移動互聯(lián)智能系統(tǒng)在船舶物聯(lián)網(wǎng)和安全領(lǐng)域的應(yīng)用

湯瑋++張耿霖

【摘 要】 為改變船岸信息系統(tǒng)相對落后的局面，全面提升航行安全性，提出將“船聯(lián)網(wǎng)”通過數(shù)字化的方式連接起來，實(shí)現(xiàn)移動互聯(lián)技術(shù)在船舶物聯(lián)網(wǎng)和安全領(lǐng)域的應(yīng)用。該方法使得計(jì)算機(jī)系統(tǒng)擁有“思維能力”，能夠與決策者進(jìn)行“對話”，并應(yīng)用推理方式提供決策建議，實(shí)現(xiàn)對船舶的遠(yuǎn)程動態(tài)監(jiān)控、智能管理和船舶信息的綜合顯示。

【關(guān)鍵詞】 物聯(lián)網(wǎng)；互聯(lián)網(wǎng)+；航運(yùn)企業(yè)

0 引 言

如今，“互聯(lián)網(wǎng)+”的概念幾乎無處不在，全球已經(jīng)步入了移動互聯(lián)網(wǎng)連接一切的時代。2015年1月，全球接入互聯(lián)網(wǎng)的移動設(shè)備超過70億臺。我國的移動互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展已走在世界前列，目前我國互聯(lián)網(wǎng)用戶6.49億，其中手機(jī)網(wǎng)民規(guī)模達(dá)5.57億，滲透率達(dá)到85.8%，高于全球58%的滲透率。

移動互聯(lián)網(wǎng)普及帶來的巨大優(yōu)勢使得我國有能力加快其在船舶物聯(lián)網(wǎng)和安全領(lǐng)域的普及和應(yīng)用?！耙苿踊ヂ?lián)”在船舶安全領(lǐng)域的“智能”應(yīng)用包括《國際船舶安全營運(yùn)和防止污染管理規(guī)則》（《ISM規(guī)則》）和《中華人民共和國船舶安全營運(yùn)和防止污染管理規(guī)則》（《NSM規(guī)則》）船舶營運(yùn)規(guī)則類，以及船舶衛(wèi)星定位和岸船一體化網(wǎng)絡(luò)通信類等內(nèi)容?！禝SM規(guī)則》和《NSM規(guī)則》的實(shí)施，極大地促進(jìn)了我國航運(yùn)業(yè)的健康發(fā)展，提高了我國航運(yùn)企業(yè)的安全管理水平。移動互聯(lián)網(wǎng)的普及和智能手機(jī)的出現(xiàn)，為移動互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下更有效實(shí)施船舶安全管理規(guī)則帶來新的契機(jī)。

1 移動互聯(lián)智能系統(tǒng)在船舶物聯(lián)網(wǎng) 領(lǐng)域的應(yīng)用原則

在大多數(shù)情況下，船舶航行區(qū)域離岸較遠(yuǎn)，船舶與岸端管理部門之間的有效通信平臺顯得尤為重要。隨著移動互聯(lián)通信技術(shù)和信息化的日益發(fā)展，越來越多的船舶已經(jīng)配備基本的衛(wèi)星通信設(shè)備，甚至有些船舶已經(jīng)配備寬帶衛(wèi)星通信設(shè)備，但是相應(yīng)的船岸信息化系統(tǒng)仍然相對落后，網(wǎng)絡(luò)帶寬設(shè)施不足。因此，需要借助移動互聯(lián)智能系統(tǒng)在船舶領(lǐng)域的智能應(yīng)用來改變這一局面。采集多種船舶通信導(dǎo)航設(shè)備的數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行智能處理分析，充分利用船舶實(shí)際配置移動終端，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸和多種應(yīng)用。

移動互聯(lián)網(wǎng)在船舶安全領(lǐng)域的應(yīng)用需要遵循可靠、穩(wěn)定、安全和保密等原則，根據(jù)移動互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)和船舶通信系統(tǒng)的特點(diǎn)，在應(yīng)用時需要重點(diǎn)關(guān)注船載數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)（數(shù)據(jù)庫）、船岸系統(tǒng)選擇和構(gòu)建、云平臺系統(tǒng)的完善以及具有推理機(jī)能的診斷專家系統(tǒng)等方面內(nèi)容。

2 硬件基礎(chǔ)

2.1 船內(nèi)網(wǎng)絡(luò)布局一體化

船內(nèi)網(wǎng)絡(luò)布局系統(tǒng)是基于船本體的想法，將船上的各個信號采集點(diǎn)進(jìn)行信息化布局，并通過統(tǒng)一網(wǎng)關(guān)進(jìn)行連接，服務(wù)器位于船體內(nèi)。船內(nèi)網(wǎng)絡(luò)布局一體化主要通過數(shù)據(jù)接口采集各種船舶信息，一方面在本地進(jìn)行存儲，另一方面通過船內(nèi)船外的網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)桨抖朔?wù)器，管理人員通過岸端系統(tǒng)隨時掌握船舶動態(tài)，并獲得歷史狀態(tài)。

2.2 船內(nèi)與船外網(wǎng)絡(luò)布局一體化

船內(nèi)與船外的網(wǎng)絡(luò)連接，指的是船內(nèi)網(wǎng)與船外網(wǎng)通過通信衛(wèi)星等中間手段進(jìn)行通信，從而將船端系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)桨抖说姆?wù)器。系統(tǒng)可以根據(jù)客服業(yè)務(wù)需求類型，綜合考慮實(shí)時性、數(shù)據(jù)流量、通信費(fèi)用等因素智能選擇最佳的船岸通信方式。

2.3 岸船互聯(lián)網(wǎng)一體化

互聯(lián)網(wǎng)一體化包括現(xiàn)在正在實(shí)行的各大港口系統(tǒng)和調(diào)度系統(tǒng)。服務(wù)器一般位于船外的信息中心，通過專用軟件設(shè)計(jì)，可以實(shí)時接收船舶現(xiàn)場通過船岸通信系統(tǒng)傳遞的視頻、文件和航海數(shù)據(jù)，為客戶提供船舶動態(tài)監(jiān)控、船舶遇險應(yīng)急處理、船舶調(diào)度優(yōu)化等增值服務(wù)。

3 智能手機(jī)的發(fā)展促成移動互聯(lián)海事應(yīng)用

智能手機(jī)就是一臺微型計(jì)算機(jī)，既有網(wǎng)絡(luò)連接功能，包括4G網(wǎng)絡(luò)和WIFI連接，又是一個可開發(fā)和安裝各種應(yīng)用的平臺，無論安卓系統(tǒng)還是iOS系統(tǒng)都能支持上述功能的實(shí)現(xiàn)。

不同于船舶自動識別系統(tǒng)（AIS）、安全信息播發(fā)系統(tǒng)（NAVTEX）等，智能手機(jī)并非為航海方面設(shè)計(jì)研發(fā)的設(shè)備，但其強(qiáng)大的功能、低廉的價格、廣大的用戶群仍然使其在海事方面可以得到有效應(yīng)用。隨著無線傳輸設(shè)施和技術(shù)的發(fā)展、手機(jī)硬件性能的提升和相關(guān)軟件的不斷開發(fā)，利用物聯(lián)網(wǎng)與移動互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合，使得移動互聯(lián)在船舶安全領(lǐng)域的應(yīng)用成為現(xiàn)實(shí)。

4 實(shí)現(xiàn)“智能化”的關(guān)鍵因素

4.1 具備大數(shù)據(jù)處理能力的云平臺

船舶物聯(lián)網(wǎng)和安全領(lǐng)域?qū)Υ笮蛿?shù)據(jù)庫的海量數(shù)據(jù)集中、快速、批量處理有著廣泛的應(yīng)用需求。如何實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)快速交互的批量處理是管理信息系統(tǒng)所面臨的日益突出的問題。作為一種新型的基于互聯(lián)網(wǎng)的商業(yè)計(jì)算模型，云計(jì)算提供了靈活的計(jì)算能力和高效的海量數(shù)據(jù)分析處理方法。

移動互聯(lián)智能系統(tǒng)在船舶物聯(lián)網(wǎng)的“智能”應(yīng)用需要具有大數(shù)據(jù)處理能力的云平臺作為支撐。大數(shù)據(jù)云平臺的魅力來自于對信息的全面分析和解讀，大數(shù)據(jù)平臺在船舶安全領(lǐng)域的應(yīng)用要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的開放、合作和共享，從而更精準(zhǔn)地保障航運(yùn)的安全和管理的智能化。

移動互聯(lián)智能系統(tǒng)在船舶物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的成功運(yùn)行，需要如下技術(shù)來實(shí)現(xiàn)：（1）搭建云平臺，創(chuàng)建滿足行業(yè)多層次需求的全系列云產(chǎn)品；（2）進(jìn)行相關(guān)大數(shù)據(jù)處理開發(fā)，即時更新和完善開發(fā)技術(shù)；（3）搭建系統(tǒng)的船內(nèi)網(wǎng)絡(luò)平臺，實(shí)現(xiàn)船舶航行全程監(jiān)控和監(jiān)管；（4）采集船內(nèi)各節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，形成完備的數(shù)據(jù)庫資源；（5）開發(fā)相應(yīng)手機(jī)APP，實(shí)現(xiàn)移動監(jiān)控航運(yùn)實(shí)況；（6）開發(fā)船舶診斷專家系統(tǒng)，全方位分析預(yù)判以及診斷船舶運(yùn)輸過程中出現(xiàn)的問題，并實(shí)時解決問題，實(shí)現(xiàn)航運(yùn)全過程的安全、高效。

4.2 具備船舶安全診斷系統(tǒng)

船舶安全診斷系統(tǒng)是將人類在船舶安全領(lǐng)域的多位具有知識、經(jīng)驗(yàn)、推理、技能的專家“智慧”綜合后編制而成的大型計(jì)算機(jī)程序，可以利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)幫助人們分析解決只能用語言描述、思維推理的復(fù)雜問題，擴(kuò)展計(jì)算機(jī)系統(tǒng)原有的工作范圍，使計(jì)算機(jī)具有思維能力，能夠與決策者進(jìn)行“對話”，并應(yīng)用推理方式提供決策建議。

船舶安全診斷系統(tǒng)將成熟的數(shù)據(jù)庫技術(shù)引入到系統(tǒng)中，即以數(shù)據(jù)庫為平臺，構(gòu)建系統(tǒng)知識庫，通過智能分析解決實(shí)際問題。船舶安全診斷系統(tǒng)的構(gòu)成框架見圖1。

圖1 船舶安全診斷系統(tǒng)的構(gòu)成

數(shù)據(jù)來源具體可分為船本體內(nèi)的各種信息（設(shè)備狀態(tài)信息、航運(yùn)狀態(tài)等）、原有信息平臺的各種信息（財務(wù)信息、航線信息、運(yùn)維信息、船務(wù)公司信息和船務(wù)人員信息等）。

規(guī)則庫是由行業(yè)內(nèi)專家給出的以往故障處理的對應(yīng)方案，可伴隨著數(shù)據(jù)的積累而逐漸完善。

推理機(jī)由數(shù)據(jù)形成源，根據(jù)規(guī)則給出決策的方案?？赏ㄟ^移動APP輸入數(shù)據(jù)，同時，也可進(jìn)行決策發(fā)布和動態(tài)跟蹤。

規(guī)則庫作為船舶診斷專家系統(tǒng)中最關(guān)鍵的“智能”構(gòu)成，其基于可信度的不確定推理模型設(shè)計(jì)，使得系統(tǒng)的運(yùn)行更加接近專家的思維。知識來源于規(guī)范的大型動態(tài)系統(tǒng)，可以匯集眾多專家的知識，進(jìn)行分析、比較、推理，最終得出正確結(jié)論，也能反映實(shí)際的船舶運(yùn)行狀態(tài)及故障，采用回溯和啟發(fā)式搜索策略，找出故障的多個原因，減少搜索的路徑。系統(tǒng)還能向用戶提供維修建議和方法。現(xiàn)場技術(shù)人員可以充分利用各種信息和跡象，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的幫助下有效解決工程實(shí)際問題。系統(tǒng)可以收集、存儲和分析全部有效信息，包括備案和數(shù)據(jù)審批，真正實(shí)現(xiàn)智能化。移動互聯(lián)智能系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)地圖從平面化走向立體化、數(shù)字化和模型化，從而幫助現(xiàn)場人員更加有效地標(biāo)注信息和維護(hù)船舶整體運(yùn)行。

5 結(jié) 語

移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用對于優(yōu)化船舶資源配置、創(chuàng)新船舶運(yùn)營模式、實(shí)現(xiàn)信息共享具有重要的促進(jìn)作用，為船舶安全控制、成本控制、監(jiān)控、機(jī)務(wù)管理等在內(nèi)的運(yùn)營管理信息化的跨越式發(fā)展帶來新的契機(jī)。

移動互聯(lián)是船舶物聯(lián)網(wǎng)和安全領(lǐng)域的應(yīng)用系統(tǒng)在充分利用船舶已有裝備的基礎(chǔ)上，輔以衛(wèi)星通信技術(shù)、矢量電子海圖技術(shù)、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫技術(shù)和氣象信息處理技術(shù)，將音頻和視頻等多媒體數(shù)據(jù)、船舶導(dǎo)航數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)等多態(tài)異構(gòu)數(shù)據(jù)整合在同一數(shù)據(jù)平臺，以簡明易懂的方式表達(dá)復(fù)雜的專業(yè)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對船舶的遠(yuǎn)程動態(tài)監(jiān)控、智能管理和船舶信息的綜合顯示，達(dá)到對船舶航行安全監(jiān)控和生產(chǎn)管理的目的。