譚兆凱

摘? 要：智能船舶將人工智能技術(shù)、現(xiàn)代通訊技術(shù)以及傳統(tǒng)制造技術(shù)進(jìn)行有機(jī)融合，增強(qiáng)了航行以及船舶設(shè)備的自動(dòng)化與智能化程度。本文主要總結(jié)了智能船舶當(dāng)前的關(guān)鍵技術(shù)，包括信息感知技術(shù)、航線規(guī)劃技術(shù)、通信導(dǎo)航技術(shù)、監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)、能效控制技術(shù)等，同時(shí)總結(jié)了智能船舶的航行智能化、設(shè)備智能化等發(fā)展趨勢(shì)，智能船舶的性能將越來越完善，航行安全性也將逐步增強(qiáng)。

關(guān)鍵詞：智能船舶;技術(shù);趨勢(shì);發(fā)展

當(dāng)前航運(yùn)業(yè)與造船業(yè)朝著智能、綠色、安全的方向進(jìn)行發(fā)展與轉(zhuǎn)型，智能制造也是船舶制造領(lǐng)域中的熱門話題，船舶制造企業(yè)加大了對(duì)智能技術(shù)的應(yīng)用力度，以此來開發(fā)出優(yōu)質(zhì)的船舶以及配套設(shè)備。現(xiàn)探討智能船舶技術(shù)的發(fā)展情況以及未來發(fā)展趨勢(shì)。

1智能船舶的技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用

智能船舶設(shè)計(jì)與制造過程中，需要綜合應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)、通信技術(shù)、傳感技術(shù)與計(jì)算機(jī)等技術(shù)，以自動(dòng)化的方式對(duì)船舶本身、航運(yùn)物流、海洋環(huán)境以及港口等相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行感知與采集，智能船舶中還應(yīng)用了大數(shù)據(jù)處理技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)船舶的智能化保養(yǎng)、維護(hù)、管理與運(yùn)行[1]。

1.1信息感知技術(shù)

運(yùn)用傳感網(wǎng)絡(luò)與傳感裝置，可直接采集船舶及其所處環(huán)境的數(shù)據(jù)與信息，進(jìn)而作出航行決策，增強(qiáng)船舶運(yùn)行的安全性。具體可全面感知船舶機(jī)艙情況、船舶所處的位置以及航行速度、貨艙中的各種設(shè)施運(yùn)行情況以及駕駛室的具體航向;在對(duì)船舶周邊環(huán)境信息進(jìn)行感知時(shí)，能夠精準(zhǔn)地感應(yīng)目標(biāo)位置、水流速度、水的深度、天氣狀況以及附近障礙物的實(shí)際位置。

1.2航線規(guī)劃技術(shù)

智能船舶技術(shù)體系中的技術(shù)能夠?yàn)榇疤峁┖叫行矢?、航行過程更加安全的航線規(guī)劃方案。智能系統(tǒng)可對(duì)船舶所在水域?qū)嵤?shí)時(shí)化監(jiān)測(cè)，獲取周邊行船數(shù)據(jù)、水流狀態(tài)以及海上交通狀況，從而助力船舶躲避航行環(huán)境中的阻礙，以智能系統(tǒng)支持船舶駕駛?cè)藛T作出正確選擇。

1.3能效控制技術(shù)

為了實(shí)現(xiàn)綠色航行目標(biāo)，應(yīng)挖掘能效控制技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值，最大限度提升船舶的能效，控制航行期間的各種溫室氣體的排放量。將綠色船舶與綠色船舶理念進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，依靠智能平臺(tái)掌握船舶本身重量、海洋環(huán)境、EEOI、轉(zhuǎn)速以及吃水深度之間的關(guān)系，結(jié)合經(jīng)濟(jì)效益、燃料消耗以及航線特征，提供優(yōu)化航速的方案。

1.4通信導(dǎo)航技術(shù)

在無線通信網(wǎng)絡(luò)的支持下，船舶助航設(shè)備與導(dǎo)航系統(tǒng)、水上岸站與船舶導(dǎo)航系統(tǒng)、通信設(shè)備與傳感設(shè)備等不同系統(tǒng)之間可進(jìn)行數(shù)據(jù)交換活動(dòng)。移動(dòng)通信網(wǎng)、海上通信衛(wèi)星以及專用型海上導(dǎo)航通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)都是智能船舶所使用的重要通信導(dǎo)航技術(shù)[2]。在通信導(dǎo)航過程中，船舶能夠按照航天器預(yù)設(shè)的路線進(jìn)行航行，導(dǎo)航技術(shù)在航跡引導(dǎo)、確定導(dǎo)航方向、計(jì)算航跡曲線以及選擇航線等方面也有重要應(yīng)用。

1.5監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)

船舶上的設(shè)備使用狀態(tài)對(duì)于其航行的安全性有著決定性的影響，因此需要充分利用監(jiān)測(cè)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)船舶設(shè)備設(shè)施的監(jiān)測(cè)，掌握設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)對(duì)設(shè)備設(shè)施進(jìn)行干預(yù)[3]。船舶設(shè)備受到惡劣運(yùn)行條件的影響可能會(huì)出現(xiàn)故障問題，面對(duì)出現(xiàn)異常情況的設(shè)備，可通過智能診斷技術(shù)，在不分解設(shè)備的前提下，完成故障識(shí)別的工作。結(jié)合設(shè)備負(fù)載變動(dòng)與常年故障特征，解耦相關(guān)信號(hào)，分離與篩選有用信息，智能船舶能夠?qū)π旁氡葮O低的故障信號(hào)進(jìn)行捕捉，根據(jù)損傷信號(hào)以及噪聲規(guī)律，來判斷故障位置與程度，預(yù)測(cè)故障發(fā)展情況。

1.6預(yù)警救助技術(shù)

海上交通事故的危險(xiǎn)度極高，尤其是擱淺、碰撞等事故，不僅會(huì)造成經(jīng)濟(jì)損失，甚至還會(huì)導(dǎo)致人員傷亡。當(dāng)危險(xiǎn)事件出現(xiàn)后，智能系統(tǒng)可以監(jiān)測(cè)船舶當(dāng)前的航行姿態(tài)，并對(duì)船舶內(nèi)部人員發(fā)出預(yù)警信號(hào)，同時(shí)將求救信號(hào)發(fā)送給周邊船舶，從而加快搜救效率。這種先進(jìn)的救助預(yù)警技術(shù)不需要過多地依賴人力，能夠及時(shí)對(duì)事故作出反應(yīng)。

2智能船舶的發(fā)展趨勢(shì)分析

2.1發(fā)展階段

智能船舶在發(fā)展過程中，對(duì)于智能技術(shù)的應(yīng)用需求逐步增加，在第一個(gè)發(fā)展階段，智能技術(shù)僅在數(shù)據(jù)分析與遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)中發(fā)揮作用，隨著智能技術(shù)成熟化，其在智能船舶中的應(yīng)用范圍也在持續(xù)延伸，與岸線中心實(shí)現(xiàn)了相互連接，能夠促進(jìn)船舶航行的節(jié)能化、環(huán)?；c安全化;進(jìn)入第三階段后，能夠在前一階段的基礎(chǔ)上與船岸信息實(shí)現(xiàn)無縫連接，從半自動(dòng)化導(dǎo)航發(fā)展至動(dòng)態(tài)化實(shí)時(shí)導(dǎo)航，同時(shí)還能夠在港口作業(yè)、船期安排等工作中發(fā)揮作用;最后一階段則要實(shí)現(xiàn)無人駕駛以及全自動(dòng)化物流與裝卸貨物。

2.2發(fā)展趨勢(shì)

2.2.1航行智能化

智能船舶在未來的發(fā)展過程中，將繼續(xù)提升航行過程的智能化程度，對(duì)當(dāng)前的環(huán)境感知設(shè)備、導(dǎo)航設(shè)備以及各種自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行升級(jí)。以物聯(lián)網(wǎng)與大數(shù)據(jù)技術(shù)為基礎(chǔ)，打造信息系統(tǒng)，提供自動(dòng)控制與自動(dòng)導(dǎo)航的功能，即使沒有人員進(jìn)行操控，系統(tǒng)也能夠根據(jù)預(yù)設(shè)指令，完成環(huán)境監(jiān)測(cè)與運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)工作，降低人力成本，增強(qiáng)安全保障，同時(shí)也為未來的無人駕駛系統(tǒng)研發(fā)與推廣應(yīng)用做好技術(shù)準(zhǔn)備。

2.2.2船舶設(shè)備智能化

當(dāng)前遠(yuǎn)洋與沿海船舶的智能化與自動(dòng)化發(fā)展速度較快，而內(nèi)河船舶自動(dòng)化還受到通訊設(shè)備與岸基支持設(shè)備的限制，設(shè)備本身的集成化與網(wǎng)聯(lián)化程度仍有提升空間。因此在未來的智能船舶發(fā)展過程中，需要針對(duì)設(shè)備實(shí)施相應(yīng)的升級(jí)與優(yōu)化工作，滿足船岸信息共享需求，引入更多智能化設(shè)備。

2.2.3新能源船舶智能化

低碳化、綠色化也是現(xiàn)代船舶的重點(diǎn)發(fā)展，在升級(jí)智能船舶時(shí)，需要針對(duì)新能源型船舶進(jìn)行有針對(duì)性的升級(jí)與優(yōu)化。比如采用蓄電池動(dòng)力與混合動(dòng)力的船舶本身的排放量比較低，運(yùn)用電力推進(jìn)技術(shù)后，其可靠性得以增強(qiáng)，功率冗余需求也能夠得到滿足，同時(shí)船舶還具有更好的操作性能。智能技術(shù)與新能源技術(shù)融合同樣是智能船舶的重要發(fā)展方向。

3結(jié)論

智能船舶的發(fā)展前景極為廣闊，盡管還處于初級(jí)發(fā)展階段，但是其技術(shù)水平不斷提升，尤其是核心技術(shù)手段已經(jīng)提供了良好的應(yīng)用效果。在未來的發(fā)展過程中，需要著重關(guān)注智能船舶的基本功能體系，繼續(xù)實(shí)施智能化升級(jí)與改造，完善船舶管理體系，實(shí)現(xiàn)對(duì)船舶安全、環(huán)保、節(jié)能的有效保障，同時(shí)還應(yīng)關(guān)注船舶基礎(chǔ)技術(shù)，提高船舶配套件以及核心部件的質(zhì)量，以此支撐船舶智能化發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]嚴(yán)新平，劉佳侖，范愛龍，馬楓，李晨.智能船舶技術(shù)發(fā)展與趨勢(shì)簡(jiǎn)述[J].船舶工程，2020，42（03）：15-20.

[2]劉昌勇.智能船舶技術(shù)發(fā)展與趨勢(shì)簡(jiǎn)述[J].中國(guó)水運(yùn)，2021（07）：83-85.

[3]馮佳培.隨著遠(yuǎn)程通信技術(shù)、大數(shù)據(jù)、人工智能等的發(fā)展，‘智能船舶’必將成為航運(yùn)業(yè)未來的發(fā)展趨勢(shì)[J].中國(guó)遠(yuǎn)洋海運(yùn)，2020（05）：47.