智能船舶的七大關鍵技術，你清楚哪個？

時間：2019-07-19

《智能船舶規(guī)范》將智能船舶的功能分為智能航行、智能船體、智能機艙、智能能效管理、智能貨物管理和智能集成平臺，基本囊括了智能船舶所應具備的所有功能。所以智能船舶的七大關鍵技術是與船舶有關的信息感知技術、通信導航技術、能效控制技術、航線規(guī)劃技術、狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術、遇險預警救助技術、駕機一體化和自主航行技術。

（1）信息感知技術

船舶信息感知是指船舶能夠基于各種傳感設備、傳感網絡和信息處理設備，獲取船舶自身和周圍環(huán)境的各種信息，使船舶能夠較安全、可靠航行的一種技術手段，典型的智能船舶環(huán)境感知系統(tǒng)如圖2所示。船舶感知的信息可分為自身狀態(tài)信息和周圍環(huán)境信息。自身狀態(tài)信息包括船舶機艙、駕駛臺、貨艙內各種設備的狀態(tài)信息，以及船舶航行的位置、航速、航向等航行狀態(tài)信息，主要依靠目前已有的壓力、溫度、轉速、液位等傳感器，感知手段較成熟。周圍環(huán)境信息包括周圍船舶和障礙物信息、周圍氣象條件、水深、視頻監(jiān)控信息、音頻監(jiān)控信息、水流速度和方向、航標位置、可航行區(qū)域等，主要依靠AIS、海事雷達、視頻攝像

機、激光傳感器、激光雷達傳感器、風速傳感器、風向傳感器、能見度采集設備、計程儀、水深儀、航行數據記錄儀（VDR）、電子海圖（電子航道圖）以及船岸交互信息來獲取，感知過程中涉及的信號種類較多、數據量較大、信息間存在冗余和沖突問題，值得進一步研究。

（2）通信導航技術

通信技術是用于實現船舶上各系統(tǒng)和設備之間，以及船舶與岸站、船舶與航標之間的信息交互。常用的通信方式主要包括：VHF（甚高頻）、海事專網、海事衛(wèi)星、移動通信網絡（手機網絡）等。導航技術是用于指導船舶從*航線的一點運動到另一點，通常包括定位、目的地選擇、路徑計算和路徑指導等過程。船舶常用的導航技術包括早期的無線電導航和現在廣泛使用的衛(wèi)星導航。北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)為我國船舶導航領域提供了新的發(fā)展契機。

（3）能效控制技術

2007年，世界海運船舶排放CO 2 達10.4億噸，其中**海運排放CO 2 約8.7億噸，分別占當年**CO 2 排放總量的3.3%和2.7%。為提高船舶能效、減少船舶溫室氣體排放（節(jié)能減排），**海事組織（IMO）提出EEDI（新造船設計能效指數）、EEOI（船舶營運能效指數）等評價標。智能船舶的發(fā)展應順應“綠色船舶”的發(fā)展潮流，分析通航環(huán)境、裝載量、吃水、主機功率（轉速）等因素與船舶營運能效指數EEOI之間的內在關系，在保證船舶安全和營運效率的前提下，通過優(yōu)化控制船舶航速、裝載量、吃水、航線等，以較大限度降低

EEOI指數。環(huán)境要素與船舶能耗間的關系值得進一步研究，考慮環(huán)境要素的船舶清潔推進系統(tǒng)能效管理控制策略如圖2所示。

（4）航線規(guī)劃技術

航線規(guī)劃是指船舶根據航行水域交通流控制信息、前方航道船舶密度情況、公司船期信息、航道水流分布信息、航道航行難易信息，智能實時選擇船舶在航道內的位置和航道，以優(yōu)化航線，達到安全高效、綠色環(huán)保的目的。目前常用的航線規(guī)劃方法包括：線性規(guī)劃方法、混合整數規(guī)劃模型、遺傳算法、模擬退火、粒子群優(yōu)化算法等智能算法（解決隨機旅行時間問題）。劉浩等利用遺傳算法規(guī)劃的航線如圖3所示。

（5）狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術

狀態(tài)監(jiān)測技術是以監(jiān)測設備振動發(fā)展趨勢為手段的設備運行狀態(tài)預報技術，通過了解設備的健康狀況，判斷設備是處于穩(wěn)定狀態(tài)或正在惡化。未來船舶故障診斷可考慮以大數據為基礎，運用多尺度分析方法來構建設備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)。故障診斷技術就是在船舶機械設備運行中或基本不拆卸設備的情況下，掌握設備的運行狀況，根據對被診斷對象測試所**的有用信息進行分析處理，判斷被診斷對象的狀態(tài)是否處于異常狀態(tài)或故障狀態(tài)，判斷劣化狀態(tài)發(fā)生的部位或零部件，并判定產生故障的原因，以及預測狀態(tài)劣化的發(fā)展趨勢等。其目的是提高設備效率和運行可靠性，防患于未然，避免故障的發(fā)生。由于智能船舶配員很少，對船舶設備狀態(tài)的自我監(jiān)測與故障診斷技術要求較高，利用大數據分析技術、智能診斷技術，做到盡早發(fā)現、及時處理潛在故障，保證船舶在航行過程中的安全可靠。

（6）遇險預警救助技術

水上交通事故時有發(fā)生，尤其是碰撞和擱淺事故，往往造成嚴重的經濟損失和人員傷亡。無論是在海上還是內河水域，船舶碰撞是較為常見的水上交通事故類型，在所有的水上交通事故中占很大的比例。船舶遇險預警與搜救技術能夠有效的降低事故的發(fā)生率以及降低事故的損失。武漢理工大學等單位已研發(fā)一套橋區(qū)船舶碰撞預警系統(tǒng)，保證船舶在橋區(qū)的航行安全，如圖4所示。

（7）自主航行技術

《智能船舶規(guī)范》中定義，智能航行系指利用計算機技術、控制技術等對感知和獲得的信息進行分析和處理，對船舶航路和航速進行設計和優(yōu)化；可行時，借助岸基支持中心，船舶能在開闊水域、狹窄水道、復雜環(huán)境條件下自動避碰，實現自主航行。國外船舶自主航行技術研究較早，美國、以色列等海洋強國開發(fā)了無人駕駛的水面艦艇，主要用于軍事偵察和掃雷等。我國目前已開展船舶自主航行研究，較具代表性的有：中國氣象局與航天科工集團合作研發(fā)的“天象一號”、青島北海船舶重工等合作研發(fā)的“水面無人智能測量平臺工程樣機”、珠海云洲智能科技公司研發(fā)的“*者”（如圖5所示）、上海海事大學研發(fā)的“海騰01”號等。

詞條
詞條說明
船舶是怎么區(qū)分的？
船舶分類的方法主要有：現代船舶是為交通運輸、港口建設、漁業(yè)生產和科研勘測等服務的，隨著工業(yè)的發(fā)展，船舶服務面的擴大，船舶也日趨專業(yè)化。不同的部門對船舶有不同的要求，使用權船舶的航行區(qū)域、航行狀態(tài)、推進方式、動力裝置、造船材料和用途等到方面也各不同，因而船舶種類繁多，而這些船舶在船型上、構造上、運用性能上和設備上又各有特點。1、船舶的航行區(qū)域：船舶按航行區(qū)域可分為海洋船反作用、港灣船舶和內河船舶三種
智能船舶的七大關鍵技術，你清楚哪個？
《智能船舶規(guī)范》將智能船舶的功能分為智能航行、智能船體、智能機艙、智能能效管理、智能貨物管理和智能集成平臺，基本囊括了智能船舶所應具備的所有功能。所以智能船舶的七大關鍵技術是與船舶有關的信息感知技術、通信導航技術、能效控制技術、航線規(guī)劃技術、狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術、遇險預警救助技術、駕機一體化和自主航行技術。（1）信息感知技術船舶信息感知是指船舶能夠基于各種傳感設備、傳感網絡和信息處理設備，獲取船
船舶構造常識
船舶構造船舶是海上運輸的工具。船舶雖有大小之分，但其結構的主要部分大同小異。船舶主要由以下部分構成：（一）船殼（Shell）船殼即船的外殼，是將多塊鋼板鉚釘或電焊結合而成的，包括龍骨翼板、彎曲外板及上舷外板三部分。（二）船架（Frame）船架是指為支撐船殼所用各種材料的總稱，分為縱材和橫材兩部分?？v材包括龍骨、底骨和邊骨；橫材包括肋骨、船梁和艙壁。（三）甲板（Deck）甲板是鋪在船
你對船舶基礎知識了解多少？
船舶基礎構造（一）船殼（Shell）船殼即船的外殼，是將多塊鋼板鉚釘或電焊結合而成的，包括龍骨翼板、彎曲外板及上舷外板三部分。（二）船架（Frame）船架是指為支撐船殼所用各種材料的總稱，分為縱材和橫材兩部分?？v材包括龍骨、底骨和邊骨；橫材包括肋骨、船梁和艙壁。（三）甲板（Deck）甲板是鋪在船梁上的鋼板，將船體分隔成上、中、下層。大型船甲板數可多至六、七層，其作用是加固船體結構和便于分層配載及裝