智能船舶的未來與發展

張玉泉 孫世虎

摘? 要：船舶作為水路運輸的主力軍，其發展問題受到了世界范圍內的關注。近年來，隨著網絡通信技術、大數據、物聯網和人工智能的不斷發展與廣泛應用，船舶駕駛與操縱也開始向智能化的方向發展。為了使大家更多地了解智能船舶，認識到智能船舶對我國乃至全世界水路運輸的積極作用，本文對智能船舶的未來與發展進行了淺顯的分析和研究。

關鍵詞：智能船舶? 發展現狀? 關鍵技術? 未來與發展

中圖分類號：R61? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2020）08（c）-0057-03

Abstract： As the main force of waterway transportation， the development of ships has attracted worldwide attention. In recent years， with the continuous development and wide application of network communication technology， big data， Internet of things and artificial intelligence， ship navigation and maneuvering also began to develop in the direction of intelligence. In order to make us know more about the intelligent ship and realize the positive role of the intelligent ship to the waterway transportation of our country and even the whole world， this paper analyzes and studies the future and development of the intelligent ship.

Key Words： Intelligent ship; Development status; Key technology; Future and development

智能船舶就是利用傳感器、通信、物聯網等現代化技術手段，自動感知和獲得船舶自身、海洋環境等方面的信息，并且在計算機技術、自動控制技術等手段的作用下，實現船舶航行、管理、運輸等方面的智能化，具有安全性高、可靠性強、節能環保等優勢。當前，雖然智能船舶在多種技術手段的作用下實現了迅速發展，但總體的發展還尚未成熟，在這種情況下，需要我們做進一步的探索和實踐。唯有注重相關技術的研究應用，才能夠保證智能船舶未來的發展進程，進而滿足人類社會對智能船舶的發展所需。

1? 當前智能船舶的發展現狀

因智能船舶是世界范圍內關注的熱點話題，所以各個國家在智能船舶的發展道路上存在著較大的差異，對智能船舶的建造有著獨到的見解。下面筆者以挪威、英國、日本和中國為例，就智能船舶的發展現狀進行簡單論述。

對于挪威來說，在20世紀80年代就有相關企業提出了船體結構監測的需求，并于提出后便開始緊鑼密鼓的研究，但在多種因素的影響下，使得該項研究結果不了了之，智能船舶的研究也石沉大海。到了20世紀90年代末，有關專家將光纖結構健康監測系統應用在“盾牌”號快速巡邏艦的MARINTEK耐波性水池的耐波性實驗中，不但達到了預期的效果，還為后續的船體設計提供了重要的保障。進入21世紀后，挪威船級社DNV再次提出“航運2020”，并在2015年進行更新，將“船舶混合推進”與“連通性”兩大技術應用其中。上述兩項技術的應用與不斷創新，為挪威智能船舶的發展提供了重要的保障。

對于英國來說，因其具有全球最大船舶設備供應商之一的稱號，所以羅爾斯·羅伊斯公司（英國著名的航空發動機公司）格外注重智能船舶的發展，相繼提出了無人船舶、船舶智能化等概念，并于提出后投入了大量的技術。比如說，2013年研制的無人駕駛貨船，這種貨船不僅具有可操作、可控制等優勢，而且不受地域的限制，可以航行到世界各地。不僅如此，羅爾斯·羅伊斯公司于2016年下旬發布了“遙控無人船舶——下一步”的白皮書，預計在2020年用于商用。英國羅爾斯·羅伊斯公司對智能船舶做出的貢獻，既可以鞏固自己全球最大船舶設備供應商的稱號，又能夠推動世界智能船舶的發展進程，具有切實可行的現實意義。

對于日本來說，自SSAP項目于2014年正式啟動，智能船舶的發展及建設工作便受到了相關行業的重視，如JSMEA（日本船舶機械與設備協會）、三菱重工、川崎重工、東京機器株式會社、日本郵船等，同時將“建立船舶及岸上獲取船舶設備數據的標準化，逐步提升船舶的安全性與環保性”視為統一目標。當前，在造船、航運等單位的積極參與，以及科學技術的日益創新，日本智能船舶的發展技術已達到一定的高度，實現了安裝應用。不僅如此，日本智能船舶項目團隊借助信息技術與互聯網技術特有的功能，將智能船舶應用平臺創設為IMO E-Navigation測試版，并規范、統一涉及的所有工作。此外，日本在智能船舶的研究領域中也大施拳腳，相繼推出了10多項國際標準研制，囊括了船舶通道、航行記錄、信息傳輸等領域，同時將智能船舶定義為“國際海事立法發展戰略中核心目”。如此一來，既能推動日本造船工業的發展進程，又能促進國家綜合實力與國際競爭力的提升。

對于中國來說，自互聯網、物聯網、大數據等技術手段在船舶行業中的應用，造船企業就予以其足夠的重視，同時認識到智能船舶對我國水運交通發展的重要性。在現實中，造船企業不僅積極開展科學技術與船舶之間存在的相互作用的研究，而且在2015年將海洋工程裝備和高技術船舶作為重要發展領域，這足以證明我國對智能船舶的重視程度。此外，隨著我國對智能船舶的重視程度日益提升，許多相關單位、專家和學院也躋身其中，如武漢理工大學、同濟大學、中國艦船研究院等，有了這些專家和學者的鼎力相助和不懈努力，屬于“中國制造”的智能船舶將會在不久的將來揚帆起航。

2? 智能船舶的相關技術

智能船舶的發展與所使用的技術手段有著密切的聯系，換言之，智能船舶的未來發展離不開技術手段的支持與維護。通過對智能船舶的深入了解發現，涉及的主要技術包括以下幾項：其一，信息感知技術。信息感知技術是指在各種傳感設備、網絡系統和信息處理器等技術手段的作用下，船舶可接收到來自自身或周圍環境的信息，以保證船舶的安全、穩定航行;其二，通信導航技術。通信導航技術作用于船舶上的各系統與設備之間，擔任著船舶與船岸，船舶與航標之間的信息交流工作，我們所熟知的通信方式有VHF、海事衛星、手機網絡等;其三，能效控制技術。能效控制技術作用于智能船舶的主要目的之一是控制船舶航速，使其存在的吃水、裝載量、航線等問題得到優化，將“綠色船舶”的發展目標變為可能;其四，自主航行技術。自主航行技術即無人駕駛，該技術所指的是利用智能化技術、控制技術等手段分析船舶獲取的信息，然后根據實際情況重新規劃航行路線和航速，從而使航行安全得到保證;其五，狀態監測與故障診斷技術。狀態監測技術是一種以監測設備振動發展趨勢為核心的監測預警技術，將其應用在智能船舶中，可對船舶的航行狀態做出準確的判斷，如是否處于穩定狀態或正在惡化，而故障診斷技術就是根據船體的運行路徑、狀態等分析是否處于異常狀態或故障狀態，并對造成故障的原因進行判定，如觸礁、撞船等。

3? 智能船舶的未來與發展

通過對國內外智能船舶的發展現狀及其技術手段的實際應用了解到，雖然一些技術理論和方法已經日漸成熟，并成為智能船舶研究中不可或缺的重要支持，但還有部分技術缺少實際驗證，將其應用在智能船舶研究中的時機還尚未成熟。從世界范圍內的角度來看，盡管智能船舶得到了相關領域的重視，實現了迅速發展，但距離預期目標還存在著一定的差距;從中國的角度來看，信息技術、船舶技術、科學技術的綜合發展提高了國家及相關領域對智能船舶的重視程度，但在具體的研究和發展中還存在著各種各樣問題和缺陷，比如說缺少對大數據的分析利用，無法從中獲取有價值的信息;對相關理論和技術的研究不夠深刻;將智能船舶的研究重點放在海洋行駛上，缺少或沒有對內河復雜的條件進行研究;并未根據自身的發展所需參考或借鑒國外先進的技術等等。

針對我國智能船舶在發展中存在的問題，相關部門及專家除了要對信息感知、通訊導航、自動控制等技術手段進行管控外，還要致力于解決自身存在問題，善于利用大數據提供的各項信息，詳細分析后進行合理的運用;加強對理論知識和操作技術的研究;革新研究理念，改變研究方向，注重對內河復雜地形條件的研究;吸收借鑒英國、美國等西方國家先進的智能船舶技術，然后結合自身的實際情況予以有效的利用。只有加大對智能船舶的研究力度，對其涉及的技術手段進行滲透的研究，才能夠在未來的某一天實現智能航行、智能船體、智能機艙、智能貨物管理的各項目標。

4? 結語

綜上所述，計算機、互聯網等技術手段作為人類邁向智能化領域的敲門磚，有著不可估量的作用，若是將相關技術應用在智能船舶的發展中，不但可以指明船舶行業未來的發展方向，實現其長久發展，對世界范圍內的水路運輸行業的蓬勃發展也有著十分重要的促進作用。

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