上海海事大学无人机“嗅探”等7项技术亮相工博会，助力海事执法守护蓝色大海
飞入船舶排放的烟雾中检测二氧化硫和二氧化碳，一款由上海海事大学安博文教授科研团队牵头研发的无人机“嗅探”技术今天在2020中国国际工业博览会上亮相，这款黑科技通过无人机携带传感器监控船舶尾气排放，助力海事执法。
近年来，随着航运业的高速发展，船舶排放所造成的大气污染也日趋严重。为贯彻实施《中华人民共和国大气污染防治法》，交通运输部分别于2015年12月印发了《珠三角、长三角、环渤海（京津冀）水域船舶排放控制区实施方案》，2018年11月发布了《船舶大气污染物排放控制区实施方案》。
如何快速、高效、准确地监测船舶燃油中的硫含量是技术难点，也是海事监管中迫切需要解决的问题。2016年7月，浦东海事局联合上海组合港管理委员会办公室、上海海事大学、上海安馨信息科技有限公司共同开展了《中国（上海）自由贸易试验区船舶尾气排放监测监控研究》。
项目组进行了深入、充分的调研，论证了“嗅探法”进行船舶尾气监测进而推算燃油硫含量的可行性，制定并实施了使用无人机搭载“嗅探”传感器监测船舶尾气的技术方案。在上海海事大学船舶排放检测与控制联合实验室开展台架实验；在船舶自动化机舱中试基地，通过对船用发动机的实验测试，验证了无人机船舶尾气监测系统的效果。项目组根据实验结果，反复调整“嗅探法”参数模型，最终确定了技术方案。
随后，项目组成功研发了无人机船舶尾气监测系统，关键设备船舶尾气检测吊舱长20厘米，宽12厘米，厚度9厘米，重量仅为900克，体积及重量对比国内外产品具有明显优势，检测灵敏度及精度等关键技术指标达到国际领先水平。该系统获得了上海市计量测试技术研究院认证。同时，获得发明专利、软件著作权、学术论文及国家和地区类竞赛奖项等10多项知识产权。在2019年10月的第二届“新时代·大航海·强国梦——智能航运与创新发展”峰会中，历经三年研发的黑科技助力《浦东海事局成功查获国内首起在航船舶燃油硫超标案件》获评本届“长三角十大智能航运事件”。另外，项目组培养了10余名学术和专业型研究生，成立了船舶尾气监测小组，常态化使用无人机系统排查外高桥港区和周边航道区域排放超标船舶。
自2017年6月，项目组分别在浦东外高桥码头、江苏连云港码头以及上海海事大学育明轮和浦东海事巡逻艇上，出动无人机系统对船舶尾气进行了监测，测算其燃油硫含量。经过近两年80余次的测试、对比：目前，无人机系统测定的船舶燃油硫含量偏差一般小于0.02%。在当前上限为0.5%的限制下，可以准确地测算船舶燃油硫含量，也能够应对2020年即将推行的燃油硫含量不能超过0.1%的监管需求。
2019年7月15日，浦东海事局执法人员在辖区水域内巡视时发现，过境出口巴拿马籍货轮“LADYME”船尾冒黑烟，于是在巡逻艇上起飞无人机携带尾气检测吊舱对该轮船舶尾气进行监测；几分钟后，无人机监测结果显示该船使用的燃油硫含量存在重大超标嫌疑。随后，海事局协调该轮在就近锚地抛锚，安排执法人员登轮检查，并对该船主机的燃油取样，使用燃油硫含量快速检测设备进行检测，现场检测结果确认该船使用燃油硫含量超标。经第三方检测机构对油样进行检测，检测结果显示该轮的燃油硫含量明显超过0.5%的要求。这是浦东海事局利用尾气监测手段查获的首起在航船舶使用燃油硫含量超标案件，也成为全国首起在航船舶使用燃油硫含量超标案件。随后，8月14日，8月20日，9月27日，浦东海事局使用无人机系统又接连查获了三起在航船舶使用燃油硫含量超标案件，这引起了航运界广泛关注，也标志着海事部门对控制区内在航船舶具备了有效监管能力，将大大提高监管的针对性和有效性。
经过产品迭代，机载“嗅探”船舶尾气监测系统能够搭载在无人机上对船舶尾气进行快速监测，基于传统的“硫碳比”方法，在结合大数据对比结果的基础上，能够高效、快速、准确的估算出船舶燃油硫含量。同时，该监测系统也能够安装在码头、大桥、巡逻艇等位置对船舶尾气进行24小时连续监测，自动识别燃油违规船舶，为船舶排放控制区的海事执法提供高效、准确的快速筛选服务，显著提高海事执法效率，节省人力物力。
除了机载“嗅探”船舶尾气监测系统，上海海事大学还在工博会上展出了超级保温材料-真空绝热板及其工程实践、一种波浪发电设备、相变蓄冷式易折叠双温区VIP—冷链保温箱、特殊生物资源样本检测仪、低功耗电磁力自动清洗装置、基于物联网的血液冷藏箱远程监控系统共7个科创项目实物。
供电成本高昂、供电可靠性差等问题是遏制深海海洋资源开发最重要的问题之一。为了降低深海用电成本，并提高用电可靠性，物流工程学院吴卫民教授科研团队提出了一种为深海负荷供电的基于磁力丝杆传动的波浪发电装置。由于磁力丝杆依靠磁场耦合进行能量传递，因此本装置具有运行可靠、维护周期长、过负荷保护、全天候发电等优点，不仅可对海洋浮标等独立设备供电，还可组网运行用于海岛供电。
由信息工程学院周日贵教授团队研发的特殊生物资源样本检测仪，用于开展特殊生物资源原产地鉴别，以及监测与溯源技术研究。针对典型的重要生物遗传资源，建立特征光谱信息数据库及物联网监测与溯源技术体系和运行平台；研究珍稀动植物毛发、皮张、茎叶等固态生物资源的超连续多光谱成像技术，及微流控共焦拉曼光谱技术。研发非接触式人类遗传资源样本识别和珍稀生物特征光谱识别监测与溯源技术与装置，发展重要生物资源跨境综合查验技术与体系。实现多检测手段、多检测目标的高端通用仪器研制。
由商船学院章学来教授团队研发的蓄冷保温箱作为无源冷链储运设备，可广泛应用于商场、超市乃至航空冷链物流,用于单一冷藏温度的多种物品的长短途储存和运输，如冷冻食品、外卖快餐、水果、海鲜水产、药剂、肉类、医药等。常见的保温箱体积固定、堆垛存放，使得其在空箱仓储和运输时所占的空间体积较大，成本也随之上升。对于上述问题，本项目基于相变储能技术及真空绝热技术，设计了一种易折叠双温区高效蓄冷式VIP—冷链保温箱，这样既解决了空箱运输的高成本问题，又延长了保温箱的保冷时间。此外，考虑实际运输成本，项目还设计了一种可拆卸并可以重复使用的冷藏设备。
真空绝热板是目前世界公认的最佳绝热材料，由商船学院阚安康课题组研发的超级保温材料——真空绝热板，导热系数可低达1.5mW/(m.K)以下，不足常规保温材料的1/10，质量轻，而且环保。课题组研发了弧形、圆柱形等系列，拓展了其应用范畴。与企业合作研发的一系列产品，也已经产业化，为企业带来丰厚经济效益。
工博会上还展出了上海海事大学大学生科创项目，其中由商船学院轮机专业研究生冯经淞研发的低功耗电磁力自动清洗装置，占用空间小，清洁效果好，能耗低，自动运行，维护成本极低。该装置无须人工干预，可通过控制电路实现定时和自动清洗。目前基于该项目申请了四项发明专利，其中两项获得授权。
由商船学院制冷及低温工程研究生史丙苓研发的基于物联网的血液冷藏箱远程监控系统，为血液、疫苗等生物制品的冷链物流运输装备提供了理论依据及技术支持。
作为国内最具影响力的国家级、国际化工业展会，第22届中国国际工业博览会本以“智能、互联——赋能产业新发展”为主题，展览面积24.5万平方米，参展企业2000多家，共设置九大专业展区，首发新品超往年。展会全过程将严格做好疫情防控，对参展参会人员采取实名、分时、错峰、预约、限流等措施。
作者：文汇报驻临港记者祝越
编辑：张天驰
责任编辑：徐晶卉
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