40m 鋁合金高速單體新型智能引航船介紹

中圖分類號(hào)： ∪674.24+1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Introduction of 40m Aluminum Alloy High-speed Monohull New Intelligent Pilot Ship

LI Shaohu， XIE Guangneng， HE Jie （Afai Southern Shipyard（Panyu Guangzhou）Ltd.，Guangzhou ，China）

Abstract： This paper introduces the innovative design of the first new type of intelligent high-speed pilot vessel in China，\"YONG GANG YIN 01 HAO\"， including the follow system and equipment： Intellgent systems integrating energy effciency management and navigation asstance，intelligent electric pilot boarding devices with dynamic holding and anti-colision functions，conference command systems with port emergency command functions， some simple rescue equipment，photovoltaic systems，as wellas cabin configurations that meet the requirements for crew accommodation， can provide references for the design of similar vessel.

Key words： high-speed pilot ship; intelligent systems; intelligent boarding device； energy efficiency management; photovoltaic system

1 引言

\"甬港引01號(hào)”是由為寧波大港引航有限公司建造的國內(nèi)第一艘40m 鋁合金高性能引航船，配有先進(jìn)的智能化和信息化設(shè)備，具備設(shè)計(jì)新穎、智能高效、低碳環(huán)保等特點(diǎn)。

該船日常作為引航船使用，兼顧“港口應(yīng)急指揮船功能，能方便、安全靠離被引船和接送引航員登離輪；當(dāng)港域范圍內(nèi)的碼頭、航道、錨地或其它相關(guān)海域的設(shè)施、設(shè)備、人員發(fā)生緊急情況時(shí)，可以快速運(yùn)送人員抵達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，承擔(dān)海上指揮平臺(tái)任務(wù)，并實(shí)施簡(jiǎn)單的現(xiàn)場(chǎng)救援作業(yè)（人員落水救援）；平時(shí)亦可承擔(dān)考察、巡視、交通等接待任務(wù)。

該船為單體全鋁合金高速船型，采用雙柴油機(jī)、雙齒輪箱和雙噴泵推進(jìn)。船型設(shè)計(jì)充分考慮引航船頻繁靠離被引船的工作特性，局部結(jié)構(gòu)適當(dāng)增強(qiáng)，具有良好的操縱性，方便靠離大輪。

2 船舶主要參數(shù)

總長(zhǎng) /m 40.00（含尾部平臺(tái)及護(hù)舷）；

水線長(zhǎng) /m 38.00 ;

型寬 /m 8.30;

型深/m 3.80;

滿載吃水 /m 1.43;

船員／人 7；

乘客／人 12;

航速 /kn 28；

總噸 362;

續(xù)航力/nmile 約 350

人級(jí)符號(hào)：

? CSA Mono-Hull HSC;Pilot Boat;Coastal Service Restriction; i-Ship（E） CSM BRC

3 主要設(shè)計(jì)特點(diǎn)

作為高速引航船，該船具有以下幾個(gè)設(shè)計(jì)創(chuàng)新：

1）配置了船舶智能化系統(tǒng)，并取得了智能能效管理附加標(biāo)志“i-Ship（E）”；2）配置了智能電動(dòng)引航員登乘裝置；3）配置了會(huì)議指揮中心及簡(jiǎn)易對(duì)外救援系統(tǒng)；4）配置船員住宿設(shè)施;5）配置了光伏系統(tǒng)。

3.1船舶智能化系統(tǒng)

該船船舶智能化系統(tǒng)是一套面向引航船安全航行與能效管控的智能信息分析系統(tǒng)，由智能信息集成平臺(tái)，智能能效管理系統(tǒng)，智能安全航行系統(tǒng)，綜合管理系統(tǒng)和衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)5個(gè)部分組成。通過船舶網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，運(yùn)用計(jì)算機(jī)管理軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，圖像融合處理，實(shí)現(xiàn)船舶的航行安全輔助、能效精益監(jiān)控、設(shè)備數(shù)據(jù)呈現(xiàn)等功能，并具備通過4G公網(wǎng)與衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)船上和岸端信息實(shí)時(shí)互通的能力，系統(tǒng)拓?fù)鋱D如圖2。

1）智能信息集成平臺(tái)是以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一集成以及信息展示為自的，用于支持智能安全航行、智能能效管理等應(yīng)用需求，實(shí)現(xiàn)對(duì)船舶的監(jiān)控和智能化管理，具備數(shù)據(jù)收集、存儲(chǔ)、整合，船岸互通、信息展示等功能。并通過布置在駕駛室駕控臺(tái)上的3塊工業(yè)級(jí)顯示屏（如圖3），根據(jù)不同人員使用需求，從船長(zhǎng)、輪機(jī)長(zhǎng)、駕駛員等操船人員使用要求分別顯示操縱信息（主機(jī)轉(zhuǎn)速、艙角等信息）、航行信息（電子海圖、AIS、GPS、測(cè)深儀等）和機(jī)艙主要設(shè)備運(yùn)行信息（主機(jī)、發(fā)電機(jī)組等運(yùn)行工況信息）。

2）智能能效管理系統(tǒng)通過對(duì)主要耗能設(shè)備能效狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與評(píng)估分析、對(duì)異常能耗狀態(tài)的報(bào)警及生產(chǎn)報(bào)告、為能效管理者提供輔助決策等功能。能效參數(shù)信息顯示：包括燃油總體消耗信息表、船舶燃油效率顯示信息表、海里油耗顯示信息表、船舶總功率顯示信息表、各耗能設(shè)備燃油瞬時(shí)消耗量、燃油累積消耗量等。該船智能能效管理系統(tǒng)對(duì)各設(shè)備的監(jiān)控和能效分析具體功能如下：

（1）主機(jī)狀態(tài)分析：展示主機(jī)熱力參數(shù)、能效參數(shù)。主要有主機(jī)燃油系統(tǒng)、滑油系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)，主機(jī)燃油消耗、主機(jī)熱力參數(shù)等信息；（2）發(fā)電機(jī)組狀態(tài)分析：展示柴油機(jī)和發(fā)電機(jī)熱力參數(shù)、能效參數(shù)。主要有柴油機(jī)燃油系統(tǒng)、柴油機(jī)滑油系統(tǒng)、柴油機(jī)冷卻系統(tǒng)，柴油機(jī)燃油消耗、柴油機(jī)概覽、發(fā)電機(jī)熱力參數(shù)等信息；（3）主要用電設(shè)備耗能統(tǒng)計(jì)分析：通過接入船上配電系統(tǒng)電能統(tǒng)計(jì)信息，在系統(tǒng)內(nèi)對(duì)主要耗電設(shè)備中央空調(diào)、熱水器等主要耗電設(shè)備耗電量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，支持以不同時(shí)間維度統(tǒng)計(jì)各主要耗電設(shè)備電量消耗情況并自動(dòng)報(bào)表。

智能能效管理系統(tǒng)將為上述設(shè)備提供能效報(bào)告，可查詢及添加燃油小時(shí)消耗量、燃油日消耗量、燃油月消耗量、燃油航次消耗量匯總等信息，也可以按設(shè)定周期定期形成評(píng)估報(bào)告并儲(chǔ)存與本地服務(wù)器中。該系統(tǒng)的能效報(bào)告支持報(bào)表導(dǎo)出功能，便于船東對(duì)船舶能效報(bào)告進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)異常耗能設(shè)備和系統(tǒng)，從而對(duì)其進(jìn)行維護(hù)處理，以達(dá)到減少人為因素造成或設(shè)備自身的燃油消耗，保障船舶安全、提供船舶能效，減少碳排放的目的。

3）智能安全航行系統(tǒng)是利用人工智能技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，通過攝像頭、雷達(dá)、AIS、電子海圖、氣象等航海儀器設(shè)備的信號(hào)，根據(jù)精準(zhǔn)的視頻識(shí)別匹配算法，對(duì)感知和獲得的航行態(tài)勢(shì)、海上目標(biāo)等信息進(jìn)行分析和處理，實(shí)現(xiàn)輔助瞭望等功能，幫助船舶駕駛員做出更安全、更高效航行決策，減輕駕駛員工作強(qiáng)度，提升船舶航行時(shí)的工作效率。

4）綜合管理系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)船隊(duì)化智慧航行管理、精益能效、健康船舶等功能，實(shí)現(xiàn)岸端管理、人員實(shí)時(shí)了解船隊(duì)船舶狀態(tài)及輔助決策，提升決策效率。船舶動(dòng)態(tài)管理是由電子海圖數(shù)據(jù)、AIS數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)組成，通過數(shù)據(jù)融合疊加，可以直觀查看船位、船舶及環(huán)境信息，結(jié)合電子海圖直觀呈現(xiàn)所管轄的所有船舶的位置信息，對(duì)船舶關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行顯示包括船舶名稱、當(dāng)前航速、當(dāng)前時(shí)間等，隨時(shí)隨地獲得船舶動(dòng)向信息。

5）衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)包括一套船用KU波段船載動(dòng)中通天線系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)KU波段的衛(wèi)星通訊功能，使船舶在動(dòng)態(tài)狀況下實(shí)現(xiàn)船舶實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控、船舶寬帶上網(wǎng)、船舶遠(yuǎn)程視頻會(huì)議、網(wǎng)絡(luò)衛(wèi)星電話等功能需求。根據(jù)選擇跟蹤不同的衛(wèi)星，滿足不同海域船舶作業(yè)要求。

3.2智能電動(dòng)引航員登乘裝置

該船配置的智能電動(dòng)引航員登乘裝置由寧波舟山港引航站中國船舶集團(tuán)有限公司第704研究所強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合研發(fā)設(shè)計(jì)，如圖4所示。

該設(shè)備除了普通引航員登乘裝置的行走功能外，還具備智能防撞（回撤）和智能保持等智能功能，給引航員離開和返回引航船的安全提供了更好的保障，設(shè)備主要功能如下。

1）行走功能：為登乘裝置基本功能，登乘裝置可以在遙控器的控制下向左側(cè)或向右側(cè)行走。行走分為手動(dòng)操作和一鍵操作兩種模式，其中一鍵操作分為一鍵左行和一鍵右行，可根據(jù)需求自行選擇。

2）智能保持：根據(jù)距離傳感器測(cè)量的兩船距離實(shí)時(shí)調(diào)整登乘裝置的位置，使母船跟隨自標(biāo)船舶隨動(dòng)。

3）智能防撞（回撤）：根據(jù)距離傳感器測(cè)量的兩船距離實(shí)時(shí)控制母船與目標(biāo)船舶之間的距離不能小于設(shè)定好的安全登乘距離（ 100mm～350mm 可調(diào)），防止發(fā)生碰撞。

3.3會(huì)議指揮及簡(jiǎn)易對(duì)外救援系統(tǒng)

該船兼顧“港口應(yīng)急指揮船”功能，在主甲板的中前部設(shè)有相應(yīng)的指揮中心、衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)、會(huì)議系統(tǒng)，會(huì)議室設(shè)計(jì)噪音不大于65分貝，滿足現(xiàn)場(chǎng)指揮或遠(yuǎn)程視頻會(huì)議需求，主要功能如下：

1）船速、船位、海況、氣象、周圍船舶AIS信息等重要航行信息均可在98寸會(huì)議平板上集中顯示，電子海圖可任意縮放、切換；

2）可調(diào)用、顯示該船所有視頻信號(hào)，可控制云臺(tái)攝像頭及智能視覺感知系統(tǒng)；

3）配置視頻會(huì)議系統(tǒng)，可召開遠(yuǎn)程視頻會(huì)議。

同時(shí)，該船還配備有簡(jiǎn)易對(duì)外救助設(shè)備，如AED自動(dòng)體外除顫儀、水上救援飛翼、多功能救援打撈桿、3×5m 救生攀爬網(wǎng)、軟質(zhì)救援擔(dān)架、防護(hù)速差式安全帶、保暖衣物等，可以對(duì)落水人員實(shí)施簡(jiǎn)單的現(xiàn)場(chǎng)救援作業(yè)。

3.4船員艙室設(shè)計(jì)

自2015年8月的十二屆全國人大常委會(huì)第十六次會(huì)議表決通過決定，批準(zhǔn)加入《2006年海事勞工公約》，并在2016年11月12日對(duì)中國正式生效后，中國海事局在《船舶與海上設(shè)施法定檢驗(yàn)規(guī)則－國內(nèi)航行海船法定檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)則》（以下簡(jiǎn)稱《法規(guī)》）中要求2016年11月12日以后建造的從事商業(yè)活動(dòng)，船長(zhǎng)為 20m 及以上的新建海船，必須滿足《法規(guī)》第7篇的B部分的要求。

一般的引航船根據(jù)《法規(guī)》第7篇第1.1.3條申請(qǐng)?jiān)趪鴥?nèi)航行海船安全與環(huán)保證書中備注“短途航行，不安排船員在船上住宿。”來免除《法規(guī)》第7篇B部分對(duì)臥室、餐廳、洗衣設(shè)施、娛樂設(shè)施和辦公室設(shè)施的要求。但本船為方便船員在船上的工作和生活，沒有申請(qǐng)免除上述相應(yīng)的要求，而是根據(jù)《法規(guī)》按船員住宿的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行船員艙室的設(shè)計(jì)和配置，成為國內(nèi)第1艘可以安排船員住宿的高速引航船。

根據(jù)該船的配員要求，船員艙室配置如下：

1）在底艙（主甲板以下）配備了4個(gè)獨(dú)立普通船員單人間供水手和輪機(jī)員使用和1個(gè)高級(jí)船員套間供高級(jí)船員（三管輪）使用，并配有淋浴間、洗手間和洗衣間及相應(yīng)的設(shè)備；

2）在主甲板布置船長(zhǎng)室和輪機(jī)長(zhǎng)室2間高級(jí)船員房間，以及配餐間、洗手間、淋浴間、餐廳以及會(huì)議室，其中船長(zhǎng)室和輪機(jī)長(zhǎng)室為 7.5m² 的套間;

3）在上甲板布置辦公室、閱覽室、駕駛室及室外船員休息用的露天平臺(tái)。

3.5光伏系統(tǒng)

該船船長(zhǎng) 40m 、船寬 8.3m ，具有較大的頂甲板露天面積。為響應(yīng)國務(wù)院“十四五”節(jié)能減排綜合工作方案，助力實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和的目標(biāo)，配置了光伏系統(tǒng)，以減少碳排放。

該光伏系統(tǒng)由光伏板、匯流箱、逆變器和磷酸鐵鋰免維護(hù)蓄電池組成，系統(tǒng)原理如圖6所示，其中光伏板采用CCS型式認(rèn)可的可彎曲單晶硅太陽能電池板，共鋪設(shè)了48片組件，光伏板面積為 26.45m² ；匯流箱箱體材質(zhì)為鋁合金，電壓范圍為 0～129.6V ，并配有防雷器、過流和防反保護(hù)等裝置；2臺(tái) 5kW 離網(wǎng)逆變器，額定電壓為 48V ；儲(chǔ)能部分為2組 12.096kWh 的磷酸鐵鋰蓄電池，柜體防護(hù)等級(jí)為 1P66

參考寧波地區(qū)太陽能輻射值，該船光伏系統(tǒng)的年均發(fā)電量約為 1752kWh ，主要為該船的空調(diào)和日常照明提供補(bǔ)充用電。

4 結(jié)語

“甬港引01號(hào)”船以其優(yōu)異的舒適性、多功能性、智能安全、綠色環(huán)保等設(shè)計(jì)特點(diǎn)，贏得了船東和業(yè)界的高度好評(píng)。該船的投入使用，給寧波港的引航工作提供了有力的支持。