王忠明

（長(zhǎng)江南京航道工程局，江蘇 南京 210000）

隨著全球化的推進(jìn)和國(guó)際貿(mào)易的持續(xù)增長(zhǎng)，船舶作為重要的交通工具扮演著至關(guān)重要的角色。然而，船舶業(yè)的迅速發(fā)展同時(shí)伴隨著巨大的能源消耗和環(huán)境壓力[1]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，船舶的碳排放量占全球總排放量的近3%，而且在不采取有效措施的情況下，這一比例預(yù)計(jì)將在未來(lái)幾十年內(nèi)持續(xù)上升[2]。在全球氣候變化和綠色低碳發(fā)展的大背景下，如何提高船舶能效、減少能源消耗和環(huán)境污染成為船舶業(yè)和全社會(huì)共同面臨的重要挑戰(zhàn)。船舶機(jī)艙作為船舶的“心臟”，其能效直接影響到船舶的運(yùn)營(yíng)成本和環(huán)境性能。而通過(guò)實(shí)現(xiàn)船舶機(jī)艙能效的自動(dòng)化控制，不僅可以顯著降低船舶的運(yùn)營(yíng)成本，提高能源效率，而且還有助于滿足日益嚴(yán)格的國(guó)際和國(guó)內(nèi)環(huán)保法規(guī)要求[3]。因此深入探討船舶機(jī)艙能效的自動(dòng)化控制策略，分析其在實(shí)際應(yīng)用中的效益和可能面臨的挑戰(zhàn)，對(duì)船舶企業(yè)和相關(guān)政策的制定具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 實(shí)現(xiàn)船舶機(jī)艙能效自動(dòng)化控制的意義

1.1 減少能源消耗，節(jié)約燃料成本

船舶機(jī)艙是船舶動(dòng)力和能源系統(tǒng)的核心，其運(yùn)行效率直接影響到船舶的能源消耗和運(yùn)營(yíng)成本。在傳統(tǒng)的機(jī)艙管理模式中，往往依賴于人工操作和經(jīng)驗(yàn)判斷，很難實(shí)現(xiàn)精細(xì)化和智能化的能源管理。而自動(dòng)化控制技術(shù)的引入，則可以通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和精確控制，有效提高能源利用效率，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排和成本降低。

船舶機(jī)艙能效自動(dòng)化控制可以實(shí)現(xiàn)機(jī)艙系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析，確保機(jī)艙系統(tǒng)在最優(yōu)狀態(tài)下運(yùn)行。通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的分析，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的異常情況和潛在問(wèn)題，避免不必要的能源浪費(fèi)。自動(dòng)化控制還能夠?qū)崿F(xiàn)船舶機(jī)艙系統(tǒng)的精確控制和調(diào)節(jié)，確保機(jī)艙系統(tǒng)在最佳的工作狀態(tài)下運(yùn)行。傳統(tǒng)的機(jī)艙管理往往存在一定的誤差和滯后性，而自動(dòng)化控制技術(shù)可以通過(guò)快速和精確的控制，減小這種誤差和滯后性，從而提高能源利用效率[4]。另外，船舶機(jī)艙能效自動(dòng)化控制可以實(shí)現(xiàn)能源的優(yōu)化配置和分配，確保船舶的能源系統(tǒng)在最佳的效率下運(yùn)行。通過(guò)對(duì)機(jī)艙系統(tǒng)的綜合分析和優(yōu)化，可以實(shí)現(xiàn)能源的合理分配和利用，避免能源的浪費(fèi)。

1.2 提高船舶運(yùn)營(yíng)效率和安全性

實(shí)現(xiàn)船舶機(jī)艙能效的自動(dòng)化控制不僅關(guān)乎能源消耗和經(jīng)濟(jì)效益，更是對(duì)提高船舶運(yùn)營(yíng)效率和安全性的重要保障。船舶機(jī)艙是船舶的動(dòng)力和能源中心，其運(yùn)行狀態(tài)和效率對(duì)船舶的整體運(yùn)營(yíng)十分重要，如果對(duì)船舶機(jī)艙能效進(jìn)行自動(dòng)化控制，就能有效提高船舶運(yùn)營(yíng)效率和安全性。

一方面，實(shí)現(xiàn)船舶機(jī)艙能效的自動(dòng)化控制，可通過(guò)精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和分析，對(duì)機(jī)艙的能源消耗進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和優(yōu)化，確保船舶機(jī)艙系統(tǒng)在最佳的運(yùn)行狀態(tài)下充分發(fā)揮其能源效率，從而為船舶的正常運(yùn)營(yíng)提供強(qiáng)有力的動(dòng)力支持。同時(shí)，自動(dòng)化控制技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)船舶機(jī)艙的精細(xì)化管理，提高船舶運(yùn)營(yíng)的靈活性和響應(yīng)速度，為船舶企業(yè)提供更高效、更可靠的運(yùn)營(yíng)保障，有助于提升船舶的運(yùn)營(yíng)效率和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。另一方面，船舶機(jī)艙能效的自動(dòng)化控制能夠提供有效的系統(tǒng)監(jiān)控和異常預(yù)警，對(duì)于預(yù)防和識(shí)別潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)具有重要的意義。通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)機(jī)艙的運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)，自動(dòng)化控制系統(tǒng)能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況，為船舶的安全運(yùn)營(yíng)提供有力的技術(shù)支持[5]。

1.3 提高船舶經(jīng)濟(jì)效益和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力

實(shí)現(xiàn)船舶機(jī)艙能效的自動(dòng)化控制是船舶企業(yè)追求高效運(yùn)營(yíng)和市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵步驟。船舶經(jīng)濟(jì)效益和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力是船舶企業(yè)持續(xù)發(fā)展的重要指標(biāo)，而船舶機(jī)艙的能效管理作為船舶運(yùn)營(yíng)成本的重要組成部分，對(duì)于船舶企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力具有直接且顯著的影響[6]。

在船舶運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，燃料消耗占據(jù)了大部分的運(yùn)營(yíng)成本，而船舶機(jī)艙能效的自動(dòng)化控制能夠確保船舶在最佳的運(yùn)行狀態(tài)下航行，避免不必要的能源浪費(fèi)。通過(guò)精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和分析，自動(dòng)化控制系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)優(yōu)化船舶機(jī)艙的運(yùn)行參數(shù)，確保船舶動(dòng)力系統(tǒng)的高效運(yùn)行，從而在降低燃料消耗和減少運(yùn)營(yíng)成本的同時(shí)，提高船舶的經(jīng)濟(jì)效益。隨著全球航運(yùn)業(yè)的快速發(fā)展，船舶企業(yè)面臨著日益激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和嚴(yán)格的環(huán)保要求。船舶機(jī)艙能效的自動(dòng)化控制不僅能為船舶企業(yè)提供節(jié)能減排的有效手段，同時(shí)也能提升船舶的運(yùn)營(yíng)效率和服務(wù)質(zhì)量，進(jìn)而提高船舶企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

2 當(dāng)前船舶機(jī)艙能效自動(dòng)化控制面臨的問(wèn)題

船舶作為國(guó)際貿(mào)易的主要運(yùn)輸工具，其運(yùn)營(yíng)效率和安全性受到了廣泛的關(guān)注。船舶機(jī)艙能效的自動(dòng)化控制成為船舶行業(yè)追求的重要目標(biāo)，但當(dāng)前船舶機(jī)艙能效自動(dòng)化控制仍然面臨著一系列的問(wèn)題和挑戰(zhàn)。

2.1 技術(shù)更新與整合難度大

船舶機(jī)艙各種設(shè)備和系統(tǒng)來(lái)源于不同的制造商，每種設(shè)備和系統(tǒng)都有其特定的工作原理和操作界面。這為船舶機(jī)艙能效自動(dòng)化控制系統(tǒng)的整合帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)。另外，隨著技術(shù)的不斷更新，新的設(shè)備和系統(tǒng)不斷問(wèn)世，這就要求船舶企業(yè)定期對(duì)船舶機(jī)艙能效自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行更新和升級(jí)，但這樣的更新和升級(jí)往往需要投入大量的時(shí)間和成本。

2.2 數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與完整性問(wèn)題

船舶機(jī)艙能效自動(dòng)化控制依賴于大量的數(shù)據(jù)輸入，這些數(shù)據(jù)包括但不限于船舶運(yùn)行狀態(tài)、天氣情況、設(shè)備性能等。任何數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確或缺失都可能導(dǎo)致自動(dòng)化控制系統(tǒng)做出錯(cuò)誤的決策，從而影響船舶的運(yùn)行效率和安全性。而目前市場(chǎng)上的大多數(shù)傳感器和數(shù)據(jù)采集設(shè)備仍存在一定的誤差范圍，這對(duì)船舶機(jī)艙能效自動(dòng)化控制系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性構(gòu)成了威脅。

2.3 人員培訓(xùn)和接受度

船舶機(jī)艙能效自動(dòng)化控制系統(tǒng)的引入和應(yīng)用要求船員具備一定的技術(shù)知識(shí)和操作能力。然而，由于長(zhǎng)期習(xí)慣于傳統(tǒng)的手工操作，許多船員對(duì)新技術(shù)的接受度不高，甚至出現(xiàn)排斥情緒。這不僅影響了船舶機(jī)艙能效自動(dòng)化控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行，而且增加了船舶事故的風(fēng)險(xiǎn)。

2.4 資金投入和回報(bào)的不確定性

船舶機(jī)艙能效自動(dòng)化控制系統(tǒng)的引入和應(yīng)用需要大量的資金投入，包括系統(tǒng)的購(gòu)置、安裝、調(diào)試以及后期的維護(hù)和更新。由于船舶行業(yè)的特殊性，市場(chǎng)需求和油價(jià)的波動(dòng)都可能影響船舶的運(yùn)營(yíng)效益，這使得船舶企業(yè)在決策時(shí)面臨巨大的經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)。

3 優(yōu)化船舶機(jī)艙能效的自動(dòng)化控制策略

3.1 統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和接口協(xié)議

船舶機(jī)艙中的系統(tǒng)和設(shè)備通常來(lái)自不同的供應(yīng)商，各自擁有獨(dú)立的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和接口協(xié)議。這種多元化的技術(shù)和協(xié)議環(huán)境往往會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)間的交互和集成變得異常困難，不僅增加了技術(shù)實(shí)施的難度，也為船舶的運(yùn)營(yíng)安全帶來(lái)隱患。因此，統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和接口協(xié)議成為優(yōu)化船舶機(jī)艙能效自動(dòng)化控制的基礎(chǔ)。通過(guò)制定統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，可以實(shí)現(xiàn)船舶機(jī)艙系統(tǒng)和設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化，為進(jìn)一步的系統(tǒng)集成提供了可能。統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)能確保所有參與者在同一技術(shù)規(guī)范的指導(dǎo)下，按照統(tǒng)一的規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和測(cè)試，從而確保不同系統(tǒng)和設(shè)備之間能夠無(wú)縫對(duì)接、高效協(xié)同。通過(guò)統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，能夠?qū)⒎植荚诓煌到y(tǒng)和設(shè)備中的數(shù)據(jù)和功能集成在一起，為船舶機(jī)艙能效自動(dòng)化控制提供數(shù)據(jù)和功能的支持。

通過(guò)制定和實(shí)施統(tǒng)一的接口協(xié)議，也可以減少這種額外的適配和轉(zhuǎn)換的需要，降低系統(tǒng)的復(fù)雜度，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。同時(shí)，統(tǒng)一的接口協(xié)議也能為船舶機(jī)艙能效自動(dòng)化控制的實(shí)施提供方便，通過(guò)統(tǒng)一的接口協(xié)議，可以實(shí)現(xiàn)船舶機(jī)艙內(nèi)部不同系統(tǒng)和設(shè)備之間的高效通信和協(xié)同，為船舶機(jī)艙能效自動(dòng)化控制提供技術(shù)支持。

3.2 提高數(shù)據(jù)采集和處理準(zhǔn)確性

在船舶機(jī)艙能效自動(dòng)化控制的優(yōu)化策略中，提高數(shù)據(jù)采集和處理的準(zhǔn)確性是關(guān)鍵的一環(huán)。正確、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)采集和處理能為能效自動(dòng)化控制提供強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支持，進(jìn)而確?？刂撇呗缘臏?zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性。

一方面，應(yīng)使用高精度、高可靠性的傳感器和測(cè)量設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。傳感器的選擇應(yīng)符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)、經(jīng)過(guò)嚴(yán)格校準(zhǔn)的傳感器和測(cè)量設(shè)備，以確保數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性和可靠性。通過(guò)高精度的數(shù)據(jù)采集，能夠?yàn)楹罄m(xù)的數(shù)據(jù)處理和分析提供準(zhǔn)確、可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，從而確保船舶機(jī)艙能效自動(dòng)化控制的精確性。另一方面，應(yīng)采用先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理和分析技術(shù)，如數(shù)據(jù)挖掘、機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)等，對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確的處理和分析。先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理和分析技術(shù)能夠從大量的數(shù)據(jù)中提取有價(jià)值的信息，為能效自動(dòng)化控制提供有力的數(shù)據(jù)支持。此外，應(yīng)考慮實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理和分析的需求，采用高效的數(shù)據(jù)處理算法和高性能的計(jì)算平臺(tái)，確保數(shù)據(jù)處理的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性。

3.3 增強(qiáng)船員培訓(xùn)和改變傳統(tǒng)觀念

船舶機(jī)艙能效自動(dòng)化控制的優(yōu)化策略的成功實(shí)施，不僅依賴于先進(jìn)的技術(shù)和系統(tǒng)，更與船員的知識(shí)、技能和觀念緊密相關(guān)。

在船員培訓(xùn)方面，應(yīng)構(gòu)建系統(tǒng)而全面的培訓(xùn)體系，涵蓋能效自動(dòng)化控制相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)、操作技能、應(yīng)急處理、及相關(guān)法律法規(guī)等內(nèi)容。培訓(xùn)形式可以多樣化，包括線上課程、線下培訓(xùn)、模擬演練、實(shí)船操作實(shí)踐等，以確保船員能全面理解和掌握能效自動(dòng)化控制的知識(shí)和技能。同時(shí)，應(yīng)實(shí)時(shí)更新培訓(xùn)內(nèi)容和方法，以反映能效自動(dòng)化控制技術(shù)和系統(tǒng)的最新進(jìn)展和應(yīng)用。通過(guò)培訓(xùn)和宣傳，使船員明白能效自動(dòng)化控制帶來(lái)的益處，包括降低能耗、提高運(yùn)營(yíng)效率、減少環(huán)境污染等，以增強(qiáng)他們對(duì)新技術(shù)的認(rèn)可和接受。其次，應(yīng)引導(dǎo)船員轉(zhuǎn)變觀念，從傳統(tǒng)的以經(jīng)驗(yàn)為主的操作方式，向依賴數(shù)據(jù)和自動(dòng)化系統(tǒng)的現(xiàn)代化運(yùn)營(yíng)方式轉(zhuǎn)變。同時(shí)，還應(yīng)倡導(dǎo)開(kāi)放、共享和協(xié)作的文化，鼓勵(lì)船員之間的交流和合作，以共同解決能效自動(dòng)化控制面臨的問(wèn)題和挑戰(zhàn)。

3.4 實(shí)時(shí)監(jiān)控與遠(yuǎn)程診斷技術(shù)

在現(xiàn)代船舶機(jī)艙能效自動(dòng)化控制的優(yōu)化策略中，實(shí)時(shí)監(jiān)控與遠(yuǎn)程診斷技術(shù)的應(yīng)用具有不可忽視的重要性。這些技術(shù)的引入能夠?yàn)榇斑\(yùn)營(yíng)提供更高效、更準(zhǔn)確的決策依據(jù)，以及在早期發(fā)現(xiàn)與解決問(wèn)題時(shí)提供支持，從而為提升船舶經(jīng)濟(jì)效益與安全運(yùn)營(yíng)保駕護(hù)航。

實(shí)時(shí)監(jiān)控技術(shù)的核心在于通過(guò)裝載在船舶上的各類傳感器實(shí)時(shí)采集船舶機(jī)艙的運(yùn)行數(shù)據(jù)，包括但不限于發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行參數(shù)、能源消耗、排放數(shù)據(jù)等。通過(guò)實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)采集，運(yùn)營(yíng)者能夠及時(shí)獲知船舶機(jī)艙的運(yùn)行狀況和能效表現(xiàn)。進(jìn)一步地，通過(guò)將這些數(shù)據(jù)上傳至云端或者其他數(shù)據(jù)處理中心，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)分析與處理，為船舶運(yùn)營(yíng)決策提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支持。遠(yuǎn)程診斷技術(shù)則是基于實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，利用先進(jìn)的數(shù)據(jù)分析與處理技術(shù)，如大數(shù)據(jù)分析和機(jī)器學(xué)習(xí)等，對(duì)船舶機(jī)艙的運(yùn)行狀況進(jìn)行分析和評(píng)估。通過(guò)對(duì)大量運(yùn)行數(shù)據(jù)的分析，可以實(shí)時(shí)地發(fā)現(xiàn)船舶機(jī)艙可能存在的問(wèn)題和異常，從而及時(shí)提醒船舶運(yùn)營(yíng)和維護(hù)人員，以便于采取相應(yīng)的措施以避免或者減輕可能出現(xiàn)的問(wèn)題。

實(shí)時(shí)監(jiān)控與遠(yuǎn)程診斷技術(shù)的應(yīng)用不僅能夠?qū)崿F(xiàn)船舶機(jī)艙能效的實(shí)時(shí)評(píng)估和優(yōu)化，還能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)船舶機(jī)艙的預(yù)測(cè)性維護(hù)，這意味著能在問(wèn)題發(fā)生前采取預(yù)防措施，從而降低維修成本和停船時(shí)間，進(jìn)而提高船舶的運(yùn)營(yíng)效率。另外，實(shí)時(shí)監(jiān)控與遠(yuǎn)程診斷技術(shù)還能夠?yàn)榇斑\(yùn)營(yíng)提供大量的數(shù)據(jù)支持，為船舶的運(yùn)營(yíng)管理、能效優(yōu)化和環(huán)保合規(guī)等提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，推動(dòng)船舶運(yùn)營(yíng)的數(shù)字化與智能化。

4 結(jié)論

船舶機(jī)艙能效的自動(dòng)化控制是現(xiàn)代船舶工業(yè)技術(shù)進(jìn)步的重要體現(xiàn)，它的推廣與應(yīng)用對(duì)于提升船舶的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和安全性表現(xiàn)具有深遠(yuǎn)的意義。隨著現(xiàn)代信息技術(shù)，特別是大數(shù)據(jù)、云計(jì)算和人工智能技術(shù)的快速發(fā)展，船舶機(jī)艙能效的自動(dòng)化控制將進(jìn)一步深化，其優(yōu)化策略也將更為多元和高效。未來(lái)，隨著全球船舶工業(yè)的綠色、智能轉(zhuǎn)型趨勢(shì)日益明顯，船舶機(jī)艙能效的自動(dòng)化控制策略的優(yōu)化將不僅局限于技術(shù)層面的創(chuàng)新，還將與船舶運(yùn)營(yíng)管理、船員培訓(xùn)體系以及國(guó)際航運(yùn)政策和法規(guī)等多方面緊密結(jié)合，形成一個(gè)全方位、多層次的船舶能效優(yōu)化生態(tài)體系，為實(shí)現(xiàn)航運(yùn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)而持久的支撐。