2022 世界交通運輸大會 “新一代航運系統(tǒng)”論壇專家觀點集萃

本刊記者 石孟園

2022 年12 月3 日上午，2022 世界交通運輸大會“新一代航運系統(tǒng)”分論壇以線上會議形式順利舉辦，論壇以“‘新一代航運系統(tǒng)’的技術體系、功能架構及其實現(xiàn)途徑”為主題。論壇匯集航運領域的資深專家、高校教授、知名企業(yè)科研人員作專題報告，共同探討“新一代航運系統(tǒng)”最新發(fā)展趨勢和機遇，探究未來智能航運的新業(yè)態(tài)，分享研究成果和工程實踐經驗，研討新一代航運系統(tǒng)理論體系、技術框架、實踐路徑。

本次論壇由武漢理工大學、中國航海學會水運安全工程技術專業(yè)委員會、中國交通運輸協(xié)會青年科技工作者工作委員會主辦，國家水運安全工程技術研究中心、智能航運與海事安全國際科技合作基地、內河智能航運交通運輸業(yè)協(xié)同創(chuàng)新平臺、智能航運與海事安全學科創(chuàng)新引智基地承辦。

綠色、智能和韌性是水路交通系統(tǒng)未來的技術趨勢

中國工程院院士、武漢理工大學學術委員會主任、教授嚴新平作了《新一代航運系統(tǒng)控制體系研究》的報告。他表示：綠色、智能和韌性是水路交通系統(tǒng)未來的技術趨勢，其中建設水路交通系統(tǒng)的控制體系是技術趨勢的重要內容。

新一代航運系統(tǒng)控制系統(tǒng)技術需求源于國家的戰(zhàn)略需求。近些年來，我國相繼出臺相關政策，《交通強國建設綱要》中指出要加強船港裝備智能控制、大型深遠海多功能救助、船岸協(xié)同的內河航運安全管控與應急搜救能力，加大對大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)和人工智能賦能的智能航運研究。《國家綜合立體交通網(wǎng)規(guī)劃綱要》還指出，中國到2035 年要建設“四縱四橫兩網(wǎng)”國家高等級航道2.5 萬公里。

嚴新平院士表示，隨著時代的進步，智能技術的發(fā)展與運用正在重塑船與岸、船員與船舶系統(tǒng)的關系，技術趨勢一方面表現(xiàn)為船端人工操作逐步被系統(tǒng)代替，實現(xiàn)岸基架控航行；另一方面表現(xiàn)為船舶航行決策控制將逐步實現(xiàn)岸基為主，船端為輔。

他強調，新一代航運系統(tǒng)要以“實現(xiàn)乘客和貨物的舒適搭載與個性化、高效精準位移”為服務導向，綠色智能船舶、數(shù)字生態(tài)設施、可靠岸基支持和韌性運營服務等方面要獨立運作，隨機關聯(lián)的組件、要素和系統(tǒng)還要適時交互、協(xié)同作業(yè)。

基于對新一代航運系統(tǒng)控制體系的建設思考，嚴新平院士表示我國新一代航運系統(tǒng)的控制體系建設，將有助于水路交通體系運輸效率及安全性提升、航運業(yè)的人員從業(yè)模式與環(huán)境的變革、船岸協(xié)同駕控技術引領世界發(fā)展方向，但是新一代航運系統(tǒng)的控制架構設計、模式研究、設備研制和標準制定等問題還急需解決。

新一代航運系統(tǒng)將成為交通運輸?shù)某B(tài)化系統(tǒng)

新一代航運系統(tǒng)是利用高新技術實現(xiàn)航運系統(tǒng)“船-港-貨，人-機-環(huán)”要素融會貫通、自洽共享，運輸船舶組織運營呈現(xiàn)“岸基駕控為主、船端值守為輔”的新型水路運輸系統(tǒng)。

大連海事大學教授劉正江表示，促進航行安全是推動新一代航運系統(tǒng)發(fā)展的根本動因，減少碳排放、節(jié)約運營成本、緩解海運人力不足的現(xiàn)狀也是促進新一代航運系統(tǒng)發(fā)展的重要因素，但人工智能、新能源等技術的發(fā)展極大推進船舶智能化的進程。

劉正江教授介紹，海上自主水面船舶（MASS）是指在不同程度上可以獨立于人員干預而運行的船舶，船舶自主航行等級的操作模式由低級到高級，越來越自動化和智能化。但是從當前情況來看，不同水域、不同自主級別的船舶航行時需要人員介入的程度是不同的。

劉正江教授還指出船舶自主航行風險研究依然存在相關問題，其中包括自主航行風險因素（人的因素、船舶因素、環(huán)境因素、管理因素）仍然不夠清晰、自主航行風險評估框架還在不斷完善過程中、自主航行風險評價方法還需要不斷創(chuàng)新。但是基于不確定模型識別船舶自主航行風險因素，未來有必要就特殊水域風險因素的防控展開研究，還需要開展更多的實船試驗和實踐，以獲取船舶自主航行的真實數(shù)據(jù)。

他在最后強調，船舶自動化、船舶智能化、船舶自主化的發(fā)展是歷史洪流，自主船舶必定取代傳統(tǒng)船舶，新一代航運系統(tǒng)必定會取代傳統(tǒng)航運系統(tǒng)，成為交通運輸?shù)某B(tài)化系統(tǒng)。

智能船舶岸基支持系統(tǒng)建構重點在于連接與信息整合

交通運輸部水運科學研究院青年首席研究員文捷指出，我國岸基支持保障體系尚無法支撐智能航運發(fā)展需求，其中信息服務尚未形成體系，內容相對比較零散；數(shù)據(jù)服務的可用性、可靠性方面存在不足；船端和岸端系統(tǒng)架構不統(tǒng)一，信息服務流程、規(guī)范等缺乏；各類服務信息歸屬不同管理部門，資源協(xié)同不足。

不同等級的智能航行船舶對于岸基支持保障的依賴程度和智能化要求不同，他重點指出智能船舶岸基支持系統(tǒng)建構重點在于連接與信息整合。其一是信息整合，整合系統(tǒng)建立基礎岸基信息服務系統(tǒng)框架；其二是孿生控制，將船舶各個階段的狀態(tài)數(shù)據(jù)實時映射到岸端形成數(shù)字孿生體；其三是智能決策，岸端與船端之間形成智能自主交互。

就未來如何建構智能航行通用岸基系統(tǒng)發(fā)展路徑，文捷研究員從政府引導、市場參與，推動智能航行岸基系統(tǒng)的體系化發(fā)展核心競爭力和數(shù)據(jù)安全性、全方位推進數(shù)據(jù)共享及交流合作、多要素場景化融合推進、岸基系統(tǒng)建設需要考慮智能航行船舶需求、信息安全是智能航運發(fā)展道路上一個永恒的主題等五大方面提出相關對策建議。術，可應用于船舶、飛機、車輛、軌道交通等領域，大力發(fā)展和應用綜合電力系統(tǒng)將帶來巨大的經濟和社會效益。目前，我國新能源船舶綜合電力系統(tǒng)已經應用于“東興100”內河純電動運輸船，該船采用兩側碼頭充電模式，點對點運輸，首次實現(xiàn)我國純電動船續(xù)航力達到300km 級；長江萬噸級純電動散貨船采用船電分離、集裝箱電池換電模式，建成后將實現(xiàn)我國純電動船舶全程續(xù)航超670km。

近些年來，綜合電力系統(tǒng)研究已經取得突破性進展，使得船舶動力從機械化走向電氣化，并為未來智能化奠定了基礎。王東教授就船舶綜合電力系統(tǒng)的后續(xù)發(fā)展提出相關建議，他表示綜合電力系統(tǒng)成果可直接應用于內河/沿海新能源船舶以及用電負荷大、對機動性和靜音性等要求高的高新技術船舶，不僅具有完全自主知識產權，可打破國外對船舶動力設備的壟斷，而且能支撐船舶動力從機械推進向電力推進、從應用傳統(tǒng)化石能源向清潔能源的跨越發(fā)展。

我國已建構以艦船綜合電力系統(tǒng)基礎理論體系

船舶工業(yè)是為水上交通、海洋開發(fā)、國防建設提供技術裝備的現(xiàn)代綜合性產業(yè)，船舶動力是船舶的核心，其發(fā)展直接帶動整個船舶工業(yè)的技術變革。隨著船舶專業(yè)化、自動化程度的提高，各種特殊用途船舶（海洋工程船、科考船、新型戰(zhàn)艦等）不斷涌現(xiàn)，使得船舶電能需求大幅增加，部分船舶電能需求已接近甚至超過推進能力需求。

中國人民解放軍海軍工程大學教授王東介紹，在海洋開發(fā)與海防建設強烈需求下，高技術、高附加值船舶成為船舶工業(yè)發(fā)展的重點，船舶動力系統(tǒng)性能要求越來越高（高機動性、零污染、低噪聲等），船舶動力采用電能更容易實現(xiàn)能量的靈活、精確控制，滿足高性能船舶動力發(fā)展需求。

王東教授表示，綜合電力技術是交通行業(yè)通用技

船舶領域綠色化、智能化、模塊化是發(fā)展大趨勢

中國船舶集團有限公司第七一一研究所高級工程師潘志強介紹七一一研究所在船舶智能系統(tǒng)方面的典型案例。七一一研究所的云平臺，提供智能船舶遠程運維、壓縮機遠程運維等智能運維服務，具備設備實時狀態(tài)檢測、異常模式識別、故障診斷、輔助決策等功能。

潘志強高級工程師重點介紹，智能機艙技術通過新增相應的狀態(tài)監(jiān)測傳感器，采用人工智能等先進算法和手段擴展狀態(tài)監(jiān)測的廣度和深度，實現(xiàn)船舶動力系統(tǒng)設備的狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷、健康評估，并為設備操作提供決策建議。

他還強調，七一一研究所經過多年的積累，已經形成以智能機艙技術、智能能效管理技術、新能源動力系統(tǒng)集成設計、船舶工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術為主的船舶電氣自動化技術。

他在最后表示，船舶領域綠色化、智能化、模塊化是發(fā)展大趨勢。未來，七一一研究所將在智能船舶（智能機艙、能效、航行、集成平臺等）繼續(xù)開展2.0 升級工作；升級遠程智能運維平臺，開展燃料電池動力、LNG 中控及安保系統(tǒng)配套工作；在甲醇動力系統(tǒng)、氨燃料動力系統(tǒng)、大功率低速軸發(fā)系統(tǒng)方面開展相對應的研究。