智能船舶的未來與發(fā)展

張玉泉 孫世虎

摘? 要：船舶作為水路運輸?shù)闹髁?，其發(fā)展問題受到了世界范圍內(nèi)的關(guān)注。近年來，隨著網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)和人工智能的不斷發(fā)展與廣泛應(yīng)用，船舶駕駛與操縱也開始向智能化的方向發(fā)展。為了使大家更多地了解智能船舶，認(rèn)識到智能船舶對我國乃至全世界水路運輸?shù)姆e極作用，本文對智能船舶的未來與發(fā)展進(jìn)行了淺顯的分析和研究。

關(guān)鍵詞：智能船舶? 發(fā)展現(xiàn)狀? 關(guān)鍵技術(shù)? 未來與發(fā)展

中圖分類號：R61? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2020）08（c）-0057-03

Abstract： As the main force of waterway transportation， the development of ships has attracted worldwide attention. In recent years， with the continuous development and wide application of network communication technology， big data， Internet of things and artificial intelligence， ship navigation and maneuvering also began to develop in the direction of intelligence. In order to make us know more about the intelligent ship and realize the positive role of the intelligent ship to the waterway transportation of our country and even the whole world， this paper analyzes and studies the future and development of the intelligent ship.

Key Words： Intelligent ship; Development status; Key technology; Future and development

智能船舶就是利用傳感器、通信、物聯(lián)網(wǎng)等現(xiàn)代化技術(shù)手段，自動感知和獲得船舶自身、海洋環(huán)境等方面的信息，并且在計算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)等手段的作用下，實現(xiàn)船舶航行、管理、運輸?shù)确矫娴闹悄芑?，具有安全性高、可靠性?qiáng)、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)勢。當(dāng)前，雖然智能船舶在多種技術(shù)手段的作用下實現(xiàn)了迅速發(fā)展，但總體的發(fā)展還尚未成熟，在這種情況下，需要我們做進(jìn)一步的探索和實踐。唯有注重相關(guān)技術(shù)的研究應(yīng)用，才能夠保證智能船舶未來的發(fā)展進(jìn)程，進(jìn)而滿足人類社會對智能船舶的發(fā)展所需。

1? 當(dāng)前智能船舶的發(fā)展現(xiàn)狀

因智能船舶是世界范圍內(nèi)關(guān)注的熱點話題，所以各個國家在智能船舶的發(fā)展道路上存在著較大的差異，對智能船舶的建造有著獨到的見解。下面筆者以挪威、英國、日本和中國為例，就智能船舶的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行簡單論述。

對于挪威來說，在20世紀(jì)80年代就有相關(guān)企業(yè)提出了船體結(jié)構(gòu)監(jiān)測的需求，并于提出后便開始緊鑼密鼓的研究，但在多種因素的影響下，使得該項研究結(jié)果不了了之，智能船舶的研究也石沉大海。到了20世紀(jì)90年代末，有關(guān)專家將光纖結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用在“盾牌”號快速巡邏艦的MARINTEK耐波性水池的耐波性實驗中，不但達(dá)到了預(yù)期的效果，還為后續(xù)的船體設(shè)計提供了重要的保障。進(jìn)入21世紀(jì)后，挪威船級社DNV再次提出“航運2020”，并在2015年進(jìn)行更新，將“船舶混合推進(jìn)”與“連通性”兩大技術(shù)應(yīng)用其中。上述兩項技術(shù)的應(yīng)用與不斷創(chuàng)新，為挪威智能船舶的發(fā)展提供了重要的保障。

對于英國來說，因其具有全球最大船舶設(shè)備供應(yīng)商之一的稱號，所以羅爾斯·羅伊斯公司（英國著名的航空發(fā)動機(jī)公司）格外注重智能船舶的發(fā)展，相繼提出了無人船舶、船舶智能化等概念，并于提出后投入了大量的技術(shù)。比如說，2013年研制的無人駕駛貨船，這種貨船不僅具有可操作、可控制等優(yōu)勢，而且不受地域的限制，可以航行到世界各地。不僅如此，羅爾斯·羅伊斯公司于2016年下旬發(fā)布了“遙控?zé)o人船舶——下一步”的白皮書，預(yù)計在2020年用于商用。英國羅爾斯·羅伊斯公司對智能船舶做出的貢獻(xiàn)，既可以鞏固自己全球最大船舶設(shè)備供應(yīng)商的稱號，又能夠推動世界智能船舶的發(fā)展進(jìn)程，具有切實可行的現(xiàn)實意義。

對于日本來說，自SSAP項目于2014年正式啟動，智能船舶的發(fā)展及建設(shè)工作便受到了相關(guān)行業(yè)的重視，如JSMEA（日本船舶機(jī)械與設(shè)備協(xié)會）、三菱重工、川崎重工、東京機(jī)器株式會社、日本郵船等，同時將“建立船舶及岸上獲取船舶設(shè)備數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化，逐步提升船舶的安全性與環(huán)保性”視為統(tǒng)一目標(biāo)。當(dāng)前，在造船、航運等單位的積極參與，以及科學(xué)技術(shù)的日益創(chuàng)新，日本智能船舶的發(fā)展技術(shù)已達(dá)到一定的高度，實現(xiàn)了安裝應(yīng)用。不僅如此，日本智能船舶項目團(tuán)隊借助信息技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)特有的功能，將智能船舶應(yīng)用平臺創(chuàng)設(shè)為IMO E-Navigation測試版，并規(guī)范、統(tǒng)一涉及的所有工作。此外，日本在智能船舶的研究領(lǐng)域中也大施拳腳，相繼推出了10多項國際標(biāo)準(zhǔn)研制，囊括了船舶通道、航行記錄、信息傳輸?shù)阮I(lǐng)域，同時將智能船舶定義為“國際海事立法發(fā)展戰(zhàn)略中核心目”。如此一來，既能推動日本造船工業(yè)的發(fā)展進(jìn)程，又能促進(jìn)國家綜合實力與國際競爭力的提升。

對于中國來說，自互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)手段在船舶行業(yè)中的應(yīng)用，造船企業(yè)就予以其足夠的重視，同時認(rèn)識到智能船舶對我國水運交通發(fā)展的重要性。在現(xiàn)實中，造船企業(yè)不僅積極開展科學(xué)技術(shù)與船舶之間存在的相互作用的研究，而且在2015年將海洋工程裝備和高技術(shù)船舶作為重要發(fā)展領(lǐng)域，這足以證明我國對智能船舶的重視程度。此外，隨著我國對智能船舶的重視程度日益提升，許多相關(guān)單位、專家和學(xué)院也躋身其中，如武漢理工大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、中國艦船研究院等，有了這些專家和學(xué)者的鼎力相助和不懈努力，屬于“中國制造”的智能船舶將會在不久的將來揚帆起航。

2? 智能船舶的相關(guān)技術(shù)

智能船舶的發(fā)展與所使用的技術(shù)手段有著密切的聯(lián)系，換言之，智能船舶的未來發(fā)展離不開技術(shù)手段的支持與維護(hù)。通過對智能船舶的深入了解發(fā)現(xiàn)，涉及的主要技術(shù)包括以下幾項：其一，信息感知技術(shù)。信息感知技術(shù)是指在各種傳感設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和信息處理器等技術(shù)手段的作用下，船舶可接收到來自自身或周圍環(huán)境的信息，以保證船舶的安全、穩(wěn)定航行;其二，通信導(dǎo)航技術(shù)。通信導(dǎo)航技術(shù)作用于船舶上的各系統(tǒng)與設(shè)備之間，擔(dān)任著船舶與船岸，船舶與航標(biāo)之間的信息交流工作，我們所熟知的通信方式有VHF、海事衛(wèi)星、手機(jī)網(wǎng)絡(luò)等;其三，能效控制技術(shù)。能效控制技術(shù)作用于智能船舶的主要目的之一是控制船舶航速，使其存在的吃水、裝載量、航線等問題得到優(yōu)化，將“綠色船舶”的發(fā)展目標(biāo)變?yōu)榭赡?其四，自主航行技術(shù)。自主航行技術(shù)即無人駕駛，該技術(shù)所指的是利用智能化技術(shù)、控制技術(shù)等手段分析船舶獲取的信息，然后根據(jù)實際情況重新規(guī)劃航行路線和航速，從而使航行安全得到保證;其五，狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)。狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)是一種以監(jiān)測設(shè)備振動發(fā)展趨勢為核心的監(jiān)測預(yù)警技術(shù)，將其應(yīng)用在智能船舶中，可對船舶的航行狀態(tài)做出準(zhǔn)確的判斷，如是否處于穩(wěn)定狀態(tài)或正在惡化，而故障診斷技術(shù)就是根據(jù)船體的運行路徑、狀態(tài)等分析是否處于異常狀態(tài)或故障狀態(tài)，并對造成故障的原因進(jìn)行判定，如觸礁、撞船等。

3? 智能船舶的未來與發(fā)展

通過對國內(nèi)外智能船舶的發(fā)展現(xiàn)狀及其技術(shù)手段的實際應(yīng)用了解到，雖然一些技術(shù)理論和方法已經(jīng)日漸成熟，并成為智能船舶研究中不可或缺的重要支持，但還有部分技術(shù)缺少實際驗證，將其應(yīng)用在智能船舶研究中的時機(jī)還尚未成熟。從世界范圍內(nèi)的角度來看，盡管智能船舶得到了相關(guān)領(lǐng)域的重視，實現(xiàn)了迅速發(fā)展，但距離預(yù)期目標(biāo)還存在著一定的差距;從中國的角度來看，信息技術(shù)、船舶技術(shù)、科學(xué)技術(shù)的綜合發(fā)展提高了國家及相關(guān)領(lǐng)域?qū)χ悄艽暗闹匾暢潭?，但在具體的研究和發(fā)展中還存在著各種各樣問題和缺陷，比如說缺少對大數(shù)據(jù)的分析利用，無法從中獲取有價值的信息;對相關(guān)理論和技術(shù)的研究不夠深刻;將智能船舶的研究重點放在海洋行駛上，缺少或沒有對內(nèi)河復(fù)雜的條件進(jìn)行研究;并未根據(jù)自身的發(fā)展所需參考或借鑒國外先進(jìn)的技術(shù)等等。

針對我國智能船舶在發(fā)展中存在的問題，相關(guān)部門及專家除了要對信息感知、通訊導(dǎo)航、自動控制等技術(shù)手段進(jìn)行管控外，還要致力于解決自身存在問題，善于利用大數(shù)據(jù)提供的各項信息，詳細(xì)分析后進(jìn)行合理的運用;加強(qiáng)對理論知識和操作技術(shù)的研究;革新研究理念，改變研究方向，注重對內(nèi)河復(fù)雜地形條件的研究;吸收借鑒英國、美國等西方國家先進(jìn)的智能船舶技術(shù)，然后結(jié)合自身的實際情況予以有效的利用。只有加大對智能船舶的研究力度，對其涉及的技術(shù)手段進(jìn)行滲透的研究，才能夠在未來的某一天實現(xiàn)智能航行、智能船體、智能機(jī)艙、智能貨物管理的各項目標(biāo)。

4? 結(jié)語

綜上所述，計算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)手段作為人類邁向智能化領(lǐng)域的敲門磚，有著不可估量的作用，若是將相關(guān)技術(shù)應(yīng)用在智能船舶的發(fā)展中，不但可以指明船舶行業(yè)未來的發(fā)展方向，實現(xiàn)其長久發(fā)展，對世界范圍內(nèi)的水路運輸行業(yè)的蓬勃發(fā)展也有著十分重要的促進(jìn)作用。

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