現(xiàn)代航海技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用

王國斌

摘 要：隨著海洋運(yùn)輸需求持續(xù)升高，我國航海領(lǐng)域也得到了較快的發(fā)展，且具有一定的成效。在航海領(lǐng)域的發(fā)展過程中，最重要的因素是航海人員的專業(yè)技術(shù)。因此，為了航海技術(shù)的不斷發(fā)展，相關(guān)人員對現(xiàn)代航海技術(shù)的使用和發(fā)展要高度重視，只有這樣才能通過航海技術(shù)為航海事業(yè)發(fā)展提供更好的技術(shù)支持，以滿足航海的發(fā)展需求。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代航海技術(shù);發(fā)展趨勢;技術(shù)應(yīng)用

中圖分類號：U676? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2021）09-0067-03

在現(xiàn)代國際貿(mào)易及國際聯(lián)絡(luò)大大加強(qiáng)的情況下，航海事業(yè)也得到較快發(fā)展，而且越來越多的智能化技術(shù)得到廣泛運(yùn)用。因此，在現(xiàn)今航海事業(yè)領(lǐng)域?qū)嶋H發(fā)展中，應(yīng)當(dāng)重視現(xiàn)代航海技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用，才可以為航海事業(yè)發(fā)展提供較為理想的技術(shù)支持，使航海事業(yè)可以實(shí)現(xiàn)理想化的發(fā)展。

1現(xiàn)代航海技術(shù)的發(fā)展趨勢

航海技術(shù)的發(fā)展歷經(jīng)漫長的過程。我國是海洋大國，海域十分遼闊，造船技術(shù)在世界上一直處于領(lǐng)先水平，早在明代時(shí)期，就已制造了大型的水上貨輪，船隊(duì)背井離鄉(xiāng)抵達(dá)非州海灣。自歐洲工業(yè)革命后，在航海技術(shù)與造船技術(shù)方面均有所提高，為現(xiàn)代航海技術(shù)的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。進(jìn)入二十一世紀(jì)后，第三次科技革命成果已被廣泛運(yùn)用在各個(gè)行業(yè)中，不斷提升航海技術(shù)，使該技術(shù)趨于信息化、智能化方向發(fā)展。

2人工智能航行技術(shù)的發(fā)展

隨著人工智能技術(shù)的迅速發(fā)展，航行技術(shù)主要應(yīng)用于通信、控制及定位等相關(guān)系統(tǒng)，可稱之為航行自動化。航海技術(shù)的自動化功能越完善，對航海幫助就越大?？蓪⒑胶Ｗ詣踊夹g(shù)分為三種：一是航行計(jì)劃系統(tǒng)，目前在航行規(guī)劃中，普遍是按照航行經(jīng)驗(yàn)而制定，若在航行中遇到天氣惡劣的突發(fā)狀況，只能實(shí)際航行情況來更改原定的航行路線，但會為航行帶來一定的危險(xiǎn)性，同時(shí)延長了航行進(jìn)度。而現(xiàn)代航行規(guī)劃系統(tǒng)可借助氣象導(dǎo)航系統(tǒng)為航行制定航行規(guī)劃及路線，依據(jù)天氣變化來合理制定航行路線，進(jìn)而避免因天氣因素而影響到航行路線。二是信息顯示系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)可以在監(jiān)控顯示屏上實(shí)施呈現(xiàn)船體及周圍船體的航行情況。此外，當(dāng)船舶在行使過程中遇到突發(fā)障礙，可借助智能監(jiān)控系統(tǒng)及時(shí)制定最佳應(yīng)急方案。而船舶操作人員可通過監(jiān)控顯示的數(shù)據(jù)信息，處理航行中的突發(fā)狀況，針對突發(fā)問題制定相應(yīng)的解決措施，確保船舶的安全行使。

3 AIS技術(shù)的發(fā)展

現(xiàn)階段在航海技術(shù)中已廣泛應(yīng)用AIS技術(shù)，當(dāng)船舶在傳感器、定位器及通信設(shè)備的共同運(yùn)轉(zhuǎn)下，將航行的數(shù)據(jù)信息立體傳輸。在信號范圍內(nèi)，通信設(shè)備能夠與其它船舶連接通信，共同探討與交流信息傳輸技術(shù)功能，可借助信號模擬傳輸技術(shù)創(chuàng)建交通管理系統(tǒng)。船舶在行使過程中很容易因外來因素帶來一定的影響，尤其是在船舶運(yùn)輸過程中，一旦出現(xiàn)突發(fā)事件，很難對遇難船舶人員開展救援。為保障救援速度，避免造成人員傷亡情況，要對船舶開展定線制與獨(dú)立報(bào)告制度。船舶定線系統(tǒng)是船舶自動化航行的一部分，能夠?qū)鋮^(qū)域、環(huán)形交叉口、避讓區(qū)域、深水航道區(qū)域進(jìn)行勘測，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)信息來制定科學(xué)安全的航行路線。

4現(xiàn)代航海技術(shù)的應(yīng)用策略

4.1 AIS技術(shù)在航海實(shí)踐當(dāng)中的應(yīng)用

4.1.1在船位報(bào)告中的應(yīng)用

AIS在航海實(shí)踐中應(yīng)用非常廣泛，借助AIS技術(shù)能夠更加精準(zhǔn)、便捷的實(shí)現(xiàn)通信功能，通過通信網(wǎng)將相關(guān)數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)綀?bào)告站再錄入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，可在計(jì)算機(jī)中建立數(shù)據(jù)庫，將船舶運(yùn)行的周期、時(shí)間及其他信息錄入到數(shù)據(jù)庫中，并提供相應(yīng)的靜態(tài)化數(shù)據(jù)，根據(jù)用戶需求開展分析與處理，進(jìn)而為船舶下次運(yùn)行制定方案奠定基礎(chǔ)，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)信息的轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)。關(guān)于AIS系統(tǒng)及相關(guān)服務(wù)功能，其主要作用是為了船舶之間的AIS數(shù)據(jù)，進(jìn)而對船舶運(yùn)行情況開展精準(zhǔn)定位，實(shí)施查看船舶航行軌跡。因此，AIS技術(shù)在航海管理工作中有很大的應(yīng)用前景，能夠提高航海交通的安全性，對調(diào)度運(yùn)輸船舶、營運(yùn)管理、船舶搜救、領(lǐng)航工作、船舶航行情況、天氣情況等方面有很大幫助。

4.1.2在航標(biāo)遙測遙控方面的應(yīng)用

AIS技術(shù)在航海領(lǐng)域中應(yīng)用十分廣泛，從航標(biāo)遙測遙控體系結(jié)構(gòu)方面進(jìn)行分析，一般分為兩部分組成，包含航標(biāo)設(shè)施及AIS應(yīng)答器，與普通的航標(biāo)遙測遙控體系相比更具優(yōu)勢，且不需要申請航標(biāo)遙測遙控頻道直接應(yīng)用CH87B、CH88B等來傳輸數(shù)據(jù)信息，并舍去專用通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)工作，通過配置航標(biāo)設(shè)施及AIS應(yīng)答器，就可以實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)效果，通過AIS系統(tǒng)可直接與互聯(lián)網(wǎng)平臺進(jìn)行有效連接，而航標(biāo)主管部門就可以通過互聯(lián)網(wǎng)平臺實(shí)時(shí)監(jiān)測航行數(shù)據(jù)。AIS系統(tǒng)也可以應(yīng)用正在虛擬航標(biāo)系統(tǒng)中，而采用虛擬航標(biāo)不僅可以讓具體航標(biāo)虛擬化，還可以構(gòu)建無實(shí)物航標(biāo)系統(tǒng)中，這樣可以減少實(shí)物航標(biāo)系統(tǒng)的硬件設(shè)備，減少投入成本。AIS航標(biāo)遙測遙控系統(tǒng)具備成本投入少、設(shè)備配置少、基本周期較短、功能齊全、使用便捷等特點(diǎn)[1]。

5數(shù)字仿真技術(shù)在航海實(shí)踐中的應(yīng)用

5.1數(shù)據(jù)獲取

航海儀器設(shè)備數(shù)據(jù)開展分析與測算的基礎(chǔ)是大規(guī)模數(shù)據(jù)。航海之前，按照航海日志中的有效信息內(nèi)容進(jìn)行清理、挑選與分析，以最低航行成本，最高經(jīng)濟(jì)價(jià)值為總目標(biāo)，風(fēng)險(xiǎn)最小為約束，來搭建數(shù)據(jù)仿真模型，對航行情況分析，便于調(diào)節(jié)、制訂最佳的航行方案，保證航行的安全。在船舶的航行過程中，通過傳感器等智能采集技術(shù)進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測，需要獲取航行速度、航行方向、設(shè)備使用性能參數(shù)等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息。數(shù)據(jù)通過物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)傳輸?shù)椒抡嫦到y(tǒng)內(nèi)并開展與之相關(guān)的分析與探討，確保儀器設(shè)備在航行過程中始終保持正常使用的狀態(tài)。

5.2技術(shù)應(yīng)用

大數(shù)據(jù)技術(shù)在船舶裝備數(shù)據(jù)仿真系統(tǒng)中的應(yīng)用一般體現(xiàn)在兩個(gè)方面。一方面是收集資料;另一方面是根據(jù)大數(shù)據(jù)來研究數(shù)據(jù)處理的方法。航海儀器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其中包含機(jī)械、電氣、自動化等各種學(xué)科的理論知識和技術(shù)研究結(jié)果。由于使用的環(huán)境比較特殊，航海儀器在使用過程中非常容易發(fā)生破損的情況。因此，當(dāng)使用環(huán)境極其特殊時(shí)，由于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜，采用哪種的技術(shù)科學(xué)準(zhǔn)確地采集儀器設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)是大數(shù)據(jù)在航海儀器設(shè)備數(shù)據(jù)仿真系統(tǒng)中應(yīng)用的基礎(chǔ)，同樣是確保航海儀器安全運(yùn)行的重中之重[2]。除了利用傳感器開展大規(guī)模的數(shù)據(jù)采集以外，還可以利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對船舶制造過程中的原始制造數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與探討，為實(shí)際航行中的航海設(shè)備的數(shù)據(jù)仿真分析提供參考。航海的儀器種類繁多，數(shù)據(jù)仿真系統(tǒng)的目標(biāo)很多，覆蓋數(shù)據(jù)范圍廣，離散度比較大。因此，借鑒大數(shù)據(jù)清理和數(shù)據(jù)處理的方法，對快速高效地獲取數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析與判斷，提高航海工作的準(zhǔn)確洞察和高效決策能力均具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

6人工智能技術(shù)在航海實(shí)踐中的應(yīng)用

6.1動力裝置的穩(wěn)定性

提升船舶動力系統(tǒng)的穩(wěn)定性是未來“無人船”必須突破的技術(shù)障礙，穩(wěn)定的驅(qū)動力是船舶航行安全的重要保障。在道路上行駛的無人駕駛車輛，一旦出現(xiàn)安全事故可以迅速修復(fù)，但深海獨(dú)特的極端環(huán)境導(dǎo)致水上航行的無人駕駛船舶一旦出現(xiàn)常見故障很難及時(shí)修復(fù)[3]。因此，無人船動力系統(tǒng)的可靠性非常重要?，F(xiàn)階段已在民用型船舶上普遍選用的低速檔柴油發(fā)動機(jī)動力系統(tǒng)運(yùn)動構(gòu)造繁瑣，低速檔運(yùn)行穩(wěn)定性不高，在極端海洋環(huán)境中、低速檔航行等特殊情況下需要水手手動操作，在機(jī)器常見故障的狀況下更是如此。從這一狀況上看來，單臺柴油發(fā)動機(jī)動力系統(tǒng)將無法達(dá)到未來“無人船”針對動力系統(tǒng)裝置穩(wěn)定性的要求。

6.2船舶駕駛導(dǎo)航技術(shù)應(yīng)用

當(dāng)船舶在海上航行期間，導(dǎo)航是非常關(guān)鍵的設(shè)備，是保證船舶正確行使和防止損失的重要設(shè)備。另外，導(dǎo)航合理的引導(dǎo)可以使船舶在最佳航線上運(yùn)行，避免船舶航程的能耗。在船舶電氣設(shè)備中，研究導(dǎo)航技術(shù)自動化非常重要[3]。我國對駕駛導(dǎo)航技術(shù)的研究仍在發(fā)展過程中，該技術(shù)在未來發(fā)展值得期待。 導(dǎo)航技術(shù)主要是對導(dǎo)航設(shè)備、通信設(shè)施、電子地圖等進(jìn)行實(shí)施監(jiān)測，為船舶提供精準(zhǔn)的雷達(dá)勘測圖像并呈現(xiàn)航行路線，進(jìn)而合理控制航行速度，確保船舶在海域上處于最佳航行路線[4]。在導(dǎo)航技術(shù)的研究與實(shí)踐中，對智能系統(tǒng)技術(shù)開展探討，希望通過該技術(shù)能夠及時(shí)發(fā)覺航行危險(xiǎn)源，避免船舶行使風(fēng)險(xiǎn)，為船舶的順利航行提供幫助。

7結(jié)語

在現(xiàn)代航海技術(shù)中，信息技術(shù)應(yīng)與現(xiàn)代管理模式進(jìn)行有效融合。進(jìn)而提高航海的技術(shù)水平，為航海事業(yè)發(fā)展奠定夯實(shí)的基礎(chǔ)?，F(xiàn)如今我國導(dǎo)航技術(shù)已處于世界領(lǐng)先位置。除普通的海上運(yùn)輸外，在深?？碧胶豌@探方面也有更大的成就，深海不僅是貿(mào)易和運(yùn)輸?shù)闹饕惺骨溃菄议g戰(zhàn)略合作和競爭的主要陣地，促進(jìn)現(xiàn)代航海技術(shù)的不斷前進(jìn)與發(fā)展。

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