综合船桥系统分析研究
_国外综合船桥系统研究与发展_国外综合船桥系统研究与发展
总第157期2007年第1期 舰船电子工程Ship E l ec tronic Enginee ri ngV o.l27N o.1 37 国外综合船桥系统研究与发展*刘 强1) 邱太琪2) 许江宁1)(海军工程大学导航工程系1) 武汉 430033) (海军902厂2) 上海 200083)摘 要 综合船桥系统(I BS)是在组合导航系统(I N S)基础上发展起来的一种船舶自动航行系统,是船舶自动化的重要组成部分。
综合船桥系统的主要使命是实现船舶高度自动化,提高航行的安全性、经济性和有效性。
回顾I BS的产生背景,分析其功能结构,阐述IBS的研究现状,探讨IBS的发展前景。
关键词 综合船桥;电子海图;组合导航;智能船桥中图分类号 U675.731 概述早期的航海导航以航海人员为中心,导航设备种类少、功能单一且缺乏统一合理的布置和有机的结合,不但没减少事故,由于信息太多且分散、人工处理能力有限,极易出错,反而增加了事故发生的可能性。
随着航运业的发展,人们逐渐认识到船舶安全高效航行、航行自动化的重要性。
另一方面,计算机、自动控制、多信息融合、网络传输、人工智能等技术的发展及其在船舶中的运用以及各种现代电子航海仪器设备的不断发展和成熟,为船桥系统的综合化和船舶导航自动化提供了强大的技术支持,从而推动了综合船桥系统的出现。
I BS是继I N S之后发展起来的一种新型的海上自动航行系统。
它与I N S的不同之处在于I BS 将船舶作为控制对象,是船舶导航自动化的一个重要组成部分。
I BS采用系统设计的方法,将船舶上的各种导航设备(如罗经、计程仪、GPS、惯导等)、避碰雷达、电子海图、操舵仪等有机地结合起来,为驾驶人员提供了更高精度的导航信息,并在此基础上实现了船舶航行管理、航行计划、船舶自动识别、轮机监控、自动监测和报警等功能,实现了船舶航行的自动化,提高了航行的安全性、经济性,在船舶行业得到普遍认可并得到广泛应用,是21世纪船舶导航的主要发展技术之一。
综合船桥系统对船舶航行安全的影响
综 合 船 桥 系统 是 将 船 上 的各 种 导 航 设 备 、船 舶 操 作 控制 设 备和 雷达 避碰 设 备通 过 网络有 机结 合 起来 ，利 用 计 算 机 、 现代 控 制 、信 息 融合 等 技 术 实 现 其 功 能（如 图 １），独立 设 备 的损坏 ，应不 影 响其 他子 系统 的工作 ， 并 在 雷达 、ＥＣＤＩＳ及 Ｃｏｎｎｉｎｇ上 采 用 多功 能显 示 系统 ， 在 每 一 个工 作 站上 随 时 可 以进 行 功 能切 换 。 由于 对 ＩＢＳ 的设 计 要 求没 有 形 成 统 一 的标 准 ，但 符 合 国 际海 上 人 命 安全 公 约 的综合 船桥 系统 组成 需包 括 ：ＥＣＤＩＳ、中 央 驾 控 、 雷达 、 监控 报 警 系统 。 ｌＢＳ另外 配 有辅 助 导航 定 位 的设 备 如 全球 定 位 系统 ＧＰＳ／ＤＧＰＳ、 磁 罗 经 和 电罗
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冀 徐东星 ，范 少勇
船 舶 的 航 行 安 全 一 向是 海 上 运 输 的 热 点 问 题 。 近 年 来 ， 随 着 航 海 科 学 技 术 的 发 展 ， 综 合 船 桥 系 统 （Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｂｒｉｄｇｅ Ｓｙｓｔｅｍ ，ＩＢＳ）以一 种新 型 的导航 设 备在船 舶 安全 航行 方 面起 到 了重 要 的作 用 ，是 一种 利 用现 代 电子 信 息技 术将 各种 定位 仪 、雷达 、 自动 识 别 系 统 （Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ，ＡＩＳ）、 自动 雷 达标 绘 仪 （Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｒａｄａ ｒ Ｐｌｏｔｔｉｎｇ Ａｉｄ，ＡＲＰＡ）、 全 球定 位 系统 ／差 分全 球定 位 系 统 （Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ／Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ ， ＧＰＳ／ ＤＧＰＳ ）、 电子 海 图显 示 与 信 息 系统 （Ｅｌｅｃｔ ｒｏｎｉｃ Ｃｈａ ｒｔ Ｄｉｓｐｌａｙ ａｎｄ Ｊｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ ，ＥＣＤＩＳ）及 数 字 自动 舵连 接 起来 ，组 成船 舶 自动 航 行系 统 ，在 保 障航 行 安全 问题 上 要优 于 各个 单独 使用 的 设备 。 它作 为船 舶 自动 化 的 一个 重要 组成 部 分 ， 已经 普遍 安 装于 商船 、 渔船及 军 舰 等各 类船 舶上 ，实现 了船 舶 的导 航 、航 行 管理 、 自动 识 别等 功 能 ，可 以 自动 获取 船舶 周 围 的航 行 环境 信 息 ， 减 少 了驾驶 员频 繁 的操 船和 工 作 负担 ，给驾 驶 员做 出正 确 的操 船决 策 留有 了充 足 的时 间 ，船 舶航 行 的 安全 性 、 经 济性 和 有效 性得 到 了提高 。 但是 盲 目信 赖 综 合船桥 系 统 ，也 会给船 舶航 行 带来 安全 隐患 。
中型船舶综合船桥系统开发项目可行性报告剖析
中型船舶综合船桥系统开发项目可行性报告一、立项的背景和意义综合船桥系统IBS（Integrated Bridge System，又称综合航行系统，自动化航行系统，集成船桥）是采用系统设计的方法，将置于船舶桥楼驾驶室里有着独立作用的各种导航、操作控制和雷达避碰等设备有机地组合起来，对导航、驾驶、机动航行、航行管理、航线计划、避让、轮机监控、自动监测、自动报警等功能实施控制，成为一个具有多种功能的集成电子系统，简称综合船桥。
综合船桥系统IBS应能将导航、通信、机舱自动控制、货物装卸作业操纵等各种功能集于一体，一名值班驾驶员便可完成上述各种任务，因此也被称为单人船桥（One-Man Bridge）。
IBS系统的主要特点是具有完善的综合导航、自动操船、自动避碰、丰富的图形界面、通信和航行管理控制自动化等多种功能，以最少的人力、最低的燃料消耗，实现船舶航行的高度自动化，提高航行的安全性、经济性和有效性。
自20世纪80年代中期以来，我国造船业一直保持稳步增长的态势，特别是最近几年我国造船业高速增长，我国已成为世界第二造船大国。
但目前国产设备的装船率还不到30％，距离真正意义的造船大国还有较大的差距。
另一方面，海运业的发展，船舶安全航行需要有更好的船舶自动化设备作保障。
安全避让是保障船舶航行安全最重要也是最复杂的一个问题,也是令船东及船员最关心最头疼的问题。
虽然导航设备功能不断增加、性能不断提高,但是船舶碰撞、搁浅、触礁等事故仍屡有发生，造成巨大的经济损失、严重的海洋环境污染以及人员伤亡。
大多数海难事故都与值班驾驶员操纵不当、了望疏忽、违章等人为因素有关，再加上能见度不良以及由于疲劳造成值班人员精力不集中从而导致形势判断不准确、采取措施不及时等因素，说明人为失误是产生事故的主要原因。
为了彻底解决人为失误造成的事故，研究和开发避碰专家系统是IBS系统的一个重要课题。
进入21世纪，中国船舶工业技术得到了快速发展，但我国造船业自动化技术相对落后，本土化船用设备装船率较低，这些都已成为制约我国成为世界造船强国的瓶颈问题。
综合船桥系统
IBS
3、数字式自动舵
能对船舶装载、航速及风、流、浪等航行环境变化，联机实时辨识出 变化后的船舶操纵运动数学模型及干扰模型，并以此自动改变操舵规 律。自适应数控舵具有滤波与自适应能力，控制精度高，操舵次数少， 经济效益高等优点。
三、工作原理
通过电气组合和机械组合将船舶众多内外设备和系统 组合在一起，进行综合处理与控制。
4）高速数据通信网络NIU-Network Information Unit:： 原用 SeaNet 记号 数据通信网络，现可进Internet网。 5）数字化仪Digitizer ： 用于人工输入海图信息。 6）标绘仪Plotter ： 用于绘制数字地图；检测EC库容量；在纸海图上标绘船位； 任意缩放、 局部放大、选择投影方式；选择海图投影坐标。 7）打印机：实时数据记录，航线航行数据硬copy.
INS
IBS
（二）主要功能
3. 避碰 Radar/ARPA，AIS，遵照避碰规则避让 4、航线设计
★ 经济航线 ◆ 恒向线 ◆ 大圆航线 ◆ 混合航线 ★ 气象航线 5、Radar/ECDIS overlay
★ 雷达图像叠加 ECDIS ★ ARPA 目标叠加 ECDIS
INS
IBS
6、电子海图
IBS
1.3 综合驾驶台系统
（IBS —— Integrated Bridge System）
1-3-1
1、什么是IBS？
IBS 概述
集导航、监控、管理、显示于一体的智能化、网络化的综合航行管 理系统。它通过相互连接以集中使用来自工作站的传感器信息、命 令或控制，其目的是提高操作人员管理船舶的安全性和效率。
IBS
2、航行管理子系统组成及主要性能
1） 航行工作站NWS－Navigation Working Station 用微机、彩显，
综合船桥系统自动化发展前景探讨
现在， 我们希望现代综合 船桥包括所有功能， 从基 本的航 线计 划 、 迹标 绘 和雷 达 功 能 到 （ 人值 守 机 舱 航 无 内的） 机器监视、 通讯 、 货物 处理、 压载、 稳定和安全， 以 及 报警 等 。 现代综合船桥是按照人机工程学设计 的中心控制 台（ 船舶 控制 中心 ） 。
定人为因素在大小事故中所起的作用。 船桥 操作 员 可 能 重 复 犯 许 多 不 同类 型 的 错 误 ， 它 们会影响船舶的安全性和它的周 围环境。假如操作员 试图做正确 的事情 ， 按错 了旋 纽， 却 就会发 生激励 错 误； 假如操作员误解 了他所接收 的信息． 就会发生理解 错误 ； 假如起先决策正确， 实行时却 又变更， 会发 而 就 生决策 错误 。这些 错误 类 型 的 发 生可 能 由于 身体 不 适 或劳 累。 也可 能 由于 人 机 接 口的 设 计 缺 陷 。 由于 信 息 不足。 我们很难察觉设计缺陷或软 、 硬件限制。 如果操作员天生就不合格， 或者尽管他很有能力， 但 由于劳累而不适。 或者对他 的培训不够， 他就有可能 作出错误决策。相反。 尽管他很有能力 、 健康且经过了 培训 ， 由于不 合理 的动 机 ， 仍 然可 能 会 有 意 做 错事 但 他 例如 。 由于 不 耐 烦 或 航 运 公 司 在 时 间上 对 他 的 压 力， 操作员可能不愿意在大雾中降低船舶速度。
器维护减少 了， 船上 只需 要搭载一名工程师。为其它 任务 引进 的 自动 化 系 统 进 一 步 减 少 了 船 员 ， 些 任 务 这 包括 舱 口盖 启 闭 自动 化 ， 泊操 作 的改 进 和船 桥 对 货 系 物 的监视 （ 守器 执行 的 另～项 工 作） 值 。 在考 虑 减少 船 员人 数 时 ， 要 的标 准 是 应 确 保 船 主 舶 安全性 、 有效性 、 护性 和可 靠性 不 会降 低 。 维 既然如 此 。 船舶 的设 计 和 装 备 就 应 使 船 员 人 数 的 减少 与工 作 负担 的 同等 减 少 相 适 应 ， 时 发 生 事 故 和 同 设备故障的可能性也不会增加。船员应该得到关于设 计 变化 和操 作过 程变 化 的 足够 培 训 。在 试 图 改变 船 舶 设 计和 操作 时 ， 不仅要 考 虑 减 少船 员 人 数 ， 要把 它 当 还 做改进船舶效率 和安全性 的机会。因此， 必须深入考 虑 下列领 域 ： 航性 ， 括稳 定性 、 度 和水 密 性 ； 行 适 包 强 航 和 操纵 ； 货物 操 作 、 理 和 监 管 ； 泊 ； 防 灭 火 ； 身 处 系 消 人 安全、 救操作、 营 弃船 以及 污染 控制 。 历史上。 对紧急情况 的处置需要大 量劳力。人 员 配备 最小 化 的船舶 能够 负责 海上 营 救 吗 ？营 救 需要 多 少 人 ？船 上应 该 留多少 人 ？ 救生 艇 的 下水 和 回收也 需
船桥系统（IBS）
一、综合船桥系统（IBS）概述文章来源：中国船员招募网点击数：273 更新时间：2011年11月01日随着世界海运事业的发展，船舶数量越来越多，船舶朝大型化、高速化方向发展，船舶的航行安全显得越来越重要，这客观上推动着船舶导航与自动化驾驶技术的发展。
为了提高船舶导航的效率、可靠性和安全性，早期独立工作的导航设备渐渐综合集成一种新型的船舶自动航行系统——综合船桥系统(IntegratedBridge System)。
目前的集成驾驶台系统主要是对现有的各种设备的组合、信息的综合显示以及简单的航行管理（Voyage Management），对便于驾驶员观测，减轻其工作负担起到一定的作用。
未来的集成驾驶台系统中更加强调认知集成（Cognitive Integration）而不仅仅是设备的集成，集成驾驶台系统中将包括更多的传感器，数据融合技术（Data Fusion）将对来自众多的传感器的测量数据进行综合处理有很大帮助。
专家系统（Expert System）为自动航行和自动避让提供了有力的手段。
人工神经网络（ANN），遗传（GA）算法，以及模糊控制理论的不断发展和成熟，也将为集成驾驶台系统提供更多的理论工具和控制算法。
集成驾驶台系统将更加强调信息的深层次处理，充分发挥计算机的快速计算和推理能力，起到态势分析、危险评估、决策支持，智能导航，自动驾驶的作用。
总之未来的集成驾驶台系统成为集导航（定位、避碰）、控制、监视、通信笔货物管理于一体的船舶综合管理系统，更加重视信息的集成，如LITTION MARINE SYSTEMS将其下一代集成驾驶台系统命名为综合船舶信息系统-ISIS（Integrated Ship Information System），并逐步朝着船舶自动驾驶、自动避让以及自动靠离码头的智能化和全自动化的方向发展。
综合船桥系统IBS(Integrated Bridge System)是在综合导航系统INS(Integrated Navigation System)的基础上发展起来的一种新型、功能更强的海上自动航行系统。
船舶动力系统的性能分析及优化设计
船舶动力系统的性能分析及优化设计船舶是人类利用海洋、河流等水域进行物资运输的最主要工具之一，因此，船舶动力系统的性能是至关重要的。
船舶动力系统的性能可以通过多种因素影响，例如船体设计、推进系统设计、燃料消耗等。
在本篇文章中，我们将探讨船舶动力系统的性能分析及优化设计，以提高船舶的经济性和环保性。
船体设计船体设计是影响船舶动力系统性能的关键因素之一。
船体设计不仅决定了船舶的速度，还影响了推进系统的性能和燃油消耗。
船体的水动力性能是决定船舶速度的重要因素。
水动力性能的优化可以使得船舶获得更高的速度，从而减少燃油消耗。
船体设计的改进可以包括减小阻力、减少船舶重量和改进外形，这些措施都有助于提高船舶动力系统的性能。
推进系统设计推进系统是船舶动力系统的核心部分。
推进系统的设计可以影响船舶的速度和燃油消耗。
推进系统的性能取决于推进器的选择、工作载荷和马力等因素。
要优化推进系统的设计，需要考虑到船舶航行环境和工作条件。
例如，对于需要快速启动和制动的船舶，液力传动器是一种较好的推进系统选择。
对于需要稳定、高效的推进系统，使用柴油机或气轮机等内燃机是比较经济的选择。
燃料消耗燃料消耗是影响船舶经济性和环保性的重要因素之一。
船舶动力系统的燃油消耗可以通过设计、航行计划和船员的行为来优化。
在设计方面，船体和推进系统的优化可以降低燃油消耗。
在航行计划方面，优化航线和速度可以减少燃油消耗。
在船员行为方面，加强培训和规范操作可以降低燃油消耗并延长设备寿命。
结论综合以上内容，船舶动力系统的性能分析及优化设计是提高船舶经济性和环保性的关键。
船体设计、推进系统设计和燃油消耗都是影响船舶动力系统性能的重要因素。
船舶动力系统的优化设计需要考虑到船舶航行环境和工作条件，并且需要加强船员培训和规范操作以提高船舶动力系统的性能。
烟大铁路轮渡系统综合能力的研究
项目 列车分 组转场 及编组 "&* + 车列 上下 船 ,#* ’ ,#* ’ " ! % 绑扎与上 下船不平 行作业 渡轮靠 泊及相 关作业 渡轮离 泊及相 关作业 $() 作业 总时 间 -&* "-* ’
#$ ! " 海上航行时间测算 （表 # 、 表 &）
表 #" 烟台至大连航行时间
南港 系泊区 南港调头水域边界至码头前沿 & 港内 调头区 调头水域 段 港内段 南港航道起点至南港航道终点 加速段 南港航道起点至南港海上航线起点 ’ 海 峡 段 海上 航行
北港为34时间南港港内北港港内系泊区南港调头水域边界至码头前沿调头区调头水域港内段南港航道起点至南港航道终点加速段南港航道起点至南港海上航线起点海上航行南港海上航线起点至北港海上航线起点减速段北港海上航线起点至北港航道起点港内段北港航道起点至北港航道终点调头区调头水域系泊区北港调头水域边界至码头前沿34时间北港港内南港港内系泊区码头前沿至北港调头水域边界调头区调头水域港内段北港航道起点至北港航道终点加速段北港海上航线起点至北港航道起点海上航行北港海上航线起点至南港海上航线起点减速段南港海上航线起点至南港航道起点港内段南港航道起点至南港航道终点调头区调头水域系泊区南港调头水域边界至码头前沿进出港与靠离泊辅助作业时间的比较分析丹麦希茨哈尔斯港渡轮从口门进港调头至联系桥对接完毕约车客上下船装卸时间为渡轮离泊并穿过口门
) ) 通过能力按下式计算 & ++" # ’ $固 ! "（ & # !） $总 式中 ) !— — —每昼夜车站通过的列车对数； !— — —空费系数， 一般取 ". & ； — —机车固定作业时间， 取 &"" 01/； !$固 — $总 — — —& 对列车在轮渡站的总时间 （ 01/） ， 当渡 轮作业时间大于 铁路作业时间时， 取渡 轮作业时间； 当铁路作业时 间大于渡轮 作业时间时， 取铁路作业时间。 根据 以上数据 计算， 四突堤站 通过能 力为 &(. * 对6 7。 #$ # ! 北港羊头洼站通过能力 根据羊头洼站址的地形情况， 本站采用到发场与 待渡场纵列设置， 待渡场紧靠轮渡栈桥， 到发场设于待 渡场长岭子端， 两场之间设 ! 条走行线， 轮渡站到发场 设到发线 + 条， 其中 ! 条主要为上船列车到达线， !条 主要为下船车列出发线。为了灵活使用线路， 每条到
综合船桥系统的应用与发展
中外船舶科技２００７年第３期综合船桥系统的应用与发展王淑瑛（中船重工集团公司７０７研究所九江分部江西九江３３２００７）摘要：本文首先描述了美国海军综合船桥系统，叙述了该系统在各类舰船上的应用；然后论述了该系统采用的关键技术，最后阐述了未来船桥系统的发展和展望。
关键词：综合船桥；系统技术；装船应用；关键技术；发展展望综合船桥系统是人员、设备和程序的结合，用以实现船桥所要求的全部功能，这些功能包括导航、机动、通信、监视、管理和安全等等。
该系统被简称为ＩＢＳ（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＢｒｉｄｇｅＳｙｓｔｅｍ），是继综合导航系统ＩＮＳ（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＮａｖｉｇａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ）问世之后发展起来的海上自动航行系统。
它的问世使延续了几个世纪的导航技术，让位给了综合船桥系统技术，也给船舶导航领域带来了一场变革。
这场变革也对世界各国的船舶工业，包括军船、商船、民船和游船产生了深远的影响。
１导航－几个世纪的传统技术导航被描述为一门科学或一门技术。
称其为科学，是因为它涵盖了仪器、方法、数学等技术的发展和应用；称其为技术，是因为它包含了对这些工具的熟练使用和在使用中获得信息的应用和解释。
大量的工作需要借助精密仪器和精确的数学用表来完成，而且，在进行了观察和计算之后，在确定了“船舶位置在海图某一点上”时，老练的航海家就可以进行一次判断性测量了。
而目前这一过程在很大程度上已由ＩＢＳ系统自动地完成了。
任何一个曾在海上航行的船桥了望人员都会很容易地注意到综合船桥系统技术以及相对于传统的人工方式的导航和领航技术的先进性。
在传统操作中，需要用较长的时间将罗经的方位、雷达测量的距离、电子测量或者天空观察出的位置变换成标在海图上的航线。
到目前为止，航海者时刻用眼睛盯着那些过时图像，然后，再用船位推算法对航向和速度进行估计以显示实时状态，这样的方法已经过时了。
对现代综合船桥系统来说，从船舶电子传感器，包括平台罗经、计程仪、卫星导航接收机、雷达以及其它设备传递来的数据信息可被自动地接收，然后，再直接送到计算机，并立即转换成彩色电子海图显示的船舶位置、实时状态的单一的综合图像。
船-桥碰撞研究的现状、问题和对策
• 国内外研究概况及发展趋势
− 国际上关于船桥碰撞问题的系统研究开始于20 世纪80年代初。
IABSE（International Association of Bridge and Structural Engineering）于1983年在哥本哈 根召开了一次国际会议讨论此问题，这是对船桥碰 撞问题的第一次研讨会。 1991年IABSE发表了《交通船只与桥梁结构的相互影 响》。 1993年IABSE出版了“船舶碰撞桥梁”专册。
（4）桥梁防船舶撞击设计方法研究
美国于1991年出版的AASHTO指导规范，该规范 对大桥的防撞设计推荐了三种方法： 方法Ⅰ：一种带有猜想性质的简单方法，适用 于浅水航道、以驳船运输为主的情况； 方法Ⅱ：一种根据概率论提出的风险分析程 序，用于确定桥梁结构合适的船舶撞击设计荷载， 通过桥梁倒塌概率及风险准则的比较来校核桥梁结 构的强度； 方法Ⅲ：基于费效比的方案优选方法，适用于 航道极宽、多座桥墩有被撞可能的情况。
中、美、欧规范船撞桥条款的简要比较
•三峡库区船桥碰撞规律、防撞措施设计与
预警系统研究概况
项目研究的主要目标：
研制三峡库区船桥碰撞风险评估系统，及相应的船 桥碰撞数据库和可接受风险标准，提出桥区水域船桥避碰引航和操纵方案； 研制适合于三峡库区高水位落差特点的桥墩防撞装 置，在三峡库区跨江特大桥上应用主动防撞+被动防 撞相结合的综合防撞设施，实现对桥梁、船舶的双 重保护；
船撞桥事故
船撞桥事故增长
广东九江大桥运沙船撞击桥墩事件
2007年6月15日， “南桂机035”轮从佛山高明开往顺 德途中偏离主航道，触碰九江大桥非通航孔的桥墩，造成九 江大桥三个桥墩倒塌，其所承桥面约200米坍塌，“南桂机 035”轮沉没，有4辆汽车坠入河中，造成9人失踪。 倒 塌 前 的 九 江 大 桥
综合船桥系统通讯网络设计
天津航海
２ １ 年第 １期 ０１
综 合 船桥 系统 通讯 网络 设 计 冰
张 崇猛 宋超 周 志永 郑 荣 才
（ 津航 海仪 器研 究所 天 天 津 ３０ ３ ） ０ １１
摘
议 。
要： 综合船桥 系统通信网络是船舶 自 动化 系统的核心组成部分。文章在研 究国外
船桥 系统 网络通 信技 术 的基础 上 ， 重点探 讨 了综合船 桥 系统 网络 体 系结 构 以及 相 关 的通 信协
２ 中层 网 络 为 ｌＭ ｌ０ ｌ０ Ｍ 自适 应 交 换 ） ０ ／ ０ ０Ｏ
数据分配系统和多种导航传感器 （ 如罗经、 Ｐ 、 Ｉ Ｇ ＳＡ Ｓ 等） 进行有机地组合 ， 实现 了船舶导航 、 驾控 、 避碰 和安全管理等功能的综合集成 ， 最大限度地提高 了 船舶航 行 的效 率 和安全 性 。 由此 可见 网络 技术是 综
中华 人 民共 和 国 科技 部 支 持 项 目 。 目号 （０ ６ Ａ ０ Ｄ ４ 项 ２０Ｂ Ｇ ３ ０ ）
收稿 日期 ： １ ２—１ ２ ０—１ ５ ０
为满 足系 统 对 外 通 信 要 求 ， 线 接 入 网 由 Ｉ— 无 ｎ
作者 简介 ： 张崇猛 （ ９ ５一） 男 ， １７ ， 山东 省人 ， 高级 工程 师 ， 主 要从事舰船 总体设计工作 。
Ｉ Ｅ ８ ２ ３以太 网的 帧 格式 ， 向后 兼 容传 统 的 网 Ｅ Ｅ ０． 可
络 通信 介 质 ， 支 持 通 过 Ｃ ＭＡ Ｃ 协议 的全双 工 并 Ｓ ／Ｄ
和半 双工传 输 。
为了保证网络高速 、 可靠运行、 支持海图数据、 雷达视频图像、 Ｒ Ａ目标 、 ＡＰ 各类导航数据及监控数 据的实时传输要求 ， 同时可与船舶各部门子网互联、
综合船桥系统IP雷达设计
信和数据 复用。常规 的导航 雷达天线输 出的是模拟视
频和控制 信号，无法实现 网络 复用 。通过设 计能够输
出网络化雷达数据的 Ｉ Ｐ雷达 ，以满足综合船桥系统 的
可பைடு நூலகம்性要求 。
集航海 导航、船舶 驾控及 辅助决策于一体 的信 息化 、 自动化 航行系统 ，它采用控 制技术和信 息技术将船舶 航 行时的环境信息 、状 态信息与控制信 息进 行高度综 合 ，从而实现船舶航行的信息化和 自动化【 １ ］ 。
综合船桥 系统 Ｉ Ｐ雷达设计
张礼 伟 ， 韦志 恒
（ １ ． 海军驻天津航海仪器研究所军事代表室， 天津 ３ ０ ０ １ ３ １ ； ２ ． 北京海兰信数据科技股份有 限公司，北京 １ ０ ０ ０ ９ ５ ）
Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ ｌ Ｐ Ｒａ ｄａ ｒ ｆ ｏ ｒ Ｉ ｎｔ ｅ ｇ ｒ ａ ｔ ｅ ｄ Ｂｒ ｉ ｄｇ ｅ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ
Ｚ ｈ ａ ｎ ｇ Ｌ ｉ ｗｅ ｉ ， Ｗｅ ｉ Ｚｈ ｉ ｈ ｅ ｎ ｇ ２
（ １ ． Ｎａ ｖ ｙ Ｒ ｅ ｐ ｒ ｅ ｓ ｅ ｎ ｔ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ Ｏ ｆ ｉ ｆ ｃ ｅ ａ ｔ Ｔ ｉ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｎａ ｕ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ， Ｔ ｉ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ ３ ０ ０ １ ３ １ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ； ２ ． Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ Ｈｉ ｇ ｈ ｌ ａ ｎ ｄ ｅ ｒ Ｄｉ ｇ ｉ ｔ ａ ｌ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｃ ｏ ． ， Ｌ ｔ ｄ ． ， Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ ０ ９ ５ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
泉州海洋学院“育航号”教学实习船一人桥楼综合控制系统研究
第2卷第11期2020年11月智能建筑与工程机械Intelligent Building and Construction MachineryVol.2No.11November2020工程机械与智控泉州海洋学院“育航号'教学实习船一人桥楼综合控制系统研究▲黄建伟1,黄艳玉2,郑春明彳(1.福建船政交通职业学院，福建福州350007；2.泉州师范学院，福建泉州362000；3.泉州海洋职业学院，福建泉州364402)摘要：本文在研究一人桥楼基本设计要求基础上，围绕泉州海洋学院的教学实训油化实习船"育航”号的实际情况，对一人驾驶室布置和综合桥楼系统配置进行研究，以期为相关设计提供参考。
关键词：一人桥楼；基本设计要求；驾驶室布置；综合桥楼系统中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号:2096-6903(2020)11-0064-030引言为进一步满足海洋学院船员教育、培训扩容与资质提升等需求，提高办学质量，扩大办学影响力，学院蔡天真董事长斥资数百万元从天津为学院购买了“中石海油1号轮”油轮船。
2017年1月6日，这艘油轮实训船从天津滨海新区码头出发，途经渤海、黄海、东海等海域，航行1150海里平安到达泉州祥芝港。
这艘实训船将通过大型拖车运载的方式载往校水上训练基地，经大规模的改良和修缮后供海上专业学生实训及特种船培训之用。
汇丰油1号(原中石海油1)是泉州海洋学院新近购买用于教学培训的一条供油船，船长49m,型宽9.2m,型深3.5m，总吨位469t,净吨位262t,是由江苏润扬船业有限公司于2008年5月28日建造，配备2台主机，功率110.3kW o图1为中石海油1号在船厂进行前期施工。
图1改造前中石海油1号收稿日期：2020-10-01人基金项目：福建省教育厅中青年教师教育科研项目基金(2017年)(JAT171227)作者简介：黄建伟(1983—),男，福建泉州人，硕士研究生，讲师、工程师，研究方向：船舶工程、船舶智能制造及船舶仿真。
科技成果——综合船桥系统
科技成果——综合船桥系统技术开发单位中国船舶重工集团公司第七〇七研究所技术概述该技术产品突破电子海图基础数据跨平台关键技术，解决了海洋地理信息融合应用与共享难题，研制出具有完全自主知识产权的多源异构海图基础平台。
提出了基于专家知识和操舵控制人员成熟经验的仿人控制算法，成功解决了复杂海域、海况航迹航向控制难题，研制出通过了C类（最高标准）航迹控制系统认证产品。
采用先进的信息多总线采集传输与分层处理、分发、应用的体系架构，有效地解决了船桥海量数据的传输共享问题，设计了多任务应用协同处理引擎，研制完成了多功能系统。
完成了新型船桥矩阵式结构设计，满足国际领先的一人驾控设计理念和要求。
主要技术指标航迹跟踪精度：≤100米；船舶自动航行航向控制精度：≤1°；支持海图数据格式：3种以上。
技术特点具有导航、驾控、避碰、报警管理和最佳航线设计、航行态势监控等功能，单操控台实现电子海图、雷达和综合信息显示系统同步工作及动态备份功能。
符合国际海事组织规范的综合信息显示和报警集中管理功能。
仿真与试验检测平台涵盖三大主流船型的船舶运动模型和六级以下海况模拟功能，支撑综合船桥系统及关键设备的仿真试验、系统联调和功能指标验证。
适用范围适用于各种船舶在无限航区、全级海况使用。
专利状态授权专利16项技术状态小批量试制阶段合作方式（1）投资需求。
寻求投资扩大产能，产值达到1亿元/年，资金需求2亿元，实施周期24个月。
（2）合作研发。
与小型船用电子设备厂商和船舶制造厂等上下游厂商合作，形成船用电子设备集成打包能力。
（3）技术服务。
为寻求单位提供设计开发、集成打包、试验检测和培训等服务。
预期效益我国已经成为世界主要海洋工程装备制造大国之一，海洋工程市场需求巨大，综合船桥系统是船舶自动化的核心技术，是世界各造船强国对我国实施技术垄断、封锁和控制的重要高新技术领域，市场前景广阔。
建设完成后预计实现年产值3-5亿元。
综合船桥系统与综合导航技术分析
综合船桥系统与综合导航技术分析摘要：随着航海技术的不断进步和导航技术的发展，诞生了集导航与控制、监控等功能于一体的综合船桥系统。
文中介绍了导航技术在船桥系统的诞生和发展过程中的重要地位，介绍了综合船桥系统中典型的导航设备及其功能和性能上的差异，分析了综合导航的几个关键技术。
关键词：综合船桥系统；导航技术；导航雷达；船舶定位。
Analysis of Integrated Bridge System and Integrated Navigation TechnologyHu JinQinhuangdao Unit 91404Abstract：With the continuous progress of navigation technology and the development of navigation technology, an integrated ship bridge system integrating navigation, control monitoring and other functions was developed. This paper introduces the important position of navigation technology in the birth and development of the ship bridge system, and analyzes several key technologies of comprehensive navigation.Key Words：integrated bridge system; navigation technology; navigation radar; ship location.引言：随着科学技术的发展和航海经验的积累，人类对海洋环境的认知逐渐加深。
同时，由于航运业的迅速发展和航运竞争的加剧，海上运输的安全和经济效益一直是航海的重要目标。
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２综合船 桥 系统的发 展 ２１ Ｂ ． ＪＳ的发展大 体上经 历 ７三 个阶段 ［： ４
２ １ １６ 年代 末期 ～７ 年 代初期 ． ． ０ Ｏ 挪 威 Ｎｒ ｏ ｔｏ 公司在 １６ 年 开发 了世界 上第一套 ＩＳ命 名 为数据桥 ｏｃ ｎｒ ｌ ９９ Ｂ， （ａａ Ｂ ｉｇ ） Ｄ ｔ ｒ ｅ 。这 种 初期 的 Ｉ ｓ主要 由 “ 据雷 达 ” 数 据 航行 ” ｄ Ｂ 数 、“ 、 “ 据 定 位 ”和 “ 据 操 舵 ”等 四个 子 系 统 构 成 。 这种 系统 实际 上 是 一 数 数 种计算 机化 的避碰和 综合 导航系统 ， 合程度 较低 ， 能主要 限于 导航 。１７ 综 功 ９０ 年 日本也 在 “ 光 丸 ”油轮 安装 了数 据 桥 系 统 。 星
该 监控 中心也可 看成 是一个 航行 管理系 统 。增 加 了通 信功 能是这 一阶段 Ｉ ＳБайду номын сангаасＢ 的另一突 出特 点。实现 通信功 能的典 型系统 是美 国斯伯利 的计算 机数据 传输 通 信网络 。通 信网络 是充 分发 挥 Ｉ ｓ 率的关 键技 术， Ｉ Ｓ实现船 舶航 行 Ｂ 效 使 Ｂ
［ ］。 ３
国际上 ，Ｂ 是从 ６ 年代 末期发 展起 来的， ＩＳ Ｏ 经过近 ４ 年 的发 展， ０ 目前世 界 上先 进 国家 己研 制推 出 了第三 代 、第 四代新 的 Ｉ Ｓ。它 作 为全船 自动化 的 Ｂ 个 重要组 成 部分， 开始 广泛 装备 于各种 舰船 。Ｉ Ｓ的研究 具有 重要 的现实 Ｂ 意 义 和 军 事价 值 。
行 管理 控制 自动 化等 多种 功 能 。系统 的主 要使 命 是实现 船 舶航 行 高度 自动 化 ， 高 航行 的安全 性 、经 济性 和有 效性 ［ ］ 已成 为从 ８ 提 １。 Ｏ年 代末 到 ９ Ｏ年 代最 富活 力的船 舶 自动 化发 展技 术， 进人 ２ 是 １世纪船舶 的目标发 展技术 ［］ ２
１引言 综合船 桥系统 ＩＳ Ｉｔ ｇａ ｅ ｒ ｄｅ Ｓ ｓｅ ， Ｂ （ｎ ｅ ｒｔ ｄＢ ｉｇ ｙｔｍ 又称综合 航行 系统 、自 动 化航行 系统） 是继 综合导 航系统 Ｉ Ｓ Ｉｔｇ ａ ｅ ａ ｉ ａｉ ｎ Ｓｓ ｅ ） Ｎ （ｎ ｅｒ ｔ ｄＮ ｖ ｇ ｔｏ ｙｔ ｍ 问 世 之后 发展 的一种海 上 自动航 行系统 它采 用系 统设 计的方 法， 将船上 的各 种 导航 、操 作控 制和 雷达 避碰 等设 备有 机地 组合 和 功能 综合 ， 用计 算机 、 利 现 代控 制 、信 息 处理 等技 术实 现船 舶 航行 的 自动 化 。系 统 的主要 特 点是 具 有 完 善 的综 合 导 航 、 自动 操 船 、 自动 避 碰 、 丰 富 的图 形 界面 、 通 信 和航
科 学 论 坛
Ｉ ■
综合船 桥系统分析研 究
郑友赋
（ 福建交 通职业 技术 学院 船政 学院 福建 福州 ３ ００ ） ５０ ７ ［ 摘 要］ 综合船 桥系 统 ＩＳ Ｉｔ ｇａ ｅ ｒ ｄｅ Ｓ ｓｅ ， 称综合 航行 系统 、自动化 航行系 统） Ｂ （ｎ ｅ ｒｔ ｄＢ ｉｇ ｙ ｔｍ 又 是继 综合 导航系统 Ｉ Ｓ Ｉｔｇ ａ ｅ ａ ｉａ ｉｎ Ｓｓ ｅ） Ｎ （ｎ ｅｒ ｔ ｄＮｖ ｇ ｔｏ ｙ ｔｍ 问世之 后 发展 的一 种海 上 自动航 行 系统 。Ｉ ｓ实现 了船 舶 航行 高度 自动 化 ， 高航 行 的安 全性 、经 济性 和有 效 性 。 Ｂ 提 ［ 关键 词］Ｂ 电子 海 图 ＩＳ 中图分 类号 ：Ｕ５ ．＋ ］ ［６５ ３２ 文献 标识码 ： Ａ 文 章编号 ：０９ ９４ （０９ ９ｂ 一 １４０ １０ ～ １Ｘ２ ０ ） （） ０５ —２
２ １２ ７ ．． ０年代 中后期 ８ 年 代前期 Ｏ 进人 ７ ０年代后 ， 由于当时燃 油价 格上 涨， 使航海 界 、造 船界采 取 各种 促 措施 来应 付燃 油短 缺 的局 面 。采取 的措 施包 括 实现经 济 航行 和减 少 船员 数
量 。此 外 ，当 时 开发 出 的 “ 来船 ”或 “ 未 高效 船 ” 等 现代 化 船 舶 对 ＩＢＳ 也提 出了更 高的要 求 。同时 由于 自适 应操 舵仪 的研制 成功 ， 促使 了 Ｉ Ｓ的进 Ｂ
一
步发 展 。在 这期 间， 着计算 机技 术的 发展和控 制 理论的进 一步 应用 ，Ｂ 随 ＩＳ 的功 能不 断扩大 ， 自动 化程 度显 著提 高 。这 些系 统一般 由船 舶定位 、航行 计 划、避碰 和航 迹保持 ／自动操 舵等 子系统 构成， 与初 期 的 Ｉ Ｓ 比， Ｂ相 增加 了航 行计划 和航迹 保持 ／自动 操舵 两个子 系统 。功能上 从原来 的导航 功能扩 展到 控制功 能， 成为 综合导 航和控 制系统 。它可使 船舶 自动地 沿着预 期航线航 行， 基本 上 实现 了 船 舶 自动 化航 行 。 ２ １３ ８ ． ． ０年代 中后期 ～９ 年代 Ｏ 自８ 年代 中后期 以来， 界各 国推 出 的ＩＳ ０ 世 Ｂ 在功 能上逐 步完善 ， 术上逐 技 步 成 熟 。与 以往 的 Ｉ ｓ相 比， Ｂ 主要 是 在原 有 功能 的基 础上 增 强 了系统 的显 示 、监 视 、 管理和 通 信 功 能。此 外 ， 国和 日本开 发 了最 新 的具 有通 信功 美 能和人 工智 能的 Ｉ Ｓ。电子海 图设备 的 功能 Ｅ益完 善， Ｂ ｊ 发展成 为具 有彩 色显 示海 图信 息 、综 合 导航 定位 信 息 、雷达 信 息 、避 碰信 息 等功 能，可完 成综 合 导航及 避碰 辅助 决策 的电子 海图显 示 与信息 系统 （Ｃ Ｉ ） Ｂ Ｅ Ｄ Ｓ 。ＩＳ中 的航行 监控 中心可 完成对 各种 数据 的处理与控 制， 以及对 系统进 行实时 监视 的功能，