伊 杰 馮志東 劉玉平

一、船舶智能化的發(fā)展現(xiàn)狀

中國船級(jí)社于2015年12月1日正式發(fā)布的《智能船舶規(guī)范2015》對(duì)智能船舶進(jìn)行了定義，即智能船舶就是利用傳感器、通信、物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)手段，自動(dòng)感知和獲得船舶自身、海洋環(huán)境、物流、港口等方面的信息和數(shù)據(jù)，并基于計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和大數(shù)據(jù)處理和分析技術(shù)，在船舶航行、管理、維護(hù)保養(yǎng)、貨物運(yùn)輸?shù)确矫鎸?shí)現(xiàn)智能化運(yùn)行的船舶[1]。

近年來由于智能船舶概念的興起以及智能船舶技術(shù)的日益發(fā)展，船舶智能化已經(jīng)成為全球航運(yùn)的大勢所趨。出于通過船舶智能化降低船舶控制和管理難度，減少人為誤操作，提高設(shè)備及船舶營運(yùn)的安全，優(yōu)化船舶航行，控制燃油消耗、降低成本，提高收益等目的，目前智能船舶的研究與探索已在全球范圍內(nèi)開展。

美國斯佩里海事公司（Sperry Marine）的VisionMaster綜合駕駛臺(tái)系統(tǒng)可根據(jù)航行時(shí)的天氣狀況等自動(dòng)規(guī)劃航線以及優(yōu)化油耗，并能提供遠(yuǎn)程診斷、軟件更新和其他技術(shù)支持。該系統(tǒng)已在美國皇家加勒比游船公司最新的“海洋解放”號(hào)和其姊妹船“海洋自由”號(hào)上安裝使用[2]。英國的羅爾斯·羅伊斯（Rolls Royce）公司則專注于船舶設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控。2017年10月，羅爾斯·羅伊斯與馬士基集團(tuán)旗下的Svitzer拖輪公司聯(lián)合開發(fā)的無人拖輪在哥本哈根港進(jìn)行遠(yuǎn)程操縱的視頻發(fā)布，盡管該拖輪尚無法完成實(shí)際助泊作業(yè)，但它代表著未來智能船舶的一種發(fā)展趨勢。此外，芬蘭、挪威、日本、韓國等國家也都在船舶智能化的不同領(lǐng)域進(jìn)行了有益探索。

作為世界最大的船舶建造國，我國也加大了對(duì)智能船舶的研發(fā)力度。2015年5月8日，國務(wù)院正式印發(fā)《中國制造2025》發(fā)展戰(zhàn)略，其中智能船舶是《中國制造2025》中明確重點(diǎn)發(fā)展的領(lǐng)域。國家工信部為加強(qiáng)對(duì)船舶行業(yè)智能制造的頂層設(shè)計(jì)和系統(tǒng)指導(dǎo)，將編制發(fā)布《推進(jìn)船舶智能制造指導(dǎo)意見》。繼中國船級(jí)社發(fā)布《智能船舶規(guī)范2015》后，《船舶智能機(jī)艙檢驗(yàn)指南》也于2017年11月6日正式生效。作為一種開放式規(guī)范和指導(dǎo)性文件，其與國際上智能船舶技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用同步，為智能船舶的建造明確了方向和標(biāo)準(zhǔn)。2017年12月5日，由我國自主研制的全球第一艘智能船舶“大智”號(hào)3.88萬噸散貨船在上海交付使用，該船安裝了全球首個(gè)能夠自主學(xué)習(xí)的船舶智能運(yùn)行與維護(hù)系統(tǒng)（SOMS），是全球首艘通過船級(jí)社認(rèn)證的智能船舶，標(biāo)志著我國智能船舶的建造技術(shù)達(dá)到了世界先進(jìn)水平。

智能船舶的出現(xiàn)，將徹底顛覆現(xiàn)有的航運(yùn)技術(shù)和管理體系，是現(xiàn)代航運(yùn)的劃時(shí)代革命。船舶的智能化時(shí)代已經(jīng)漸行漸近……

二、天津港智能拖輪的方案設(shè)計(jì)

1.天津港智能拖輪項(xiàng)目介紹

天津港智能拖輪項(xiàng)目包括2艘2 354千瓦全回轉(zhuǎn)拖輪和2艘2 942千瓦全回轉(zhuǎn)拖輪。其中2 354千瓦拖輪主要用于惡劣天氣的人員接送、海上破冰、沿海拖帶和港口助泊，自動(dòng)化程度為AUT-0，冰區(qū)等級(jí)為CCS ICE CLASS B3。2 942千瓦拖輪主要用于港口助泊、海上消防和沿海拖帶，冰區(qū)等級(jí)為CCS ICE CLASS B，消防等級(jí)為FiFi 1/2，采用自動(dòng)化電站設(shè)計(jì)。

為了響應(yīng)國家船舶智能化的發(fā)展戰(zhàn)略，滿足天津港打造“智慧港口”的需要，提高拖輪設(shè)備的安全性，減少船舶工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，最大限度地降低人為因素對(duì)船舶安全的影響，總結(jié)天津港拖輪管理方面的經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)及數(shù)據(jù)分析技術(shù)的發(fā)展，天津港智能拖輪項(xiàng)目均按照中國船級(jí)社《智能船舶規(guī)范2015》和《智能機(jī)艙檢驗(yàn)指南2017》進(jìn)行設(shè)計(jì)建造。智能拖輪方案包括智能航行、智能船體、智能機(jī)艙、智能能效管理、智能集成平臺(tái)五個(gè)部分，在現(xiàn)有的技術(shù)條件下滿足中國船級(jí)社《智能船舶規(guī)范2015》相關(guān)章節(jié)的要求，以實(shí)現(xiàn)拖輪的自動(dòng)化、信息化和智能化。

2.天津港智能拖輪的設(shè)計(jì)原則

以港口助泊、海上拖帶、引航、護(hù)航等作業(yè)為主的輪駁企業(yè)，面對(duì)復(fù)雜的港口航行環(huán)境、良莠不齊的船員操作和管理水平以及越來越嚴(yán)苛的環(huán)保法案，每天思考和憂慮的不外乎三個(gè)問題：安全、經(jīng)濟(jì)、節(jié)能與環(huán)保。

根據(jù)英國船東保賠協(xié)會(huì)對(duì)1987年至1990年四年期間發(fā)生的近1 000起船舶嚴(yán)重事故的調(diào)查結(jié)果表明，在發(fā)生事故的直接原因中，屬人為因素的占58%；而美國對(duì)1970至1979年10年間的13 191起船舶碰撞事故進(jìn)行了一項(xiàng)專門研究，最后結(jié)論是：在所有事故中，有55%的事故發(fā)生的主要原因是人為失誤。由此可以看出，人為失誤是影響船舶安全的最大隱患。除了提高船員素質(zhì)之外，提高拖輪的自動(dòng)化水平，降低船舶安全對(duì)船員的依賴程度將是一種提高設(shè)備可靠性的有效途徑。智能拖輪的宗旨就是通過技術(shù)手段最大限度地減少人為誤操作，提高設(shè)備的可靠性和船舶營運(yùn)的安全性。

香港環(huán)保署2012年的調(diào)查數(shù)據(jù)顯示：船舶二氧化硫、氮氧化物排放分擔(dān)率分別達(dá)到50%和32%；中國環(huán)保部機(jī)動(dòng)車排污監(jiān)控中心統(tǒng)計(jì)顯示，2013年在我國港口靠泊的船舶二氧化硫和氮氧化物排放量約占全國總排放量的8.4%和11.3%[3]。而2014年由自然資源保護(hù)協(xié)會(huì)公布的《中國船舶和港口空氣污染防治白皮書》又使所有的船舶企業(yè)對(duì)船舶環(huán)保問題加深了認(rèn)識(shí)也承受著巨大的壓力。當(dāng)今的輪駁企業(yè)其拖輪動(dòng)力絕大多數(shù)還是由柴油機(jī)提供，盡管普遍使用低硫的輕柴油，但柴油機(jī)的熱工狀態(tài)不良不僅多消耗燃油而且還會(huì)產(chǎn)生大量的固體懸浮微粒、一氧化碳、二氧化碳、碳?xì)浠衔?、氮氧化合物、鉛及硫氧化合物的排放。船員的誤操作造成的海洋環(huán)境污染也是偶有發(fā)生。智能船舶的發(fā)展應(yīng)順應(yīng)“綠色船舶”的發(fā)展潮流，出于輪駁企業(yè)的社會(huì)責(zé)任感，通過拖輪的智能化來保護(hù)我們的碧海藍(lán)天也是勢在必行的。

如圖1所示，天津港智能拖輪的設(shè)計(jì)原則是提高設(shè)備與船舶的本質(zhì)安全。通過航行風(fēng)險(xiǎn)提示與輔助決策的支持使船舶運(yùn)行更加安全，通過對(duì)設(shè)備的智能化管理與故障預(yù)警使設(shè)備運(yùn)行更加可靠，通過航行優(yōu)化以及設(shè)備修理由計(jì)劃修理轉(zhuǎn)變?yōu)橐暻榫S修使船舶管理更加經(jīng)濟(jì)，通過環(huán)保設(shè)計(jì)以及對(duì)柴油機(jī)熱工況的優(yōu)化控制使船舶使用更加環(huán)保。

圖1 天津港智能拖輪的設(shè)計(jì)原則

3.天津港智能拖輪方案的安全性

智能拖輪方案是在現(xiàn)有拖輪基礎(chǔ)上新增設(shè)的一個(gè)系統(tǒng)，其自身的穩(wěn)定性和安全性以及該系統(tǒng)在特定條件下對(duì)拖輪的正常運(yùn)營是否會(huì)產(chǎn)生安全風(fēng)險(xiǎn)是我們首要關(guān)注的問題。天津港智能拖輪方案采取了如下的安全防護(hù)措施：

（1）探測器及其通信線路均具有部件損壞、短路、失電等故障的自我診斷和報(bào)警功能；

（2）智能系統(tǒng)采用雙冗余主控制器和冗余網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、雙UPS電力支持、離岸數(shù)據(jù)備份、身份識(shí)別與病毒防火墻等設(shè)計(jì)，以保證該系統(tǒng)具有較強(qiáng)的容災(zāi)備份和安防能力；

（3）智能系統(tǒng)與船舶報(bào)警系統(tǒng)各自獨(dú)立運(yùn)行，即智能系統(tǒng)不會(huì)影響船舶運(yùn)行數(shù)據(jù)的報(bào)警；

（4）智能系統(tǒng)對(duì)船舶所有參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測、分析、邏輯判斷并提供輔助決策，并不直接參與船舶動(dòng)力系統(tǒng)的運(yùn)行控制。

4.天津港智能拖輪方案的實(shí)現(xiàn)方式

智能拖輪方案的實(shí)現(xiàn)分為五個(gè)層次，具體包括：

（1）信息采集層

信息采集層通過標(biāo)準(zhǔn)的通用智能化采集控制器與信號(hào)接口器件，通過硬連線或通信方式，與傳感器、執(zhí)行器、第三方設(shè)備及通信導(dǎo)航設(shè)備連接，并將各種不同的信號(hào)進(jìn)行編譯轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一格式的數(shù)字信號(hào)，便于統(tǒng)一存儲(chǔ)及應(yīng)用。

（2）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層

通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫及歷史數(shù)據(jù)庫，對(duì)采集層的信息進(jìn)行存儲(chǔ)。同時(shí)，相關(guān)的過程處理信息（程序、數(shù)據(jù)、參量等），也作為數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)。系統(tǒng)設(shè)置相關(guān)的數(shù)據(jù)庫管理程序及數(shù)據(jù)庫軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，并保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、完整及可用。

（3）數(shù)據(jù)整合層

在對(duì)已有的數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的抽取、清理的基礎(chǔ)上，進(jìn)行系統(tǒng)加工、分類匯總、分析整合及交互，利用多維分析方法，從不同的角度進(jìn)行分析比較，提取隱藏在數(shù)據(jù)中的信息，為業(yè)務(wù)應(yīng)用及輔助決策提供信息支撐，發(fā)揮信息集成的作用。

（4）信息應(yīng)用層

基于整合后的數(shù)據(jù)資源，提供相應(yīng)的集成業(yè)務(wù)應(yīng)用，如智能航行、智能船體、智能機(jī)艙、智能能效管理等。并可面向船舶管理的具體需求定制主題，進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，得到但不限于故障分析、預(yù)報(bào)預(yù)警、輔助決策等能力。

（5）信息展現(xiàn)層

通過人機(jī)交互，按照客戶定制，提供相應(yīng)數(shù)據(jù)挖掘結(jié)果，并用適當(dāng)?shù)男问奖磉_(dá)故障原因，利用數(shù)據(jù)趨勢對(duì)用戶經(jīng)營決策提供預(yù)報(bào)預(yù)警等。

三、天津港智能拖輪的應(yīng)用實(shí)踐

天津港智能拖輪目前處于審圖階段，其智能方案也在隨著設(shè)計(jì)的深入逐步細(xì)化。結(jié)合拖輪的實(shí)際應(yīng)用，其智能方案包括以下五個(gè)方面：

1.智能航行

智能航行是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)等對(duì)感知和獲得的信息進(jìn)行分析和處理，對(duì)船舶的航行與作業(yè)安全進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)提示，對(duì)船舶航路和航速進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化，并能在整個(gè)航程期間與岸基中心建立通信聯(lián)系相互轉(zhuǎn)運(yùn)信息，在保證安全的條件下設(shè)計(jì)和優(yōu)化航速和航向使燃油消耗最低，且具有在整個(gè)航行期間不斷優(yōu)化的能力?；谏鲜瞿康?，智能航行包括船舶航行智能監(jiān)測、預(yù)計(jì)到達(dá)時(shí)間、航路設(shè)計(jì)、經(jīng)濟(jì)航速建議、航行風(fēng)險(xiǎn)提示和船舶邊界障礙探測等功能。

其中，船舶邊界障礙探測系統(tǒng)是結(jié)合拖輪助泊作業(yè)的特點(diǎn)提出的，通過設(shè)置包括船型圖和警戒線顯示等內(nèi)容的獨(dú)立的可視化界面，提供船舶之間的距離以及接近速度等數(shù)據(jù)。探測系統(tǒng)作用范圍將覆蓋拖輪360度范圍，作用距離不小于50米，并可自由設(shè)定報(bào)警距離，當(dāng)有大型物體接近船體并超越設(shè)定值時(shí)或者接近速度過快時(shí)，系統(tǒng)就能夠發(fā)出警報(bào)。

2.智能船體

智能船體是基于船體數(shù)據(jù)庫的建立與維護(hù)，為船體全生命周期內(nèi)的安全和結(jié)構(gòu)維修保養(yǎng)提供輔助決策，同時(shí)還可以通過船體相關(guān)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集與監(jiān)測，提供船舶操縱的輔助決策。船體監(jiān)測及輔助決策系統(tǒng)對(duì)船舶運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、船舶裝載以及海況、航向、航速等數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存儲(chǔ)、分析、顯示，當(dāng)這些數(shù)據(jù)的變化超過預(yù)設(shè)臨界值時(shí)，智能系統(tǒng)發(fā)出警告，并提供指導(dǎo)船舶航行操作的輔助決策。智能船體具備船體監(jiān)測、獲取船舶浮態(tài)、船舶吃水、船舶姿態(tài)、環(huán)境溫度、海水溫度、艙室溫度等數(shù)據(jù)的功能。

船舶是一種受環(huán)境因素影響非常大的裝備，目前船員對(duì)于船舶狀況、航行狀態(tài)等的判斷主要還是依靠經(jīng)驗(yàn)和理論知識(shí)，這樣一來難免會(huì)出現(xiàn)不恰當(dāng)?shù)臎Q策，造成不必要的人力、物力或財(cái)力損失。而智能船舶簡單來說，就是以“大數(shù)據(jù)”為基礎(chǔ)，運(yùn)用先進(jìn)的信息化技術(shù)，如實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸和匯集、大計(jì)算容量、數(shù)字建模能力、遠(yuǎn)程控制、傳感器等，實(shí)現(xiàn)對(duì)航行狀態(tài)以及船體狀況進(jìn)行智能化的感知、判斷分析以及決策和控制，從而更好地保證船舶的航行安全和效率，大幅度減少甚至杜絕人為因素造成的事故。

其中，船體監(jiān)測系統(tǒng)是通過船體測厚數(shù)據(jù)的變化量與變化速度對(duì)船體鋼板進(jìn)行監(jiān)控與預(yù)警，并規(guī)劃下一次塢修時(shí)船體檢測與鋼板修補(bǔ)和換新計(jì)劃，以實(shí)現(xiàn)船體外板全生命周期的計(jì)劃性和智能化管理。

3.智能機(jī)艙

智能機(jī)艙是對(duì)機(jī)艙內(nèi)的主機(jī)、發(fā)電機(jī)組、舵槳、輔機(jī)、軸系的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，根據(jù)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)收集的數(shù)據(jù)，對(duì)機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和健康狀況進(jìn)行分析和評(píng)估，并能夠根據(jù)分析與評(píng)估結(jié)果，提出糾正建議，為船舶操作和檢修提供輔助決策。

其中，對(duì)主機(jī)、發(fā)電原動(dòng)機(jī)和舵槳的監(jiān)測主要是對(duì)機(jī)械傳動(dòng)裝置和熱工狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，動(dòng)態(tài)顯示相關(guān)參數(shù)。同時(shí)系統(tǒng)根據(jù)設(shè)備的維修要求，依據(jù)實(shí)際工作的時(shí)間自動(dòng)對(duì)預(yù)防性維護(hù)項(xiàng)目進(jìn)行提示。對(duì)于發(fā)電機(jī)組的功率、頻率、運(yùn)行時(shí)數(shù)、啟停次數(shù)、調(diào)速特性、AVR調(diào)整特性等進(jìn)行監(jiān)控和記錄，對(duì)發(fā)電機(jī)的繞組溫度和軸承溫度進(jìn)行檢測。通過配電板上開關(guān)合分閘次數(shù)、異常脫扣次數(shù)和電流等的監(jiān)測對(duì)泵、風(fēng)機(jī)、熱水鍋爐等輔機(jī)進(jìn)行智能化管理。通過在相應(yīng)的油、水艙柜及艙底設(shè)置液位測量傳感器，并根據(jù)液艙艙容及艙底水位高度設(shè)置報(bào)警。液位測量通過相應(yīng)的軟件自動(dòng)計(jì)算相應(yīng)液體的液位高度、實(shí)際容積與重量，艙容計(jì)算具有船舶橫傾、吃水差、溫度及密度修正功能。而艙底水位高度報(bào)警值可通過工作站進(jìn)行調(diào)節(jié)。

此外，根據(jù)拖輪管理的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，智能拖輪方案在主機(jī)和舵槳的滑油系統(tǒng)中設(shè)置了水分和金屬磨粒的在線監(jiān)測。當(dāng)潤滑油中出現(xiàn)大顆粒金屬磨?；驖櫥椭薪饘倌チ：?、水分含量變化率突變時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出相應(yīng)的警報(bào)。同時(shí)，在主機(jī)和舵槳的振動(dòng)敏感位置設(shè)置三維振動(dòng)傳感器，目的是通過振動(dòng)監(jiān)測精確、可靠地評(píng)價(jià)機(jī)器和螺旋槳的工作狀態(tài)，通過數(shù)據(jù)的積累、綜合分析來進(jìn)行故障預(yù)判并提出修理方案。

4.智能能效管理

智能能效管理是對(duì)船舶主要耗能設(shè)備、船舶航行狀況等進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集、傳輸、存儲(chǔ)、分析并能傳輸至岸基中心，定期進(jìn)行船舶能效狀況綜合評(píng)估，提供參數(shù)報(bào)警、能效優(yōu)化和改進(jìn)的輔助決策建議；通過集成控制系統(tǒng)的延展功能，通過對(duì)主機(jī)的能耗進(jìn)行的實(shí)時(shí)監(jiān)測與能耗分析，為最佳航行方案提供油耗數(shù)據(jù)支持；系統(tǒng)能夠自動(dòng)生成對(duì)應(yīng)于船舶航速、主機(jī)轉(zhuǎn)速的油耗及耗油率曲線。

其中，能效管理與船舶作業(yè)性質(zhì)、操作人員建立對(duì)應(yīng)關(guān)系，得出綜合性的分析為建立能耗標(biāo)準(zhǔn)和節(jié)能操作提供依據(jù)。

5.智能集成平臺(tái)

智能集成平臺(tái)采集智能航行、智能船體、智能機(jī)艙、智能能效管理等系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，形成船上數(shù)據(jù)與應(yīng)用的統(tǒng)一集成平臺(tái)。智能集成平臺(tái)要求具備開放性設(shè)計(jì)，能夠整合現(xiàn)有船上信息管理系統(tǒng)及后續(xù)新增系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)船舶的全面監(jiān)控與智能化管理，并與岸基實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。通過智能系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)，智能集成平臺(tái)集成船上已有的智能系統(tǒng)的信息資源可以在集成平臺(tái)數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)，或與其建立有效的調(diào)用關(guān)系。智能集成平臺(tái)能夠集成船舶信息管理系統(tǒng)的有關(guān)功能，實(shí)現(xiàn)公司及船舶對(duì)船舶相關(guān)信息的管理，如設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)管理、船員交接及基本信息管理、安全管理、體系管理、成本管理、海事資料電子管理等。

智能集成平臺(tái)配備相應(yīng)的軟件及接口，可將指定的數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)的手段傳輸至岸基數(shù)據(jù)中心。數(shù)據(jù)傳輸分為實(shí)時(shí)傳輸與定時(shí)傳輸兩種。實(shí)時(shí)傳輸因要保持實(shí)時(shí)性，數(shù)據(jù)量不宜過大。大部分的歷史數(shù)據(jù)及維修數(shù)據(jù)因數(shù)據(jù)量大，宜采用實(shí)時(shí)傳輸、定時(shí)校驗(yàn)的數(shù)據(jù)傳輸方式。為預(yù)防計(jì)算機(jī)病毒及惡意入侵，船岸數(shù)據(jù)接口應(yīng)設(shè)置防火墻。為保證系統(tǒng)的可靠性，智能集成控制系統(tǒng)要求配置雙冗余的主控控制器及冗余的網(wǎng)絡(luò)。系統(tǒng)依據(jù)FMEA要求，任何一個(gè)控制子功能的故障，不能影響到其他的分系統(tǒng)正常運(yùn)行。

四、智能拖輪面臨的挑戰(zhàn)

1.行業(yè)規(guī)范的建立

《智能船舶規(guī)范》為智能船舶的建造指明了發(fā)展方向?；诳萍嫉牟粩喟l(fā)展，規(guī)范應(yīng)與科技和船舶應(yīng)用同步考慮，是包容和開放式的。拖輪在船型設(shè)計(jì)、動(dòng)力配置、作業(yè)環(huán)境等方面同遠(yuǎn)洋貨船存在巨大差別，而在拖輪行業(yè)內(nèi)其主要設(shè)備配置和作業(yè)性質(zhì)又具有高度的一致性，其智能化的發(fā)展需要在滿足規(guī)范的前提下融入其作業(yè)特性，以更好地實(shí)現(xiàn)安全、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的目的。由此，一個(gè)統(tǒng)一的智能拖輪方案亟待建立，以實(shí)現(xiàn)行業(yè)內(nèi)大數(shù)據(jù)的共享。

2.設(shè)備商維修與管理系統(tǒng)的開放

智能集成是將拖輪所有的機(jī)電設(shè)備運(yùn)行參數(shù)、故障診斷進(jìn)行集成且數(shù)據(jù)資料可以實(shí)現(xiàn)相互調(diào)用。這就需要設(shè)備商對(duì)其接口協(xié)議和數(shù)據(jù)庫進(jìn)行一定程度的開放。基于商業(yè)保密的原因，在構(gòu)建系統(tǒng)的技術(shù)協(xié)議談判中會(huì)遇到一定的困難，這在一定程度上會(huì)影響智能集成系統(tǒng)的完整性和分析判斷的準(zhǔn)確性。

3.數(shù)據(jù)的篩選和信息的挖掘與利用

通過傳感器獲得船舶相應(yīng)的信號(hào)和設(shè)備運(yùn)行信息，實(shí)現(xiàn)船舶航行“感知”能力相對(duì)簡單，但面對(duì)感知過程中涉及的信號(hào)種類較多、數(shù)據(jù)量巨大、信息間存在冗余和沖突，如何去過濾并進(jìn)行數(shù)據(jù)綜合分析，繼而實(shí)現(xiàn)智能故障診斷與輔助決策則是一個(gè)需要長期探究的問題。

4.人工智能應(yīng)用和智能系統(tǒng)的自學(xué)習(xí)

智能拖輪作為一個(gè)新生事物，目前沒有與拖輪作業(yè)相適應(yīng)的現(xiàn)成的管理軟件可以套用，需要重新研發(fā)。除了較高的研發(fā)成本以外，還需要考慮到系統(tǒng)的穩(wěn)定性、人機(jī)交互、與現(xiàn)有的岸端管理軟件的兼容與數(shù)據(jù)調(diào)用。同時(shí)，隨著管理功能的逐步完善，軟件還應(yīng)具有開放性和可擴(kuò)展性。而如何將高速發(fā)展的人工智能技術(shù)應(yīng)用到智能系統(tǒng)，并使智能系統(tǒng)具有自學(xué)習(xí)能力，將是未來拖輪智能化需要不斷去探索的重要課題。

五、拖輪智能化的前景展望

拖輪的作業(yè)范圍一般距岸較近，通過4G、5G網(wǎng)絡(luò)以及北斗導(dǎo)航等通信手段易于實(shí)現(xiàn)船岸一體化；而國內(nèi)拖輪的主要設(shè)備配置又具有較高的一致性，其大數(shù)據(jù)的共享也將提高整個(gè)行業(yè)的管理水平，發(fā)揮行業(yè)資源互補(bǔ)的優(yōu)勢。隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展、行業(yè)共識(shí)的逐步建立、拖輪建造廠和系統(tǒng)集成商的建造經(jīng)驗(yàn)逐步積累、設(shè)備商對(duì)智能方案的積極響應(yīng)，智能拖輪必將成為港口的一道靚麗風(fēng)景。

智能船舶的研發(fā)目前尚處于初級(jí)階段，智能船舶最終能夠智能到什么程度，還沒有明確的答案，但船舶智能化發(fā)展趨勢是毋庸置疑的，同樣毋庸置疑的是我們對(duì)智能化探索的道路亦將是漫長的。