智能船舶技術發展與趨勢簡述

譚兆凱

摘? 要：智能船舶將人工智能技術、現代通訊技術以及傳統制造技術進行有機融合，增強了航行以及船舶設備的自動化與智能化程度。本文主要總結了智能船舶當前的關鍵技術，包括信息感知技術、航線規劃技術、通信導航技術、監測診斷技術、能效控制技術等，同時總結了智能船舶的航行智能化、設備智能化等發展趨勢，智能船舶的性能將越來越完善，航行安全性也將逐步增強。

關鍵詞：智能船舶;技術;趨勢;發展

當前航運業與造船業朝著智能、綠色、安全的方向進行發展與轉型，智能制造也是船舶制造領域中的熱門話題，船舶制造企業加大了對智能技術的應用力度，以此來開發出優質的船舶以及配套設備。現探討智能船舶技術的發展情況以及未來發展趨勢。

1智能船舶的技術發展與應用

智能船舶設計與制造過程中，需要綜合應用物聯網、通信技術、傳感技術與計算機等技術，以自動化的方式對船舶本身、航運物流、海洋環境以及港口等相關數據進行感知與采集，智能船舶中還應用了大數據處理技術、自動控制技術與計算機技術，實現對船舶的智能化保養、維護、管理與運行[1]。

1.1信息感知技術

運用傳感網絡與傳感裝置，可直接采集船舶及其所處環境的數據與信息，進而作出航行決策，增強船舶運行的安全性。具體可全面感知船舶機艙情況、船舶所處的位置以及航行速度、貨艙中的各種設施運行情況以及駕駛室的具體航向;在對船舶周邊環境信息進行感知時，能夠精準地感應目標位置、水流速度、水的深度、天氣狀況以及附近障礙物的實際位置。

1.2航線規劃技術

智能船舶技術體系中的技術能夠為船舶提供航行效率更高、航行過程更加安全的航線規劃方案。智能系統可對船舶所在水域實施實時化監測，獲取周邊行船數據、水流狀態以及海上交通狀況，從而助力船舶躲避航行環境中的阻礙，以智能系統支持船舶駕駛人員作出正確選擇。

1.3能效控制技術

為了實現綠色航行目標，應挖掘能效控制技術的應用價值，最大限度提升船舶的能效，控制航行期間的各種溫室氣體的排放量。將綠色船舶與綠色船舶理念進行有機結合，依靠智能平臺掌握船舶本身重量、海洋環境、EEOI、轉速以及吃水深度之間的關系，結合經濟效益、燃料消耗以及航線特征，提供優化航速的方案。

1.4通信導航技術

在無線通信網絡的支持下，船舶助航設備與導航系統、水上岸站與船舶導航系統、通信設備與傳感設備等不同系統之間可進行數據交換活動。移動通信網、海上通信衛星以及專用型海上導航通信網絡系統都是智能船舶所使用的重要通信導航技術[2]。在通信導航過程中，船舶能夠按照航天器預設的路線進行航行，導航技術在航跡引導、確定導航方向、計算航跡曲線以及選擇航線等方面也有重要應用。

1.5監測診斷技術

船舶上的設備使用狀態對于其航行的安全性有著決定性的影響，因此需要充分利用監測技術，實現對船舶設備設施的監測，掌握設備的運行狀態，及時對設備設施進行干預[3]。船舶設備受到惡劣運行條件的影響可能會出現故障問題，面對出現異常情況的設備，可通過智能診斷技術，在不分解設備的前提下，完成故障識別的工作。結合設備負載變動與常年故障特征，解耦相關信號，分離與篩選有用信息，智能船舶能夠對信噪比極低的故障信號進行捕捉，根據損傷信號以及噪聲規律，來判斷故障位置與程度，預測故障發展情況。

1.6預警救助技術

海上交通事故的危險度極高，尤其是擱淺、碰撞等事故，不僅會造成經濟損失，甚至還會導致人員傷亡。當危險事件出現后，智能系統可以監測船舶當前的航行姿態，并對船舶內部人員發出預警信號，同時將求救信號發送給周邊船舶，從而加快搜救效率。這種先進的救助預警技術不需要過多地依賴人力，能夠及時對事故作出反應。

2智能船舶的發展趨勢分析

2.1發展階段

智能船舶在發展過程中，對于智能技術的應用需求逐步增加，在第一個發展階段，智能技術僅在數據分析與遠程監測中發揮作用，隨著智能技術成熟化，其在智能船舶中的應用范圍也在持續延伸，與岸線中心實現了相互連接，能夠促進船舶航行的節能化、環保化與安全化;進入第三階段后，能夠在前一階段的基礎上與船岸信息實現無縫連接，從半自動化導航發展至動態化實時導航，同時還能夠在港口作業、船期安排等工作中發揮作用;最后一階段則要實現無人駕駛以及全自動化物流與裝卸貨物。

2.2發展趨勢

2.2.1航行智能化

智能船舶在未來的發展過程中，將繼續提升航行過程的智能化程度，對當前的環境感知設備、導航設備以及各種自動化設備進行升級。以物聯網與大數據技術為基礎，打造信息系統，提供自動控制與自動導航的功能，即使沒有人員進行操控，系統也能夠根據預設指令，完成環境監測與運行狀態監測工作，降低人力成本，增強安全保障，同時也為未來的無人駕駛系統研發與推廣應用做好技術準備。

2.2.2船舶設備智能化

當前遠洋與沿海船舶的智能化與自動化發展速度較快，而內河船舶自動化還受到通訊設備與岸基支持設備的限制，設備本身的集成化與網聯化程度仍有提升空間。因此在未來的智能船舶發展過程中，需要針對設備實施相應的升級與優化工作，滿足船岸信息共享需求，引入更多智能化設備。

2.2.3新能源船舶智能化

低碳化、綠色化也是現代船舶的重點發展，在升級智能船舶時，需要針對新能源型船舶進行有針對性的升級與優化。比如采用蓄電池動力與混合動力的船舶本身的排放量比較低，運用電力推進技術后，其可靠性得以增強，功率冗余需求也能夠得到滿足，同時船舶還具有更好的操作性能。智能技術與新能源技術融合同樣是智能船舶的重要發展方向。

3結論

智能船舶的發展前景極為廣闊，盡管還處于初級發展階段，但是其技術水平不斷提升，尤其是核心技術手段已經提供了良好的應用效果。在未來的發展過程中，需要著重關注智能船舶的基本功能體系，繼續實施智能化升級與改造，完善船舶管理體系，實現對船舶安全、環保、節能的有效保障，同時還應關注船舶基礎技術，提高船舶配套件以及核心部件的質量，以此支撐船舶智能化發展。

參考文獻

[1]嚴新平，劉佳侖，范愛龍，馬楓，李晨.智能船舶技術發展與趨勢簡述[J].船舶工程，2020，42（03）：15-20.

[2]劉昌勇.智能船舶技術發展與趨勢簡述[J].中國水運，2021（07）：83-85.

[3]馮佳培.隨著遠程通信技術、大數據、人工智能等的發展，‘智能船舶’必將成為航運業未來的發展趨勢[J].中國遠洋海運，2020（05）：47.