船舶自動化技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展研究

謝建宏

摘 要：隨著我國海洋事業(yè)的不斷發(fā)展，船舶技術(shù)也得到快速提升。作為對船舶優(yōu)質(zhì)運(yùn)營具有關(guān)鍵影響的自動化技術(shù)，對船舶的經(jīng)濟(jì)效益及安全性能均具有重要影響，近年來受到船舶行業(yè)各界人士的密切關(guān)注，船舶自動化技術(shù)發(fā)展也日漸成熟。本文主要針對當(dāng)前船舶自動化技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行相應(yīng)闡述與分析，進(jìn)而對未來船舶自動化技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行前瞻。

關(guān)鍵詞：船舶；自動化；應(yīng)用；發(fā)展

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.10.064

伴隨經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，越來越多的自動化技術(shù)在船舶制造方面得到應(yīng)用。在當(dāng)今面對“互聯(lián)網(wǎng)+”時代的迅速發(fā)展，未來自動化技術(shù)在船舶制造方面的應(yīng)用及發(fā)展方向，仍是一個需要深入研究與討論的課題。特別是近幾年，伴隨互聯(lián)網(wǎng)科技的發(fā)展，智能化設(shè)備獲得很大進(jìn)步。全球化互聯(lián)互通、人工智能及精密定位的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)等技術(shù)在人們生活中更加常見，勢必在船舶自動化技術(shù)發(fā)展方面也獲得極大應(yīng)用，推動自動化技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)新，也為自動化技術(shù)在船舶制造方面的應(yīng)用創(chuàng)造更大空間。

本文將主要從機(jī)艙自動化發(fā)展及船舶電站自動化發(fā)展兩個方面進(jìn)行闡述，對船舶整體自動化技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，對船岸信息一體化系統(tǒng)的發(fā)展進(jìn)行展望。

1 機(jī)艙自動化發(fā)展概述

機(jī)艙的自動化水平對船舶的影響主要體現(xiàn)在兩個方面。一方面，機(jī)艙自動化水平的提升，可以通過監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)對設(shè)備狀態(tài)的提前預(yù)判，做到提前發(fā)現(xiàn)問題，預(yù)防故障發(fā)生，有利于減少機(jī)艙工作人員由于操作失誤導(dǎo)致的機(jī)艙安全事件。安全事件發(fā)生率的降低，能夠有效提高整體機(jī)艙設(shè)備的運(yùn)行效率，從一定程度能夠提升船舶的經(jīng)濟(jì)效益，增強(qiáng)船舶的運(yùn)行效率和穩(wěn)定性。另一方面，機(jī)艙的自動化水平的提高，能夠在很大程度上減少船上工作人員的勞動負(fù)荷，提升船舶的整體作業(yè)效率，增強(qiáng)船舶的連續(xù)運(yùn)行能力和生命周期。因此，機(jī)艙船舶自動化水平的改善，對船舶航運(yùn)業(yè)發(fā)展具有重要價值。

船舶機(jī)艙的自動化系統(tǒng)是一個集成的一體化監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由機(jī)艙動力系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)組成，具有控制、警報(bào)及監(jiān)測、反饋等功能，對船舶的穩(wěn)定運(yùn)行具有重要作用。船舶自動化系統(tǒng)的發(fā)展歷史共經(jīng)歷三個發(fā)展階段，分別是單機(jī)艙自動化階段、無人機(jī)艙階段和一人橋樓階段。我國的船舶工業(yè)經(jīng)過多年發(fā)展，幾大主要船型建造已經(jīng)處于世界一流水平，無論是內(nèi)貿(mào)船舶，還是遠(yuǎn)洋航運(yùn)船舶，已經(jīng)紛紛使用無人機(jī)艙自動化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了主機(jī)遙控、計(jì)算機(jī)監(jiān)控、自動預(yù)警、自動航行等多系統(tǒng)的自動化控制，更有很多船舶通過V-SAT等遠(yuǎn)程互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)對船舶航行軌跡，靠泊離港，設(shè)備狀態(tài)等功能的在線管理。

2 船舶電站自動化的概述

電站作為船舶自動化的重要組成，對船舶自動化的水平具有重要影響，是船舶自動化水平的基礎(chǔ)性要素。電站是否安全可靠對船舶的穩(wěn)定與安全運(yùn)行具有重要作用和意義。當(dāng)前，船舶向多功能及大型化發(fā)展，這就對電站自動化提出了更高的要求。因此，船舶智能化與大型化的發(fā)展，必須基于船舶電站的自動化前提，以機(jī)艙自動化的發(fā)展為基礎(chǔ)。

船舶電站的自動化具有安全保護(hù)、數(shù)據(jù)傳輸、自動監(jiān)測及操作控制自動化的功能。船舶電站自動化由手動操作到手動遙控操作，再到半自動化控制及當(dāng)前無人值班的全自動化階段，自動化水平不斷提高。現(xiàn)階段，互聯(lián)網(wǎng)科技不斷發(fā)展，相關(guān)科學(xué)技術(shù)日漸成熟，諸如數(shù)字化技術(shù)、智能化技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)等，這都促使船舶電站自動化技術(shù)不斷進(jìn)步，向遠(yuǎn)程控制的多功能智能化的方向發(fā)展。

我國在電站自動化技術(shù)方面起步較晚，但大有追趕超越的趨勢。特別是21世紀(jì)以后，我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)科技的發(fā)展，信息化技術(shù)的進(jìn)步，國內(nèi)很多單位集中研究電站自動化技術(shù)，極大促進(jìn)了我國電站自動化產(chǎn)品的發(fā)展。隨著船舶建造朝著多功能大型化（集裝箱船尤為突出）船舶方向發(fā)展，電站的自動化技術(shù)對計(jì)算機(jī)的高度依賴性越來越高，一旦計(jì)算機(jī)系統(tǒng)癱瘓，整個電站將無法運(yùn)行，對船舶的穩(wěn)定運(yùn)行與安全產(chǎn)生極其不利影響。因此，基于單微機(jī)的自動化電站系統(tǒng)的應(yīng)用受到很大限制。為徹底解決該問題，當(dāng)前國際許多大的船舶自動化設(shè)備廠商已經(jīng)采用分布式控制系統(tǒng)，運(yùn)用于基于網(wǎng)絡(luò)化的RS485總線通訊技術(shù)，以支持多點(diǎn)通訊式自動化設(shè)備在船運(yùn)用。

3 船岸信息一體化系統(tǒng)的發(fā)展

如果無人機(jī)艙和一人橋樓的實(shí)現(xiàn)是實(shí)現(xiàn)單船管理的自動化，那么船岸信息一體化技術(shù)的發(fā)展則為航運(yùn)公司的現(xiàn)代化管理提供了一種新的方式。伴隨信息技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及通信技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，船舶船岸信息一體化系統(tǒng)已逐步在現(xiàn)代船舶制造中獲得應(yīng)用。船舶船岸信息一體化系統(tǒng)的應(yīng)用，可實(shí)時為船舶管理團(tuán)隊(duì)提供船舶航行狀態(tài)的實(shí)時監(jiān)控、指揮及調(diào)度等服務(wù)。其借用無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過遍布全船的各類傳感器，信號采集單元，由監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)，自動電站系統(tǒng)，油耗檢測系統(tǒng)等與遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)共同組網(wǎng)，并對相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時分析，傳輸，實(shí)現(xiàn)船、岸之間有效溝通，對船舶的運(yùn)行狀況進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時監(jiān)控與跟蹤管理。進(jìn)而在船舶耗能監(jiān)控、海損事故分析、機(jī)艙遠(yuǎn)程控制、船舶自動導(dǎo)航等方面發(fā)揮積極作用。而電子海圖服務(wù)系統(tǒng)可整合AUTOPILOT、GPS、AIS、雷達(dá)、測深儀等多傳感信息，通過在線更新等方式獲取產(chǎn)品數(shù)據(jù)，并基于數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng)向終端用戶提供基本導(dǎo)航以及豐富實(shí)用的助航與信息服務(wù)，同當(dāng)?shù)匾畣T一起保證船舶能更安全地航行在世界各地。智能能效管理，智能化機(jī)艙，智能化航行，未來再引入AI人工智能，讓各控制系統(tǒng)自主學(xué)習(xí)更新，船舶工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將初見雛形。

4 結(jié)束語

當(dāng)今，信息化浪潮席卷全球，船舶行業(yè)的競爭日益激烈，船舶大型化、綠色環(huán)保、高效運(yùn)營的發(fā)展趨勢不可更改。隨著船舶技術(shù)向信息化集成化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化的方向發(fā)展，未來將有更多的船東選擇高端智能化的船舶，這也必將帶動整體船舶自動化水平的提高。在不久的將來，基于船岸信息一體化全過程無人駕駛技術(shù)也必將應(yīng)用于船舶航行。

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