智能船舶系統(tǒng)電氣解決方案

李銘志，何炎平，劉亞東，黃超

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智能船舶系統(tǒng)電氣解決方案

李銘志1，何炎平1、2，劉亞東1、2，黃超1

（1．上海交通大學(xué)海洋工程國家重點(diǎn)試驗室，上海 200240；2．高新船舶與深海開發(fā)裝備協(xié)同創(chuàng)新中心，上海 200120）

介紹了中國船級社（CCS）編制的《智能船舶規(guī)范》對智能船舶的定義及其功能要求，針對《智能船舶規(guī)范》對智能船舶在取得智能航行功能、智能船體功能、智能機(jī)艙功能、智能能效管理功能、智能貨物管理功能和智能集成平臺功能及其功能補(bǔ)充標(biāo)志的要求，分析了各部分相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)和目前還存在的技術(shù)差距，給出了對應(yīng)的電氣解決方案及所涉及到的關(guān)鍵技術(shù)。

智能船舶 電氣系統(tǒng) 關(guān)鍵技術(shù)

引言

近年來，計算機(jī)技術(shù)的飛躍發(fā)展及其在船舶行業(yè)的廣泛應(yīng)用，大大促進(jìn)了航海事業(yè)的進(jìn)步。各個地區(qū)，各個組織都制定智能化目標(biāo)，最具代表性的是IMO主導(dǎo)的以實現(xiàn)“航行更安全，成本更低”為目標(biāo)的E-navigation[1]，歐盟啟動的旨在消除歐洲各區(qū)域、各國家、各內(nèi)河之間的信息交換障礙的River Information Services System[2]（RIS，歐洲內(nèi)河航運(yùn)綜合信息服務(wù)系統(tǒng)），我國船級社編制的CCS《智能船舶規(guī)范》[3]。呈現(xiàn)出了海洋、內(nèi)河及船舶多方位百花齊放式的智能化進(jìn)程[4]。

早在1986年，日本東京商船大學(xué)、電氣通信大學(xué)、東京水產(chǎn)大學(xué)聯(lián)合研究智能船舶，想基于陸上保障系統(tǒng)、船舶狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，再輔以人工智能做出各種決策，實現(xiàn)最佳船舶操縱、自動近岸航行、信息生活保障和自動生產(chǎn)等功能。1987年東京商船大學(xué)實習(xí)船“汐路丸”按無人駕駛船設(shè)計，可實現(xiàn)智能化靠離碼頭[5]。此外，英國制造的“MARS”號無人駕駛船，計劃在2020年橫跨整個大西洋[6]。2015年，韓國現(xiàn)代重工集團(tuán)與埃森哲合作設(shè)計“互聯(lián)智能船舶”，致力于通過應(yīng)用數(shù)字技術(shù)幫助船東更好地管理船隊，充分挖掘潛能，節(jié)約運(yùn)營成本[7]。2016年8月，中集來福士與上海億石創(chuàng)業(yè)投資有限公司簽訂了無人艇研發(fā)制造合作協(xié)議，通過使用高速識別技術(shù)、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)芯片技術(shù)、高速傳感器技術(shù)和云平臺數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)自動巡航與避險、遠(yuǎn)程偵查等功能[8]。

一方面計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展為交通、航運(yùn)和船舶的智能化提供了基礎(chǔ)；另一方面，智能化手段能夠有效降低減小人員勞動強(qiáng)度、降低誤操作、提高船舶控制和管理水平、優(yōu)化船舶運(yùn)營性能從而降低成本、提高收益、保障安全。因此，智能船舶是全球造船人當(dāng)前最為迫切的夢想。

1 智能船舶的定義

2015年12月，由CCS編制的《智能船舶規(guī)范》正式對外發(fā)布。規(guī)范中，定義智能化為由現(xiàn)代通信與信息技術(shù)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、智能控制技術(shù)等匯集而成的針對某個對象的應(yīng)用，這些應(yīng)用通常包括但不限于評估、診斷、預(yù)測和決策等。規(guī)范指出，智能一般具有如下特點(diǎn)[3]：

1) 具有感知能力：即借助傳感器技術(shù)，能夠感知外部世界、獲取外部世界的關(guān)鍵信息；

2) 具有記憶和思維能力：即借助人工智能技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)信息的存儲、挖掘和融合，能夠通過對信息進(jìn)行加工，使其轉(zhuǎn)換為可用的知識，并能基于此做出各種所需的推理分析；

3) 具有學(xué)習(xí)能力和自適應(yīng)能力：即借助人工智能技術(shù)，通過對外部環(huán)境的不斷學(xué)習(xí)，歸納積累相關(guān)知識，使系統(tǒng)能夠適應(yīng)環(huán)境的任意變化；

4) 具有行為決策能力：即能夠借助專家知識、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等智能手段，根據(jù)外部世界的變化做出適當(dāng)?shù)臎Q策和響應(yīng)。

CCS《智能船舶規(guī)范》定義智能船舶為：利用傳感器、通信、互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)處理等技術(shù)手段，感知船舶自身、物流貨物、海洋環(huán)境、港口航道、氣象環(huán)境等信息，并基于人工智能技術(shù)、自動控制技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析處理技術(shù)，在船舶操縱、管理、維護(hù)保養(yǎng)和貨物運(yùn)輸?shù)确矫鎸崿F(xiàn)智能化運(yùn)行的船舶[4]。

2 智能化要求及解決方案

CCS《智能船舶規(guī)范》對智能船舶的功能進(jìn)行了詳細(xì)劃分[3]，分為智能航行、智能船體、智能機(jī)艙、智能能效管理、智能貨物管理和智能集成平臺六個部分，并對每個部分的功能做了詳細(xì)的要求。本文基于這些要求，繼續(xù)探討各部分相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)和目前還存在的技術(shù)差距，并基于此給出對應(yīng)的電氣解決方案，討論所涉及到的關(guān)鍵技術(shù)。

2.1 CCS對智能航行功能的要求和解決方案

2.1.1 CCS要求[3]

1）對船舶運(yùn)營消耗、物流信息、氣象環(huán)境、海洋環(huán)境和港口航道信息歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理；

2）基于分析結(jié)果、航行任務(wù)和物流信息對船舶航線和航速進(jìn)行設(shè)計和優(yōu)化。

補(bǔ)充功能：可借助岸基支持，實現(xiàn)開闊水域、狹窄水道、復(fù)雜環(huán)境條件下的自動避碰、自主航行功能，或者具有自動靠離碼頭、自動通過船閘等高級自主航行功能。

2.1.2現(xiàn)有技術(shù)及技術(shù)差距

現(xiàn)有技術(shù)：航行任務(wù)、貨物特點(diǎn)、船期計劃的計劃管理技術(shù)；主要航區(qū)的波浪散布圖，季風(fēng)、洋流分布圖等歷史統(tǒng)計資料；氣象傳真機(jī)、風(fēng)向風(fēng)速儀、風(fēng)溫廓線儀等成熟探測設(shè)備。

技術(shù)差距：衛(wèi)星遙感、海洋環(huán)境監(jiān)測力度和技術(shù)有待提高；海洋環(huán)境預(yù)報技術(shù)還有待提高；船舶綜合性能及能耗水平的快速預(yù)報技術(shù)有待提高[9]。

2.1.3解決方案

除了配置常規(guī)的氣象傳真機(jī)、風(fēng)向風(fēng)速儀、電子海圖等航行設(shè)備以外，還需配置基于海洋環(huán)境歷史統(tǒng)計數(shù)據(jù)、海洋環(huán)境預(yù)報技術(shù)的航線優(yōu)化系統(tǒng)。

前期的規(guī)劃中，尤其是航線環(huán)境條件，在遠(yuǎn)洋航運(yùn)中肯定只有歷史統(tǒng)計數(shù)據(jù)，因此前期的航路規(guī)劃為以歷史統(tǒng)計數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的概率型規(guī)劃和優(yōu)化，在整個航行期間，需根據(jù)短期的預(yù)報，甚至當(dāng)前感知的信息，不斷進(jìn)行優(yōu)化。

需配置射頻、4G等通信設(shè)備，與港口、狹窄航道管理部門進(jìn)行通信。同時，針對每一個特殊的航道都建立通行流程，當(dāng)船舶航行到適當(dāng)位置時，與航道管理部門建立實時通信，根據(jù)自主航行給出的策略，配合通過。

2.1.4關(guān)鍵技術(shù)

海洋環(huán)境預(yù)報技術(shù)：對海洋氣象、海洋波浪等海洋環(huán)境的準(zhǔn)確預(yù)報，將為航線優(yōu)化提供堅實基礎(chǔ)，是對航行優(yōu)化可靠性的有效保證。

復(fù)雜條件下的船舶控制技術(shù)：包括對危險信息的感知技術(shù)（比如碼頭、障礙物測距、外形識別，測深等），船舶精確控制技術(shù)（對于有動力定位系統(tǒng)的船舶非常容易實現(xiàn)，但是對于裝定距槳的大型集裝箱船就不是非常簡單）。

特殊航道模型的建立：最適合的模式是由本航道建立模型，并對通行船舶提出智能通行要求（數(shù)據(jù)交換），比如巴拿馬運(yùn)河，在智能船舶到達(dá)一定距離之前，就能根據(jù)航道模型（港口直接發(fā)送或者符合規(guī)定的預(yù)定靜態(tài)模型）實現(xiàn)和航道的通信，備妥相關(guān)自動化設(shè)備，雙方都達(dá)到規(guī)定的狀態(tài)時，允許其在智能模式下通行。

2.2 CCS對智能船體功能的要求和解決方案

2.2.1 CCS要求

1）基于對船體結(jié)構(gòu)相關(guān)參數(shù)的采集和監(jiān)測，建立船體數(shù)據(jù)庫，并具有便捷的維護(hù)措施；

2）基于船體數(shù)據(jù)庫，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。

補(bǔ)充功能：可基于船體數(shù)據(jù)庫和對船體結(jié)構(gòu)的監(jiān)測數(shù)據(jù)，為船舶操縱提供輔助決策。

一是在資金使用管理環(huán)節(jié)，制定了《贛州市財政扶貧專項資金管理辦法》，對資金的使用范圍、審核撥付和管理監(jiān)督等進(jìn)行了明確。同時，對所有納入整合的財政涉農(nóng)扶貧資金要求按照中央、省“專項扶貧資金管理辦法”的規(guī)定管理和使用，做到資金管理監(jiān)督全覆蓋。

2.2.2現(xiàn)有技術(shù)及技術(shù)差距

現(xiàn)有技術(shù):船舶腐蝕檢測技術(shù)；船體焊縫無損檢測技術(shù)。

技術(shù)差距:船舶重點(diǎn)部位腐蝕大面積連續(xù)監(jiān)測技術(shù)；船體焊縫大面積連續(xù)無損監(jiān)測技術(shù)；船體關(guān)鍵部位變形情況的連續(xù)監(jiān)測技術(shù)；船體損傷后的強(qiáng)度評估技術(shù)[10]；船體損傷對船舶性能的影響。

2.2.3解決方案

配置腐蝕連續(xù)監(jiān)測設(shè)備，對船舶關(guān)鍵部位的腐蝕情況進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測。配置船舶焊縫射線無損監(jiān)測設(shè)備，對超過一定厚度、高強(qiáng)度鋼及關(guān)鍵部位的焊縫進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測。同時，監(jiān)測船舶關(guān)鍵部位的裂紋。配置船體形狀監(jiān)測設(shè)備，對船舶關(guān)鍵部位的變形情況進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測。

建立包括建造信息、維護(hù)信息、船舶運(yùn)營信息等內(nèi)容的船體維護(hù)數(shù)據(jù)庫，采用人工智能技術(shù)，通過對數(shù)據(jù)的分析推斷，給出維護(hù)保養(yǎng)、航線規(guī)格、船舶操縱方面的指導(dǎo)和建議，以滿足輔助決策功能的需求。

2.2.4關(guān)鍵技術(shù)

大面積，大區(qū)域范圍內(nèi)的連續(xù)監(jiān)測：目前已經(jīng)有點(diǎn)，或者說局部小區(qū)域的各種探測技術(shù)，但是如何實現(xiàn)大面積，大區(qū)域范圍內(nèi)的連續(xù)監(jiān)測，還是一尚待研究的問題。

船體損傷后的強(qiáng)度評估技術(shù)和船體損傷對船舶性能的影響程度：目前為止依然是擺在造船人面前的難題。

船體全生命周期安全和維修保養(yǎng)模型的建立：究竟如何建立該模型，感知哪些部位的哪些信息，能夠簡單而較為準(zhǔn)確的描述船舶的結(jié)構(gòu)安全，并能快速的基于此做出各種相關(guān)的輔助決策，尤其是要使得該模型有一定的通用性，是一件非常關(guān)鍵和困難的問題。

航線、航區(qū)、材料特性對船體腐蝕、變形的影響分析：不同航線，航區(qū)，不同的鹽度、酸性對不同材料、不同涂層狀態(tài)船體腐蝕、變形的影響分析是輔助決策的重要依據(jù)，同時也有助于船型開發(fā)，航行路線選擇，新材料研發(fā)等方向的發(fā)展。

腐蝕、變形對航行經(jīng)濟(jì)性的影響分析：腐蝕、變形對航行經(jīng)濟(jì)性的影響分析是經(jīng)濟(jì)航線規(guī)劃的重要依據(jù)，也是維護(hù)計劃制定的重要依據(jù)，是船舶運(yùn)營經(jīng)濟(jì)性分析的條件之一。

2.3 CCS對智能機(jī)艙功能的要求和解決方案

2.3.1 CCS要求

1）對機(jī)艙內(nèi)的主推進(jìn)發(fā)動機(jī)、輔助發(fā)電用發(fā)動機(jī)、軸系等主要設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測；

2）基于設(shè)計參數(shù)和監(jiān)測數(shù)據(jù)，對主要機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和健康狀況進(jìn)行監(jiān)測、分析和評估；

3）根據(jù)評估結(jié)果，為船舶操縱者提供輔助的決策建議。

補(bǔ)充功能：可根據(jù)對機(jī)械設(shè)備的評估結(jié)果，制定相應(yīng)的維護(hù)保養(yǎng)計劃。

2.3.2現(xiàn)有技術(shù)及技術(shù)差距

現(xiàn)有技術(shù):主機(jī)、輔機(jī)、軸系等關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)，比如軸轉(zhuǎn)速、軸承溫度、潤滑壓力、故障報警等。

技術(shù)差距:沒有對柴油機(jī)燃燒室溫度、增壓器性能方面的精細(xì)化監(jiān)測；沒有主要設(shè)備健康評估模型；沒有主要設(shè)備性能評估模型。

2.3.3解決方案

利用現(xiàn)有的自動化技術(shù)對柴油機(jī)、發(fā)電機(jī)、軸系等主要機(jī)械設(shè)備及其輔助設(shè)備進(jìn)行持續(xù)狀態(tài)監(jiān)測，要求主動力設(shè)備（包括柴油機(jī)、推進(jìn)電機(jī)等）按照《規(guī)范》對智能船舶主要設(shè)備的要求進(jìn)行更加細(xì)致的監(jiān)測（比如燃燒室狀態(tài)，增壓器性能）和更加精確的控制（比如噴嘴、潤滑油壓等），并給出比較詳細(xì)的能耗和性能參數(shù)或者曲線，供上位優(yōu)化控制。

系統(tǒng)根據(jù)各種機(jī)艙設(shè)備的監(jiān)測數(shù)據(jù)，進(jìn)行系統(tǒng)健康評估和輔助決策技術(shù)，包括維護(hù)保養(yǎng)的決策（維護(hù)時間最短，周期最長，最經(jīng)濟(jì)，最可靠）。

2.3.4關(guān)鍵技術(shù)

系統(tǒng)健康評估和輔助決策技術(shù)：系統(tǒng)的健康評估需建立在設(shè)備健康評估的基礎(chǔ)之上，維護(hù)保養(yǎng)的輔助決策需建立在設(shè)備的設(shè)計參數(shù)基礎(chǔ)之上，操縱控制的輔助決策同樣需建立在設(shè)備的性能參數(shù)基礎(chǔ)之上，因此，智能船舶機(jī)艙主要設(shè)備的健康評估和保養(yǎng)計劃還需制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，由船級社把關(guān)強(qiáng)制執(zhí)行，這樣才能為整個船舶機(jī)艙系統(tǒng)的健康評估和輔助決策提供基礎(chǔ)和參考。

2.4 CCS對智能能效功能的要求和解決方案

2.4.1 CCS要求

1）實現(xiàn)對船舶航行信息、能耗狀況、海洋環(huán)境和氣象環(huán)境的在線監(jiān)測；

2）根據(jù)監(jiān)測信息，對船舶能效狀況和裝載狀態(tài)等進(jìn)行評估、報告和報警；

3）基于評估結(jié)果，通過大數(shù)據(jù)分析和人工智能技術(shù)，為船舶操縱者提供輔助決策建議。

補(bǔ)充功能：可結(jié)合航線特點(diǎn)，提供航速優(yōu)化方案，基于最佳航態(tài)分析，給出基于縱傾優(yōu)化的最佳配載方案。

2.4.2現(xiàn)有技術(shù)及技術(shù)差距

現(xiàn)有技術(shù)：燃油、滑油等長時間消耗的統(tǒng)計；船舶吃水、貨物裝載量等數(shù)據(jù)的統(tǒng)計。

技術(shù)差距：燃油、滑油等消耗的精確測量；船舶能效模型的建立[11]；大數(shù)據(jù)分析和人工智能技術(shù)在能效分析中的應(yīng)用技術(shù)。

2.4.3解決方案

建立能效模型，標(biāo)準(zhǔn)化能效指標(biāo)，根據(jù)船舶內(nèi)部的監(jiān)測數(shù)據(jù)（根據(jù)負(fù)荷計算書，確定主要能耗設(shè)備，進(jìn)行能耗監(jiān)測；對影響能耗的主要因素，比如船體的涂層、變形，航線海洋環(huán)境等進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測）和基于大數(shù)據(jù)的分析結(jié)果，分不同級別，定期為船舶提供數(shù)據(jù)評估分析結(jié)果和航速、航線、配載等操作的輔助決策建議。

2.4.4關(guān)鍵技術(shù)

能效模型的建立：實現(xiàn)智能能效的關(guān)鍵是能效模型的建立，包括排放，能耗，經(jīng)濟(jì)性，限制條件等。只有模型的科學(xué)合理，基于它的結(jié)論才可靠合理。

大數(shù)據(jù)分析技術(shù)：通過對大數(shù)據(jù)中船舶運(yùn)營數(shù)據(jù)的挖掘、整理、統(tǒng)計分析，獲得很多有價值的信息，如船閘的通行情況、河水的四季變化、河道淤積的變化、航行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計、船舶的功率與航速、船舶能耗數(shù)據(jù)、風(fēng)浪對船舶航速的影響、各種節(jié)能措施的效果、污底對功率的影響、航線航區(qū)的海況資料和各類設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等。

2.5 CCS對智能貨物管理功能的要求和解決方案

2.5.1 CCS要求[3]

1）利用傳感器技術(shù)，實現(xiàn)對貨艙以及貨物狀態(tài)的監(jiān)測報警和相關(guān)輔助決策功能；

2）實現(xiàn)貨物保護(hù)系統(tǒng)的連續(xù)監(jiān)測報警和相關(guān)輔助決策功能；

3）通過對能耗、貨物、貨艙、物流信息和貨物保護(hù)系統(tǒng)信息的采集和分析處理，進(jìn)行貨物裝載的優(yōu)化分析和輔助決策。

補(bǔ)充功能：可具有自動裝卸貨功能。

2.5.2現(xiàn)有技術(shù)及技術(shù)差距

現(xiàn)有技術(shù)：對普通貨艙及貨物的監(jiān)測報警、其保護(hù)系統(tǒng)的監(jiān)測報警及自動裝卸貨技術(shù)。

技術(shù)差距：針對危險貨物、特殊貨物的監(jiān)測報警、其保護(hù)系統(tǒng)的監(jiān)測報警及自動裝卸貨技術(shù)；貨物優(yōu)化配載技術(shù)；船舶動穩(wěn)性模型。

2.5.3解決方案

針對不同的裝載類型（集裝箱、散貨、液貨等）及不同的貨物特性（毒、腐蝕等），制定不同的監(jiān)視參數(shù)，尤其是危險貨物。根據(jù)危害級別，制定預(yù)警、報警和故障處理方案。

根據(jù)不同的船舶特性（穩(wěn)性、縱傾、安全特性）制定對應(yīng)的裝卸貨流程和限制條件，自動裝卸貨系統(tǒng)可以根據(jù)限制條件進(jìn)行自動調(diào)節(jié)裝卸。

2.5.4關(guān)鍵技術(shù)

船舶穩(wěn)性模型的建立：自動裝卸貨需以穩(wěn)性模型為基礎(chǔ)，在保證安全的前提下作業(yè)。因此穩(wěn)性模型的建立是自動裝卸貨的基礎(chǔ)，也是應(yīng)急處理方案制定的依據(jù)。

危險貨物監(jiān)視技術(shù)：根據(jù)危險貨物的特性和危害性，制定針對性的監(jiān)視、報警和應(yīng)急處理標(biāo)準(zhǔn)。系統(tǒng)可以基于此制定各種符合船舶實際裝載情況的個性化方案。

2.6 CCS對智能集成平臺的要求和現(xiàn)有技術(shù)差距

2.6.1 CCS要求

1）集成智能航行、智能船體、智能機(jī)艙、智能能效、智能貨物管理等所有系統(tǒng)的數(shù)據(jù)；

2）能夠整合船上所有計算機(jī)系統(tǒng)，提供可擴(kuò)展接口，實現(xiàn)對船舶的全面監(jiān)控與智能化管理；

3）通過統(tǒng)計分析、綜合評估，能夠根據(jù)用戶需求，通過界面設(shè)置，定制各種個性化、自動化和標(biāo)準(zhǔn)化的分析報告；

4）能夠根據(jù)用戶設(shè)定，為船舶運(yùn)營安全、經(jīng)濟(jì)、時效等相關(guān)指標(biāo)提供綜合預(yù)報、預(yù)警和評估；

5）利用船舶歷史運(yùn)行狀態(tài)及相關(guān)參數(shù)，為當(dāng)前的船舶操作及管理方案提供趨勢預(yù)測；

6）系統(tǒng)能夠支持輔助決策，提高船舶性能，減少人為失誤。能夠根據(jù)評估及預(yù)測結(jié)果，為事故響應(yīng)、風(fēng)險規(guī)避、環(huán)境保護(hù)、事故預(yù)防、能耗減小、資源優(yōu)化等提供綜合的管理及操作方案；

7）能夠?qū)崿F(xiàn)船岸數(shù)據(jù)交互。

2.6.2現(xiàn)有技術(shù)及技術(shù)差距

現(xiàn)有技術(shù):基于溫度、壓力等船舶主要設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測的船舶自動化技術(shù)；船舶局域網(wǎng)技術(shù)；數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳（船岸數(shù)據(jù)交互）技術(shù)。

技術(shù)差距:無盲區(qū)，無間斷地寬帶船岸通信技術(shù)；各種輔助決策技術(shù)、預(yù)測預(yù)報技術(shù)等智能化技術(shù)。

2.6.3解決方案

建立基于寬帶技術(shù)的船內(nèi)局域網(wǎng)系統(tǒng)，并建立可以實現(xiàn)船岸數(shù)據(jù)交互的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳系統(tǒng)。局域網(wǎng)系統(tǒng)連接船內(nèi)所有自動化、智能化系統(tǒng)。數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳系統(tǒng)可以實現(xiàn)船內(nèi)局域網(wǎng)數(shù)據(jù)的發(fā)送和岸上所有命令通告的接收功能。

建立智能船舶數(shù)據(jù)中心，制定數(shù)據(jù)分析策略，給出各種預(yù)測和輔助決策，為事故響應(yīng)、風(fēng)險反應(yīng)規(guī)劃、環(huán)境保護(hù)措施、事故察覺和預(yù)防、經(jīng)濟(jì)性能提升、資源管理和通信等提供綜合的管理及操作方案。

2.6.4關(guān)鍵技術(shù)

數(shù)據(jù)平臺的建立：每個船舶得共享這些數(shù)據(jù)，并建立一個平臺來存儲這些數(shù)據(jù)，大數(shù)據(jù)平臺的建立是海洋、內(nèi)河、船舶智能化的基礎(chǔ)。

3 結(jié)論

雖然GPS、AIS、電子海圖、VHF等無線電設(shè)備和導(dǎo)航設(shè)備等都廣泛應(yīng)用在現(xiàn)代船舶上，同時，基于各種自動化設(shè)備的綜合橋樓系統(tǒng)、集成控制系統(tǒng)和機(jī)艙監(jiān)測報警系統(tǒng)等自動化系統(tǒng)都已普遍應(yīng)用，且技術(shù)成熟，但是，距離上述智能船舶對智能化的要求還有不少差距。無論是尚有技術(shù)難度的船-岸大容量通信技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析技術(shù)、智能決策技術(shù)，還是現(xiàn)有數(shù)據(jù)的融合及轉(zhuǎn)化，還是為了長遠(yuǎn)考慮必須規(guī)劃和整理的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，都是擺在造船人面前的艱巨任務(wù)。

建議結(jié)合E-航海、E-內(nèi)河的規(guī)劃，基于已有的技術(shù)和基礎(chǔ)設(shè)施，加快關(guān)鍵技術(shù)的研究，擴(kuò)展現(xiàn)有設(shè)備的智能化功能。

建議從國家層面整體規(guī)劃和頂層設(shè)計海洋、內(nèi)河、陸地、空中多維一體的交通運(yùn)輸系統(tǒng)，借鑒其它行業(yè)的成功經(jīng)驗和先進(jìn)技術(shù)，融合現(xiàn)有的技術(shù)和基礎(chǔ)設(shè)施，努力補(bǔ)齊最短的那塊板，實現(xiàn)我國交通運(yùn)輸行業(yè)的整體發(fā)展和壯大。

[1] 王黨衛(wèi), 胡安平. E-Navigation技術(shù)及其發(fā)展建議[J]. 中國電子科學(xué)研究院學(xué)報, 2013, 8(01): 32-35.

[2] 羅本成, 解玉玲. 歐洲內(nèi)河航運(yùn)綜合信息服務(wù)系統(tǒng)概述[J]. 水運(yùn)管理, 2007, 29(2): 37-39.

[3] 中國船級社. 智能船舶規(guī)范[S]. 北京：人民交通出版社, 2015.

[4] 賀辭. CCS《智能船舶規(guī)范》六大功能模塊要求[J].中國船檢, 2016(3): 84-85.

[5] Takai T, Ohtsu K. Automatic Berthing Experiments Using "Shioji-Maru"[J]. 日本航海學(xué)會論文集, 1990: 267-276.

[6] 顧繼光. 世界第一艘無人駕駛船將穿越大西洋[EB/OL]. http://uzone.univs.cn/news2_2008_723342. html.

[7] 美通社. 現(xiàn)代重工攜手埃森哲打造“互聯(lián)智能船舶”[EB/OL]. http://www.prnasia.com/story/126758-1. shtml.

[8] 國際船舶網(wǎng). 中集來福士進(jìn)軍無人艇市場[EB/OL]. http://www.eworldship.com/html/2016/Shipyards_0822/118849.htmlc.

[9] 陳昌運(yùn), 董國祥, 陳霞萍, 等. 船舶綜合性能預(yù)報系統(tǒng)[J]. 上海船舶運(yùn)輸科學(xué)研究所學(xué)報, 2007, 30(2): 81-87.

[10] 胡勝謙. 船舶損傷后船體剩余強(qiáng)度評估方法研究[D]. 江蘇科技大學(xué), 2012.

[11] 劉伊凡, 張劍, 張躍文. 縱傾優(yōu)化下的船舶能效數(shù)值模型[J]. 船舶工程, 2015, (12): 31-34

Electrical Solutions on an Intelligent Ship

Li Mingzhi1, He Yanping1、2, Liu Yadong1、2, Huang Chao1

(1. State Key Laboratory of Ocean Engineering, Shanghai Jiaotong University, Shanghai 200240, China；2. Collaborative Innovation Center for Advanced Ship and Deep-Sea Exploration, Shanghai 200240, China)

U662.9

A

1003-4862（2017）04-0005-05

2016-11-08

海洋工程國家重點(diǎn)試驗室自主研究課題（GKZD010068）

李銘志（1983-），男，博士研究生，主要從事疏浚優(yōu)化控制和船舶電氣方面的研究。

E-mail: limz_2008@sjtu.edu.cn