期服役評價體系，從耐磨耐蝕性能方面為極地鋼材制定了“體檢標準”。目前，團隊正積極參與破冰船耐磨耐蝕相關標準的制定，努力推動我國從極地鋼材的“跟跑者”變?yōu)椤耙?guī)則制定者”。

????從技術到人才?推動綠色轉型發(fā)展

綠色發(fā)展是高質(zhì)量發(fā)展的底色。

面向“雙碳”戰(zhàn)略需求，章學來教授團隊將目光聚焦冷鏈物流高耗能、高損耗的問題，研制出復合相變蓄冷材料，為冷鏈物流裝上了“冷量充電寶”。

“相變材料能夠在幾乎恒定的溫度下吸收和釋放大量冷能，利用這一特性，可像存電一樣儲存冷能，在斷電或用電高峰時精準釋放。目前，我們已實現(xiàn)相變溫度在零下30攝氏度至15攝氏度間的精準調(diào)控。”章學來說。

通過創(chuàng)新集成相變蓄冷單元與冷鏈裝備，團隊讓冷庫、冷藏車等設施擁有了“冷量時空調(diào)配”能力，告別了全天候高耗能運行?！澳萌樯缴栠\輸來說，從山東到浙江，傳統(tǒng)冷藏車一趟運費大約為5000元，改用相變蓄冷技術后，不再需要通過發(fā)動機制冷來進行保鮮，成本直接降至2000多元，既降低能耗又節(jié)約成本?！?

目前，該技術體系已形成覆蓋醫(yī)藥冷鏈箱、新能源冷藏車、低碳冷庫等的全場景解決方案。經(jīng)第三方檢測，相關裝備與傳統(tǒng)冷鏈設備相比，節(jié)能率達20％，節(jié)費率達30％，生鮮損耗率降低25％，單輛冷藏車年均可減少二氧化碳排放5噸。

2024年，團隊通過作價千萬的成果轉化成立了菲斯切爾（上海）儲能科技有限公司，讓相變蓄冷技術完成了從實驗室到市場的關鍵跨越，為我國冷鏈物流行業(yè)開辟出“既保新鮮又降能耗”的綠色發(fā)展路徑。

在節(jié)能降碳這一關鍵課題上，張春昌教授團隊亦進行了深入探索。

團隊連續(xù)5年深耕全國船舶能耗數(shù)據(jù)分析，編制了中國海域船舶年度排放清單，摸清我國船舶大氣排放底數(shù)?！敖陙恚瑖H海事組織（IMO）開展的碳強度評級讓越來越多船東開始重視船舶的能耗監(jiān)測。為此，我們開發(fā)了船舶能效管理系統(tǒng)平臺，感知影響船舶能耗的各種參數(shù)，結合智能算法，為船東提供航行優(yōu)化策略。”團隊成員曾向明說。

此外，團隊還開發(fā)了船舶能效數(shù)據(jù)記錄與分析系統(tǒng)，實現(xiàn)船舶能耗數(shù)據(jù)的自動收集以及日、航次數(shù)據(jù)累計與營運能效強度的自動計算，大幅減輕船員負擔，提升數(shù)據(jù)準確性，同時使船舶年度營運碳強度評級變得可預測、可修正。

在國際舞臺上，團隊積極為維護我國船企利益發(fā)聲。針對IMO碳強度評級規(guī)則中對特殊船型的不合理歸類，團隊提交提案，讓重載船從雜貨船類別中獨立出來，暫緩收取半潛船碳費，解決了這些特種船的履約困境。

要讓航運業(yè)駛入可持續(xù)發(fā)展的航道，使用清潔能源的船舶是不可或缺的“綠色方舟”。

2023年，由王忠誠教授團隊聯(lián)合企業(yè)開發(fā)的我國首艘甲醇增程動力船“中山1號”在廣東省中山市試航成功。該船采用新一代集成控制運行模式及同步補能續(xù)航，全航程采用增程模式推進。數(shù)據(jù)顯示，航行全程實現(xiàn)零碳排放、超低污染。

從“十三五”開始，團隊就已著眼甲醇增程動力船舶關鍵技術研究。針對使用甲醇燃料面臨的難題，即甲醇氣化吸熱導致低溫啟動困難，以及甲醇燃燒會對發(fā)動機造成腐蝕等，團隊創(chuàng)新船用大功率發(fā)動機缸內(nèi)直噴技術，實現(xiàn)零下20攝氏度成功冷啟動。同時，通過摻氫分層燃燒設計與耐蝕合金涂層技術抑制腐蝕，有效保障了發(fā)動機運行可靠性及其壽命。

“中山1號”使用的增程動力系統(tǒng)，由“甲醇＋鋰電池＋風能＋太陽能”共同組成?！昂叫袝r甲醇與鋰電池可相互補充，共同為發(fā)電系統(tǒng)供電，靠港時通過風能與太陽能為電池補能，徹底解決了純電船的續(xù)航焦慮和跳電隱患?！蓖踔艺\說。

目前，團隊已建成2艘甲醇增程動力示范船，完成包括游艇、漁船在內(nèi)的6艘船舶改造。據(jù)測算，新建船舶二氧化碳排放量較傳統(tǒng)燃料船舶降低超90％，改造船舶年節(jié)省燃料成本超30％。未來，團隊還將深度參與綠色甲醇產(chǎn)業(yè)鏈建設，為長江經(jīng)濟帶與沿海城市群，乃至我國的航運發(fā)展，打造“近零碳”航運方案。

硬核技術之外，也有人文的溫度。在郵輪游艇設計領域，金銀、蔣旻昱團隊用創(chuàng)意勾勒出船舶的美學輪廓，也編織出人才培養(yǎng)的經(jīng)緯。

我國造船量居全球第一，但專業(yè)的船舶藝術設計人才卻十分短缺。面對此問題，團隊積極組織開展郵輪、游船、游艇設計教學研究，開設了工科與藝科交叉融合的特色課程。

“我們創(chuàng)新開展‘大學生郵輪游艇創(chuàng)新創(chuàng)意設計大賽’，深化產(chǎn)教融合，為培養(yǎng)郵輪游艇及相關產(chǎn)業(yè)高水平文化創(chuàng)意人才搭建了良好平臺。目前大賽已開展三屆，涌現(xiàn)出不少優(yōu)秀的船舶設計人才，同時在大賽中產(chǎn)生的設計新思路，也有效促進了船舶設計與制造的融合發(fā)展?！苯疸y說。

實戰(zhàn)是最好的課堂。團隊帶領學生與武漢長江船舶設計院深度合作，共同完成“長江之戀”游船設計，將南京水路“幾字形”地域文化融入船身曲線；在與洲際船務集團控股有限公司合作的綠色多功能實習船項目中，學生全程參與外觀造型設計，通過海事特色與現(xiàn)代美學的結合讓船體煥發(fā)出靈動的氣質(zhì)；在與恰爾思游艇有限公司、紅雙喜游艇有限公司等合作開發(fā)游艇設計方案的項目中，也同樣活躍著學生的身影。

“目前，我們已帶領學生參與了10余艘船舶外觀造型與室內(nèi)空間的設計。我們想做的，不只是提供創(chuàng)新的船舶設計方案，更是搭建起從課堂到船廠的人才培養(yǎng)閉環(huán)，為推動我國郵輪游艇產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供人才支撐?！笔Y旻昱說。

科技自立自強的號角催人奮進，服務國家戰(zhàn)略的使命重如千鈞。未來已來，上海海事大學將繼續(xù)聚焦行業(yè)前沿，推動科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新深度融合，鍛造更多具有全球影響力的標桿性成果，在波瀾壯闊的藍色征程中書寫更多精彩篇章。來源：中國交通新聞網(wǎng)