船舶控制系統(tǒng)智能化發(fā)展及現(xiàn)狀綜述

張建朋

摘 要 隨著我國經(jīng)濟水平的總體提升，造船業(yè)也得到了長足發(fā)展。船舶綜合控制系統(tǒng)是船舶得以保證運行安全性和可靠性的基礎，因此，船舶綜合控制系統(tǒng)智能化就變得非常重要。本文主要介紹了船舶綜合控制系統(tǒng)智能化的發(fā)展史及其現(xiàn)今狀況。

關鍵詞 船舶;控制系統(tǒng);發(fā)展史

隨著現(xiàn)代電子信息技術的飛速發(fā)展，在船舶控制系統(tǒng)不斷信息化過程中，綜合控制系統(tǒng)正改變?yōu)橛优e足輕重的角色。但隨著信息技術的進步，高速急劇增長的信息和數(shù)據(jù)總量，使得船舶各系統(tǒng)的資源共享能力顯得愈加乏力，這是船舶控制系統(tǒng)進一步發(fā)展必須解決的問題，急如星火！值得慶幸的是，風險與機遇同在，這一問題可依仗自動化技術得到解決，也因此自動化技術得以在船舶上廣泛應用。人們可以嘗試全面采用智能協(xié)調、網(wǎng)絡控制、數(shù)字表達、模塊分區(qū)和集成操控的辦法控制系統(tǒng)以達到綜合監(jiān)控、智能管理全船資源的效果，給船舶上的各項設備創(chuàng)造安全、可靠的運行環(huán)境，并大大提高其經(jīng)濟性能，減少資源浪費。同時可以達到減輕船員勞動強度、減少船員編制的良好效果。

1船舶綜合控制系統(tǒng)智能化的發(fā)展歷程

利用機械、液壓、氣壓、電氣和電子等自動化裝置完成船舶自動化配置。據(jù)實來講是指用智能化系統(tǒng)的智能行為代替機艙值班人員對主機、輔機、電站以及其他船舶設備和裝置進行操作、控制與管理，使得船舶設備和裝置可以近乎達到無人自動智能運轉的最終結果。

隨科學技術的總體進步，19世紀中葉以前的船舶上只有簡陋的單一制動化裝置，直到60、70年代才得以發(fā)展出機艙集中監(jiān)控、駕駛室遙控和無人值班機艙;待到70年代電子和計算機技術得到長足發(fā)展才促使基于微型計算機的全船智能綜合操控系統(tǒng)出現(xiàn);80年代之后，集散控制系統(tǒng)占據(jù)了船舶自動化技術的主流。

深究到更早的18世紀時，人們把蒸汽機用作船舶動力，那時就已經(jīng)出現(xiàn)了例如調速器、調溫閥等一部分單項的自動調節(jié)技術，用來使船舶的轉速和溫度自動保持在規(guī)定的范圍內。19世紀人們把柴油機作為船舶動力時，船舶上的啟動機構、直接回行機構等，也初步具有一定的順序控制能力。但這些設備都是機械式的，技術突破點在于這些裝置成為后世機艙自動化的雛形。

二戰(zhàn)后到20世紀50年代末，控制理論飛速完善，現(xiàn)代自動化技術在船舶上開始展開運用;但不可避免的，船舶上大多數(shù)設備、裝置的運行參數(shù)都是單項監(jiān)控的，即是相互獨立的控制系統(tǒng)，并沒有整合形成完整的集中控制系統(tǒng)。

60年代末，計算機推廣應用于船舶上，自動化技術同時也更加廣泛應用于船舶各部分，如導航、通信、貨油儲藏與裝卸等，綜合自動化成為船舶發(fā)展的大趨勢之一。80年代后，集成電路和芯片技術的愈加成熟，計算機在計算速度、存儲能力和可靠性等各方面得到大幅提升，同時價格和體積卻不斷下降，這些都成為推進了微型計算機在船舶綜合自動化中的普及的重大助力?，F(xiàn)今船舶廣泛采用集中——分散式控制系統(tǒng)，與以前采用硬件電路來實現(xiàn)控制邏輯的系統(tǒng)比起來，最大的進步之處在于這種集散控制系統(tǒng)基于微機將控制方案在相應的組態(tài)軟件平臺上來實現(xiàn)，大大提高了系統(tǒng)的可擴展性。

相信隨著“未來船舶”的問世，其自動化或將采用智能化計算機進行全船綜合高智能化管理，其運行更加穩(wěn)定可靠，并且能自動進行故障診斷，以保證船舶安全、經(jīng)濟地運行。

2船舶綜合控制系統(tǒng)智能化的現(xiàn)狀

如今，我國船舶領域不斷吸收、學習西方國家優(yōu)秀船舶智能化經(jīng)驗，而國內也不斷自主研發(fā)及模式創(chuàng)新，進而有效提升我國船舶智能化的水平。由于計算機、傳感器、通信及信息等科技的不斷發(fā)展，有效促進了船舶導航設備、自動化設備、環(huán)境感知設備的優(yōu)化及升級?，F(xiàn)今，在船舶領域中運用了物聯(lián)網(wǎng)技術、信息物理系統(tǒng)以及大數(shù)據(jù)技術，使得船船、船岸實現(xiàn)有效的信息交互，這就為創(chuàng)建新一代綜合船橋系統(tǒng)（IBS）奠定了堅實的基礎。新一代IBS擁有非常多的優(yōu)勢，有優(yōu)質的綜合導航;能夠自動操船;要是航行過程中存在故障，還能夠自動診斷等。此外IBS能夠有效監(jiān)控船舶周圍及自身狀態(tài)，如此不但能夠有效保障船舶的航行安全，還能夠有效節(jié)省經(jīng)營成本。另外，IBS的發(fā)展及人工智能的突破能夠推動船舶無人駕駛的開發(fā)。如今，船舶無人駕駛的趨勢肯定會成為船舶領域發(fā)展的趨勢。由于船舶無人駕駛具備較高的復雜性，并且計算量大、可靠性要求非常高，而很多理論及技術還沒有成熟，因此仍需不斷研究。

船舶交通服務在船舶智能管理及服務中是非常重要的，并且為港口船舶管理、內河交通管理提供了極大的便利，可是現(xiàn)今船舶交通服務只是覆蓋了重要水域，而主要的交互手段是雷達、船載自動識別系統(tǒng)及語音等，并不能有效監(jiān)控及管理航行船舶的全過程。如今，船舶管理及服務的過程中運用了很多現(xiàn)代化的科技，比如長江電子航道圖3.0版，可以動態(tài)顯示船舶航行的實際水深、虛擬航標、航線設計、安全預警、水位預測、主緩流信息服務等，進而使得船舶航行的安全性得到極大的保證;歐洲內河信息服務能夠顯示電子江圖、法律法規(guī)、船舶登記等，并且動態(tài)顯示船舶實際位置、貨物信息等。此外，不停船簽證是在智能化船舶電子簽證管理系統(tǒng)的基礎上實現(xiàn)的。

可是在船舶綜合控制系統(tǒng)智能化進展的過程中也存在很多的困難，包括了：①如今由于各方面的限制，再加上海事衛(wèi)星通信寬帶有限，成本太大，因此想要實現(xiàn)在全球任何位置、任意時間可行的船舶物聯(lián)網(wǎng)技術，還需要不斷更新并且升級、布設船舶通信系統(tǒng);②精確的計算能力才能夠有效支撐大數(shù)據(jù)處理及無人駕駛，這是一般的計算機所達不到的，不但要升級硬件，還有基于處理算法及分布式計算等基礎上，有效強化處理速度及技能。

3結束語

21世紀以來，人們在展望新世紀的航海技術時總以高科技、高速度等來描述。然而現(xiàn)代船體的大型化、高速化和技術復雜化使得人為控制日益困難。因此基于大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)及信息物理系統(tǒng)所構建的智能化船舶控制系統(tǒng)，是今后船舶領域的發(fā)展趨勢及走向?，F(xiàn)今船舶控制系統(tǒng)智能化主要表現(xiàn)在船舶航行、船舶管理及服務等，相信隨著現(xiàn)代化科技的不斷發(fā)展，今后船舶智能化會在船舶制造、航行、管理及服務中均有極大的發(fā)揮，進而使得航運的實際成本得到有效降低，并且能夠有效提升航運在全球貿(mào)易中的地位及影響力。

參考文獻

[1] 謝坤，夏偉，胡剛義，等.船舶電力綜合控制系統(tǒng)研究與開發(fā)[J].機電工程，2015，32（1）：113.

[2] 何幼富，鄭少霓.船舶電站綜合控制系統(tǒng)的設計[J].廣州航海學院學報，2015，23（6）：9-10.