當晨曦掠過太平洋東岸的錢凱港集裝箱碼頭，數字孿生能源管控平臺上跳動的數據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，智慧監測系統上的影像正映照著海底電纜安全運作的脈動；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。
科技創新和産業創新，是發展新質生産力的基本路徑。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，積極推動學科鏈、創新鏈與産業鏈、人才鏈深度融合，以科技創新賦能産業變革，以産教融合服務重大項目。日前，學校遴選發佈十大科技服務典型案例，全方位展現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。
從科研到産業 持續深化智慧賦能
秘魯錢凱港開港儀式上，丁一教授團隊以千萬級的數據量為港口打造了一個數字孿生系統。電子螢幕上，港口運轉的場景被實時精準復現，碼頭操作人員可直接通過系統對港口泊位、堆場、船舶、集裝箱及碼頭作業機械等要素進行全方位監控。
“過去，港口運營主要依靠人工操作，有了這套系統，港口就像裝上了‘智慧大腦’，可實時感知和優化作業流程，減少生産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作效率。上海洋山四期自動化碼頭等多個碼頭在系統上線後，作業效率平均提升10％以上。”丁一介紹道。
該系統還構建了港口能源管控和運營能效決策分析框架，可通過自主研發的港口實時大數據運籌決策優化模型和智慧演算法庫，對碼頭能源消耗情況進行實時分類、分項統計並調度優化，為港口綠色轉型提供決策支援。據測算，該系統讓武漢陽邏港單箱碳排放降低7％。
在上海港，“一網統管、一網通辦”模式讓船舶週轉更加順暢，智慧配載系統、理貨系統、集卡調運平臺通過智慧演算法不斷提升港口作業與疏運效率，助力上海港吞吐能力實現質的躍升。
依託深厚的科研積累，團隊孵化了上海市高新技術企業上海咪啰資訊科技有限公司，以30余項專利技術為10余家港航龍頭企業提供優質服務，向全球持續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的HIFLEET全球船舶動態監控與航海保障網際網路服務平臺，基於船舶自動識別系統（AIS）數據，融合海圖、海洋氣象預報、船舶檔案等20多種海事數據，為1000多家國內外政府部門、航運貿易企業及金融機構提供船舶跟蹤、事故推演、偏航監控、氣象預報等100多種船舶航行安全資訊服務。
AIS數據是HIFLEET平臺最主要的數據來源。“在船舶密集區域，比如我國沿海和近海水域，因為信號衝突，船舶AIS信號採集較差，導致平臺無法持續跟蹤船舶。”胡勤友説，為解決這一問題，團隊開發了移動AIS基站技術，將船舶AIS設備的串口輸出信號通過船舶衛星寬頻傳輸到陸地伺服器，有效豐富平臺數據來源。
目前，團隊已在700多艘船舶上部署了移動AIS基站，加上岸基、衛星等AIS基站的數據，HIFLEET平臺目前每日處理船舶AIS數據量超2.8億條，可實時跟蹤全球40余萬艘船舶的動態。
為提升船舶航行安全性，團隊還將船位監控和視頻監控結合，加裝船員行為智慧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平台中，通過人機交互為用戶提供更多服務，持續提高工作效率。”胡勤友表示。
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管上，用科技手段守護“舌尖上的安全”。
2012年，物聯網概念初興，團隊敏銳地捕捉到集裝箱作為物流節點的資訊價值。“當時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，通過與製冷機組的深度整合及多種感測器，全面監測冷藏集裝箱溫度、濕度、氣體濃度等環境狀態數據和機組電壓、電流、壓縮機壓力等工作狀態數據，解決冷鏈物流溫度失控、時效延誤、貨損難溯等問題。”楊斌説。
研發之路並非坦途。由於集裝箱在全球範圍內運輸，監控系統可能因為通信限制而在某些地區無法使用。“類似手機的‘全球漫遊’功能，我們布設的集裝箱監控系統也要能‘全球漫遊’。通過對數據包的整體壓縮、延遲發送、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複雜多變的網路傳輸問題。”楊斌説。
團隊不斷調整、測試，歷經6年攻關和多次技術迭代，終於在2018年構建起融合北斗定位與低功耗廣域物聯網技術的“數據採集—智慧分析—動態反饋”全流程閉環監控系統，精準採集集裝箱位置、溫度、濕度等資訊，實現冷鏈集裝箱“不斷鏈”監控。
2019年，團隊通過“技術作價入股＋産業孵化運營”的技術轉移模式，與中遠海運集團旗下兩家企業共建上海海聯智通資訊科技有限公司，將技術推向産業化。如今，該系統已覆蓋全球12萬餘個冷藏集裝箱。
從深海到極地 構築堅實安全屏障
陽江沙扒海上風電場內，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的海纜監測系統，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，海纜埋到海底後無法進行實時監管，其安全完全聽天由命。我們研發的監測系統可對海纜進行24小時不間斷監測，提前預判風險，保護其運作安全。”安博文説。
據介紹，該系統採用分佈式光纖傳感技術，可實時獲取海纜內部溫度及外部應變數據，具有溫度異常趨勢分析、溫度深埋與沖刷聯合分析、振動與船舶聯動預警等智慧監控功能，一旦監測到安全問題，可自動進行聲光報警，以便及時採取應對措施。
作為國內海纜安全監測領域的拓荒者，2016年，團隊在學校支援下，孵化成立上海市高新技術企業上海安馨資訊科技有限公司。迄今為止，該公司累計完成60余項海纜監測工程，交付了國內首套柔直海纜監測系統、首套動態海纜監測系統，建成全球首套500千伏交流三芯海纜監測系統，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築起堅實的安全屏障。
在深圳媽灣智慧港區，由胡雄教授團隊研發的起重機械健康狀態監測與評估系統及資訊物理平臺（NetCMAS）正實時對岸橋設備進行狀態監評。
該系統通過碼頭主機站、中心遠控站、網路專家分析站、雲服務平臺協同運作，對港機應力應變、振動衝擊、溫度、噪聲、剛度變形等機械性能狀態資訊進行實時採集處理、線上自動評價和健康性能智慧分析，及時有效地對大型港機運作狀態進行健康預警預報和運維管控。
不同於傳統故障診斷僅能事後響應，NetCMAS系統善於“上醫治未病”。“利用工業大數據技術，該系統可對港口機械進行包括性能退化在內的全過程狀態評價，並在‘亞健康’狀態時進行預警預報，突破港機性能衰減過程中基於可靠性評價的技術管理盲區，防患于未然，從而延長港機工作壽命，降低設備維保成本。”胡雄説。據測算，該系統的應用可為港口降低約30％維護成本。
如今，NetCMAS系統已在國內外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系統平臺的現場安裝與調試，保障自動化岸橋可靠運作，為共建“一帶一路”標誌性項目築牢安全防線。
工貴其久，業貴其專。從1998年單機版本起重機械監評系統部署，到2007年獲評中國港口協會科技進步獎，再到2016年獲評上海市科技進步獎、獲得國內首張歐盟工業控制系統安全等級合規認證書，胡雄表示，支撐團隊數十年深耕港機安全領域的，是“十年磨一劍”的堅定信念。
這份對安全的執著守護，跨越山海，延伸至地球的邊界——極地。
近年來，極地區域的戰略地位逐漸凸顯，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，需要反覆調整鋼材中各種元素的比例。“就像炒菜時每種調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。”劉濤説，團隊與寶鋼中央研究院技術團隊一起，在0.1％的精度裏反覆調整，歷經5年，終於讓鋼材的耐磨耐蝕性能大幅提高。
由於環保需要，傳統防腐塗料在極地環境中使用有很大局限。一次實驗中，團隊偶然發現，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。“但這層膜的形成需要一定時間。經過大量實驗，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闢了新的路徑。”劉濤説。
基於前期研究的積累，團隊構建了破冰船材料全週期服役評價體系，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”變為“規則制定者”。
從技術到人才 推動綠色轉型發展
綠色發展是高品質發展的底色。
面向“雙碳”戰略需求，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，研製出複合相變蓄冷材料，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，我們已實現相變溫度在零下30攝氏度至15攝氏度間的精準調控。”章學來説。
通過創新整合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“冷量時空調配”能力，告別了全天候高耗能運作。“拿乳山生蠔運輸來説，從山東到浙江，傳統冷藏車一趟運費大約為5000元，改用相變蓄冷技術後，不再需要通過發動機製冷來進行保鮮，成本直接降至2000多元，既降低能耗又節約成本。”
目前，該技術體系已形成覆蓋醫藥冷鏈箱、新能源冷藏車、低碳冷庫等的全場景解決方案。經第三方檢測，相關裝備與傳統冷鏈設備相比，節能率達20％，節費率達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開闢出“既保新鮮又降能耗”的綠色發展路徑。
在節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5年深耕全國船舶能耗數據分析，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。“近年來，國際海事組織（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測。為此，我們開發了船舶能效管理系統平臺，感知影響船舶能耗的各種參數，結合智慧演算法，為船東提供航行優化策略。”團隊成員曾向明説。
此外，團隊還開發了船舶能效數據記錄與分析系統，實現船舶能耗數據的自動收集以及日、航次數據累計與營運能效強度的自動計算，大幅減輕船員負擔，提升數據準確性，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聲。針對IMO碳強度評級規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。
要讓航運業駛入可持續發展的航道，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合企業開發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。該船採用新一代整合控制運作模式及同步補能續航，全航程採用增程模式推進。數據顯示，航行全程實現零碳排放、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動機造成腐蝕等，團隊創新船用大功率發動機缸內直噴技術，實現零下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，有效保障了發動機運作可靠性及其壽命。
“中山1號”使用的增程動力系統，由“甲醇＋鋰電池＋風能＋太陽能”共同組成。“航行時甲醇與鋰電池可相互補充，共同為發電系統供電，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航焦慮和跳電隱患。”王忠誠説。
目前，團隊已建成2艘甲醇增程動力示範船，完成包括遊艇、漁船在內的6艘船舶改造。據測算，新建船舶二氧化碳排放量較傳統燃料船舶降低超90％，改造船舶年節省燃料成本超30％。未來，團隊還將深度參與綠色甲醇産業鏈建設，為長江經濟帶與沿海城市群，乃至我國的航運發展，打造“近零碳”航運方案。
硬核技術之外，也有人文的溫度。在郵輪遊艇設計領域，金銀、蔣旻昱團隊用創意勾勒出船舶的美學輪廓，也編織出人才培養的經緯。
我國造船量居全球第一，但專業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、遊船、遊艇設計教學研究，開設了工科與藝科交叉融合的特色課程。
“我們創新開展‘大學生郵輪遊艇創新創意設計大賽’，深化産教融合，為培養郵輪遊艇及相關産業高水準文化創意人才搭建了良好平臺。目前大賽已開展三屆，涌現出不少優秀的船舶設計人才，同時在大賽中産生的設計新思路，也有效促進了船舶設計與製造的融合發展。”金銀説。
實戰是最好的課堂。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”遊船設計，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，通過海事特色與現代美學的結合讓船體煥發出靈動的氣質；在與恰爾思遊艇有限公司、紅雙喜遊艇有限公司等合作開發遊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空間的設計。我們想做的，不只是提供創新的船舶設計方案，更是搭建起從課堂到船廠的人才培養閉環，為推動我國郵輪遊艇産業發展提供人才支撐。”蔣旻昱説。
科技自立自強的號角催人奮進，服務國家戰略的使命重如千鈞。未來已來，上海海事大學將繼續聚焦行業前沿，推動科技創新與産業創新深度融合，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。
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