智能船舶技术发展与趋势简述
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
参考文献： [1] 王凯，徐浩，黄连忠，董思邑，黄忠玺，薛羽 . 基
于机器学习的船舶能耗智能预测方法分析 [J]. 船舶工程， 2020(11):121-122.
[2] 严新平，刘佳仑，范爱龙 . 智能船舶技术发展与趋势 简述 [J]. 船舶工程，2020，42(03):15-20.
[3] 宋溱，杨雪 . 交通运输公益卫星系统建设助力智能船 舶发展 [J]. 中国海事，2019，(07):43-45.
[7] 姜萌，郭晓玲 . 绿色船舶发展现状及方向分析 [J]. 现 代经济信息，2017(13):78-79.
CWT 中国水运 2021·07 85
哈尔滨工业大学与深圳海斯比展开了深度合作，成 功建造了世界上最快的无人快艇，引发广泛关注。尤其
是设计的“大智”在上海交付，轰动全球。它部署了一 个非常全面、功能强大的智能“大脑”，采用了全新的 设计方案和工作理念，推动了我国船舶工业向安全、经 济、绿色方向不断前进。此外，我们还有一个研发计划。 它在短时间内取得了巨大成就，由相对技术落后的国家 一步步跟上了发展的步伐，终于，走在了在智能船舶的 技术发展领域前列。
仅用于船舶设备状态的远程监测和数据分析。
运用云计算、物联网、大数据分析等技术，通过与岸线中心连接，为船 舶提供安全、环保、节能优化建议，实现半自动导航。
在船舶数据分析的基础上，增加港口物流信息，实现船岸信息的无缝连接， 实时动态地优化导航、船期安排和港口作业。
实现全自主无人驾驶和港口自动装卸和物流。
船舶导航系统与船舶助航设备之间的信息和数据交换 [3]。常常借助的导航通信控制方式有甚高频、海上导航 专用通信网、海上通信卫星、移动通信网等，导航控制 技术的主要原理是引导导航船舶在航天器指定的飞行路 线上从一点移动到另一点，一般来说，还包括船舶定位、 目的地航线选择、航迹曲线计算以及船舶导航方向和航 迹的正确引导 [4]。 4.3 能效控制技术
加经济安全、生态环保的效果。围绕智能船舶的发展，阐述了智能船舶的重要作用，并简要分析了其背后的关键技术。 关键词：智能船舶；通信导航；航线监控
中图分类号：U66 文献标识码：A
文章编号：1006—7973（2021）07-0083-03
受我国科学技术蓬勃发展的影响，智能船舶在我国 获得了长足的进步，已成为船舶发展的首要方向。通过 对造船业现状的简要分析，并借鉴国外造船业的相关经 验，双方相互融合，贯彻我国智能船舶发展的先进技术， 最后指出我国智能化船舶应是具备优秀的工效管理以及 能耗缩减，从而促进我国智能船舶的发展。
全球航运船舶排放 CO2 已达到 11 亿 t，为了提高 船舶能效，降低船舶温室气体排放，IMO 给予了最新 EEDI 和 EEOI 的评价标准。智能船舶的发展应紧跟绿 色船舶发展理念。在确保船舶安全及运行效率基础上， 分析了航行环境、自重、吃水深度、转速与 EEOI 间内 在的关系。 4.4 航线规划技术
中图分类号：U612.1 文献标识码：A
文章编号：1006—7973（2021）07-0085-04
1 项目背景 2017 年 12 月 31 日，徐汇滨江 4.5 公里龙水南路～
徐浦大桥段、浦东滨江 7 公里川杨河～塘桥段等建成， 标志着黄浦江两岸从杨浦大桥至徐浦大桥 45 公里岸线 公共空间全线贯通 [1]。公共空间贯通之后，与生产功 能、港航服务功能、特殊功能相关联的港口、工业、 仓储、特殊类用地均已调整和转型，既有的生产岸线、 港航服务岸线和特殊岸线相应的功能取消或向两桥之 外迁移 [1]。
在不拆除有关设备、不影响船舶运行的状态下， 能够准确掌握的被检测设备的实际状态是否有异常的趋 势，并且可以实时获取采集有效的资料信息的处理与综 合性核算。一旦船舶设备出现异常故障时，还可以精准 的判断出发生异常的关机键性部分或位置，明确其具体 的错误因素，并预估出未来船舶的状况是否有持续恶化 的趋势与走向。 4.6 遇险预警救助技术
为使得所选航行路线更安全、更高效，采用航线规 划技术对于行驶水域进行情况监测，针对前方行船数量、 交通情况以及水流状态实行数据化分析与管理，从而能 够及时避免航道的障碍与困难，进行智能化的选择，以 完成智能船舶技术相关应用。 4.5 状态监测与故障诊断技术
为实现船舶设备的高效运作，针对于船舶设备安全 与行驶状态的有效判断，开展一种庄台监测技术，该技 术基于监控仪器的振幅波动的相关变化的发展趋势而使 之运转的，它可以正确的诊断出船舶设备是不是达到一 个相对平稳的状态还是一个恶劣情况，在未来，这项基 于大数据分析的技术必将广泛应用于整个船舶业。
制、计算机技术、互联网大数据处理等新技术，实现对
货舱和设备内货物状态的及时监测和报警。 5.4 智能集成平台
搭建了一个高度集成的船舶数据与应用平台。综合
平台应具备很强的开放性，能够有效地将船舶现有的信
息管理系统与未来可能建设的新系统进行集成，实现船
舶的智能化管理，更好地与岸上信息交互。
6 结论 我国智能船舶行业的不断发展，海上航行会面对更
1 智能船舶的发展背景 近几年间，以造船业和航运业为首的旧式产业面临
着消极的处境。在这种形势下，解决问题，创造需求， 是航运业一直存在的问题。日益增长的船舶成本、运营 的复杂性和严格的环保法规，并使得船舶业持续加大对 智能船舶相关投入。在当今的环境下，船舶智能化已是 航运业的流行趋势走向。同时，智能船舶也已是明确的 重点发展领域，代表着船舶未来的发展方向，关系到船 舶业的升级革新。
装等功能。随着黄浦江两岸滨江贯通，核心区段航运功能发生变化，进博会的召开也对航道景观提出了更高要求。行业
内目前尚无系统分析系船浮筒的相关研究，本文分析了系船浮筒的调整思路，使之适应规划调整和景观提升的要求，且
不减弱其原有的相关功能，相关经验可为类似工程提供参考。
关键词：黄浦江；航运功能调整；系船浮筒
2 智能船舶现状分析 2.1 国外研究现状
英国于 2019 年推出“海洋 2050”。从其内容来看， 虽然当前的通信设施基本能满足现实所需，然而随着远 程技术和智能导航的进步、真实环境的变化、北极航线 的扩大，海洋环境中的通信带宽和覆盖范围不断扩大， 未来的环境将得到进一步的拓展和改善。在可预见的几 年到十几年间，英国政府将把更多的空间技术融入海洋 研发，全面释放技术的主导作用，致力于各领域设备设 施的集成和应用。 2.2 我国智能船舶研发现状
作为核心段的黄浦江杨浦大桥～徐浦大桥段航道内 设置了大量的系船浮筒。随着两桥之间码头功能的大量 转移，以及新的《上海黄浦江通航安全管理规定》的实 施，江中的大量系船浮筒功能将会有所弱化，部分浮筒 将成为碍航物；两岸城市空间贯通之后，特别是第一届 进博会即将召开，江中的系船浮筒将会一定程度上影响 黄浦江的风貌景观。调整上述区域内的系船浮筒，可适 应黄浦江两岸滨江贯通的景观和《上海黄浦江通航安全 管理规定》的要求，达到江面景观有序、水域资源有效
正处于由第一阶段向第二阶段的过渡阶段，从技术角度
来看，是可靠的。如无人机的量产和深度学习的过程越
来越快，造船领域的许多问题都可以通过深入地学习技
术来解决，然而，造船业对各种设备的可靠性要求极高， 这很可能成为未来智能船舶的桎梏之一 [5]。
表 2 船舶的发展阶段
第一阶段 第二阶段 第三阶段 第四阶段
DOI 编码：10.13646/ki.42-1395/u.2021.07.030
智能船舶技术发展与趋势简述
刘昌勇
（上海港引航站，上海 200082）
摘 要：智能化船舶现阶段发展之中，已成为船舶研发和船舶设计的最新方向。国内外大部分专家与学者都曾多次进行
过一系列的研究以及设计。智能船舶采用数据信息技术、智能化技术等最新技术，并与以往船舶技术充分融合，达到更
在水上，交通事故的发生也是相对频发，特别以碰 撞、搁浅相关事故为主，常常导致较为严重的人员伤亡 以及经济损失。船舶碰撞是水上交通事故中最常见的一 种类型，在所有的水上交通事故中，无论是海上还是内 河，都占有很大的比重。船舶遇险预警和搜救技术可以
有效降低事故发生率，减少事故损失。
5 智能船舶的发展阶段与趋势 智能船舶可分为以上四个发展阶段，目前智能船舶
5.1 智能航行
智能航行就是对行驶路线与速度进行数据识别与获
取选择最优的行程规划，基于智能化额深度处理能有效
的监测出前方航线是否存在暗礁，岩石以及其他的障碍
物体，并且能够探测出航道的宽窄、区域是否开阔及形
式环境是否复杂，进而做到智能化航行。 5.2 智能船体 / 机舱
为了能将维护船体结构与安全做到更好的，有必要
[4] 刘清江，陈红梅，柯小磊 . 浅谈智能航行的实现与展 望 [J]. 船舶标准化与质量，2019，(02):33-36.
[5] 吕龙德 . 10 年之后智能船舶纵横江河大海 [J]. 广东造 船，2017(04): 56-57.
[6] 彭欣雨 . 大智移云背景下船舶业成本管理探析 [J]. 船 舶物资与市场，2020(07):111.
加严峻的挑战，现代船舶向着高技术、高附加值的方向 发展已达成共识。实践证明，新一代科技的发明者和驱 动力在船舶的生存和发展中始终处于积极主动的主导地 位，没有自己创新意图的从众者处于被动地位 [6]。中国 船舶领域正在发生巨大变化，微电子、光电子等新兴科 技手段将人工智能计算机、网络、通信、导航等深度融 合，构建海上智能通信组合导航网络，这也是我国海上 通信导航技术现代化的趋势走向 [7]。
84 CWT 中国水运 2021·07
DOI 编码：10.13646/ki.42-1395/u.2021.07.031
浅析黄浦江系船浮筒的调整方案
严家君 （上海市港航事业发展中心，上海 200000）
摘 要：系船浮筒作为黄浦江航道中的重要系船设施，航运发展过程中在锚泊功能外还逐渐产生了应急、物标和大件吊
对于整个过程创立新的信息数据库，借助与之有关的数
据进行设计与监测任务，并且可以让船舶很稳定的运行。
按照当前的监管系统的情况开展数据采集的相应工作，
并且对于船体、船舶以及船舱的使用状况分析与预估，
为未来的运行计划与决策给予适当的帮助。 5.3 货物智能管理
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
借助于传感器和其他传感设备，可以自动采集货舱
和设备中与货物有关的信息和数据。同时，利用自动控
3 智能船舶的概念 智能船舶是指以计算机技术为基础，通过传感器、
通信、物联网等互联网技术应用于船舶，自动感知和获 取船舶信息和数据的数据处理技术船舶本身、海洋环境、 物流、港口等船舶的航行、管理、维护和货物运输使船 舶更加安全、环保、经济、可靠 [1]。
4 智能船舶的关键技术 4.1 信息感知技术
所谓船舶信息感知，是指通过各种传感器设备、 传感器网络等信息处理设备，获取船舶自身及其周围环 境的各种信息数据，使船舶航行更加安全可靠的一种技 术手段 [2]。船舶感知信息可分为船员自身状态信息和周 围环境信息，如下表 1 所示。
表 1 智能船舶信息感知范围
船舶本身的状 态信息
机舱
驾驶室 航向
货舱内 所有设施
位置 速度
周围环境信息
障碍物 航行位置
天气
水深 水流速度
视频监控 航行方向 声音监控 目标位置
4.2 通信导航技术 借助无线通信网络技术，可以直接实现舰载航空传
感器控制系统与通信设备、船舶导航系统与水上岸站、
CWT 中国水运 2021·07 83
于机器学习的船舶能耗智能预测方法分析 [J]. 船舶工程， 2020(11):121-122.
[2] 严新平，刘佳仑，范爱龙 . 智能船舶技术发展与趋势 简述 [J]. 船舶工程，2020，42(03):15-20.
[3] 宋溱，杨雪 . 交通运输公益卫星系统建设助力智能船 舶发展 [J]. 中国海事，2019，(07):43-45.
[7] 姜萌，郭晓玲 . 绿色船舶发展现状及方向分析 [J]. 现 代经济信息，2017(13):78-79.
CWT 中国水运 2021·07 85
哈尔滨工业大学与深圳海斯比展开了深度合作，成 功建造了世界上最快的无人快艇，引发广泛关注。尤其
是设计的“大智”在上海交付，轰动全球。它部署了一 个非常全面、功能强大的智能“大脑”，采用了全新的 设计方案和工作理念，推动了我国船舶工业向安全、经 济、绿色方向不断前进。此外，我们还有一个研发计划。 它在短时间内取得了巨大成就，由相对技术落后的国家 一步步跟上了发展的步伐，终于，走在了在智能船舶的 技术发展领域前列。
仅用于船舶设备状态的远程监测和数据分析。
运用云计算、物联网、大数据分析等技术，通过与岸线中心连接，为船 舶提供安全、环保、节能优化建议，实现半自动导航。
在船舶数据分析的基础上，增加港口物流信息，实现船岸信息的无缝连接， 实时动态地优化导航、船期安排和港口作业。
实现全自主无人驾驶和港口自动装卸和物流。
船舶导航系统与船舶助航设备之间的信息和数据交换 [3]。常常借助的导航通信控制方式有甚高频、海上导航 专用通信网、海上通信卫星、移动通信网等，导航控制 技术的主要原理是引导导航船舶在航天器指定的飞行路 线上从一点移动到另一点，一般来说，还包括船舶定位、 目的地航线选择、航迹曲线计算以及船舶导航方向和航 迹的正确引导 [4]。 4.3 能效控制技术
加经济安全、生态环保的效果。围绕智能船舶的发展，阐述了智能船舶的重要作用，并简要分析了其背后的关键技术。 关键词：智能船舶；通信导航；航线监控
中图分类号：U66 文献标识码：A
文章编号：1006—7973（2021）07-0083-03
受我国科学技术蓬勃发展的影响，智能船舶在我国 获得了长足的进步，已成为船舶发展的首要方向。通过 对造船业现状的简要分析，并借鉴国外造船业的相关经 验，双方相互融合，贯彻我国智能船舶发展的先进技术， 最后指出我国智能化船舶应是具备优秀的工效管理以及 能耗缩减，从而促进我国智能船舶的发展。
全球航运船舶排放 CO2 已达到 11 亿 t，为了提高 船舶能效，降低船舶温室气体排放，IMO 给予了最新 EEDI 和 EEOI 的评价标准。智能船舶的发展应紧跟绿 色船舶发展理念。在确保船舶安全及运行效率基础上， 分析了航行环境、自重、吃水深度、转速与 EEOI 间内 在的关系。 4.4 航线规划技术
中图分类号：U612.1 文献标识码：A
文章编号：1006—7973（2021）07-0085-04
1 项目背景 2017 年 12 月 31 日，徐汇滨江 4.5 公里龙水南路～
徐浦大桥段、浦东滨江 7 公里川杨河～塘桥段等建成， 标志着黄浦江两岸从杨浦大桥至徐浦大桥 45 公里岸线 公共空间全线贯通 [1]。公共空间贯通之后，与生产功 能、港航服务功能、特殊功能相关联的港口、工业、 仓储、特殊类用地均已调整和转型，既有的生产岸线、 港航服务岸线和特殊岸线相应的功能取消或向两桥之 外迁移 [1]。
在不拆除有关设备、不影响船舶运行的状态下， 能够准确掌握的被检测设备的实际状态是否有异常的趋 势，并且可以实时获取采集有效的资料信息的处理与综 合性核算。一旦船舶设备出现异常故障时，还可以精准 的判断出发生异常的关机键性部分或位置，明确其具体 的错误因素，并预估出未来船舶的状况是否有持续恶化 的趋势与走向。 4.6 遇险预警救助技术
为使得所选航行路线更安全、更高效，采用航线规 划技术对于行驶水域进行情况监测，针对前方行船数量、 交通情况以及水流状态实行数据化分析与管理，从而能 够及时避免航道的障碍与困难，进行智能化的选择，以 完成智能船舶技术相关应用。 4.5 状态监测与故障诊断技术
为实现船舶设备的高效运作，针对于船舶设备安全 与行驶状态的有效判断，开展一种庄台监测技术，该技 术基于监控仪器的振幅波动的相关变化的发展趋势而使 之运转的，它可以正确的诊断出船舶设备是不是达到一 个相对平稳的状态还是一个恶劣情况，在未来，这项基 于大数据分析的技术必将广泛应用于整个船舶业。
制、计算机技术、互联网大数据处理等新技术，实现对
货舱和设备内货物状态的及时监测和报警。 5.4 智能集成平台
搭建了一个高度集成的船舶数据与应用平台。综合
平台应具备很强的开放性，能够有效地将船舶现有的信
息管理系统与未来可能建设的新系统进行集成，实现船
舶的智能化管理，更好地与岸上信息交互。
6 结论 我国智能船舶行业的不断发展，海上航行会面对更
1 智能船舶的发展背景 近几年间，以造船业和航运业为首的旧式产业面临
着消极的处境。在这种形势下，解决问题，创造需求， 是航运业一直存在的问题。日益增长的船舶成本、运营 的复杂性和严格的环保法规，并使得船舶业持续加大对 智能船舶相关投入。在当今的环境下，船舶智能化已是 航运业的流行趋势走向。同时，智能船舶也已是明确的 重点发展领域，代表着船舶未来的发展方向，关系到船 舶业的升级革新。
装等功能。随着黄浦江两岸滨江贯通，核心区段航运功能发生变化，进博会的召开也对航道景观提出了更高要求。行业
内目前尚无系统分析系船浮筒的相关研究，本文分析了系船浮筒的调整思路，使之适应规划调整和景观提升的要求，且
不减弱其原有的相关功能，相关经验可为类似工程提供参考。
关键词：黄浦江；航运功能调整；系船浮筒
2 智能船舶现状分析 2.1 国外研究现状
英国于 2019 年推出“海洋 2050”。从其内容来看， 虽然当前的通信设施基本能满足现实所需，然而随着远 程技术和智能导航的进步、真实环境的变化、北极航线 的扩大，海洋环境中的通信带宽和覆盖范围不断扩大， 未来的环境将得到进一步的拓展和改善。在可预见的几 年到十几年间，英国政府将把更多的空间技术融入海洋 研发，全面释放技术的主导作用，致力于各领域设备设 施的集成和应用。 2.2 我国智能船舶研发现状
作为核心段的黄浦江杨浦大桥～徐浦大桥段航道内 设置了大量的系船浮筒。随着两桥之间码头功能的大量 转移，以及新的《上海黄浦江通航安全管理规定》的实 施，江中的大量系船浮筒功能将会有所弱化，部分浮筒 将成为碍航物；两岸城市空间贯通之后，特别是第一届 进博会即将召开，江中的系船浮筒将会一定程度上影响 黄浦江的风貌景观。调整上述区域内的系船浮筒，可适 应黄浦江两岸滨江贯通的景观和《上海黄浦江通航安全 管理规定》的要求，达到江面景观有序、水域资源有效
正处于由第一阶段向第二阶段的过渡阶段，从技术角度
来看，是可靠的。如无人机的量产和深度学习的过程越
来越快，造船领域的许多问题都可以通过深入地学习技
术来解决，然而，造船业对各种设备的可靠性要求极高， 这很可能成为未来智能船舶的桎梏之一 [5]。
表 2 船舶的发展阶段
第一阶段 第二阶段 第三阶段 第四阶段
DOI 编码：10.13646/ki.42-1395/u.2021.07.030
智能船舶技术发展与趋势简述
刘昌勇
（上海港引航站，上海 200082）
摘 要：智能化船舶现阶段发展之中，已成为船舶研发和船舶设计的最新方向。国内外大部分专家与学者都曾多次进行
过一系列的研究以及设计。智能船舶采用数据信息技术、智能化技术等最新技术，并与以往船舶技术充分融合，达到更
在水上，交通事故的发生也是相对频发，特别以碰 撞、搁浅相关事故为主，常常导致较为严重的人员伤亡 以及经济损失。船舶碰撞是水上交通事故中最常见的一 种类型，在所有的水上交通事故中，无论是海上还是内 河，都占有很大的比重。船舶遇险预警和搜救技术可以
有效降低事故发生率，减少事故损失。
5 智能船舶的发展阶段与趋势 智能船舶可分为以上四个发展阶段，目前智能船舶
5.1 智能航行
智能航行就是对行驶路线与速度进行数据识别与获
取选择最优的行程规划，基于智能化额深度处理能有效
的监测出前方航线是否存在暗礁，岩石以及其他的障碍
物体，并且能够探测出航道的宽窄、区域是否开阔及形
式环境是否复杂，进而做到智能化航行。 5.2 智能船体 / 机舱
为了能将维护船体结构与安全做到更好的，有必要
[4] 刘清江，陈红梅，柯小磊 . 浅谈智能航行的实现与展 望 [J]. 船舶标准化与质量，2019，(02):33-36.
[5] 吕龙德 . 10 年之后智能船舶纵横江河大海 [J]. 广东造 船，2017(04): 56-57.
[6] 彭欣雨 . 大智移云背景下船舶业成本管理探析 [J]. 船 舶物资与市场，2020(07):111.
加严峻的挑战，现代船舶向着高技术、高附加值的方向 发展已达成共识。实践证明，新一代科技的发明者和驱 动力在船舶的生存和发展中始终处于积极主动的主导地 位，没有自己创新意图的从众者处于被动地位 [6]。中国 船舶领域正在发生巨大变化，微电子、光电子等新兴科 技手段将人工智能计算机、网络、通信、导航等深度融 合，构建海上智能通信组合导航网络，这也是我国海上 通信导航技术现代化的趋势走向 [7]。
84 CWT 中国水运 2021·07
DOI 编码：10.13646/ki.42-1395/u.2021.07.031
浅析黄浦江系船浮筒的调整方案
严家君 （上海市港航事业发展中心，上海 200000）
摘 要：系船浮筒作为黄浦江航道中的重要系船设施，航运发展过程中在锚泊功能外还逐渐产生了应急、物标和大件吊
对于整个过程创立新的信息数据库，借助与之有关的数
据进行设计与监测任务，并且可以让船舶很稳定的运行。
按照当前的监管系统的情况开展数据采集的相应工作，
并且对于船体、船舶以及船舱的使用状况分析与预估，
为未来的运行计划与决策给予适当的帮助。 5.3 货物智能管理
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
借助于传感器和其他传感设备，可以自动采集货舱
和设备中与货物有关的信息和数据。同时，利用自动控
3 智能船舶的概念 智能船舶是指以计算机技术为基础，通过传感器、
通信、物联网等互联网技术应用于船舶，自动感知和获 取船舶信息和数据的数据处理技术船舶本身、海洋环境、 物流、港口等船舶的航行、管理、维护和货物运输使船 舶更加安全、环保、经济、可靠 [1]。
4 智能船舶的关键技术 4.1 信息感知技术
所谓船舶信息感知，是指通过各种传感器设备、 传感器网络等信息处理设备，获取船舶自身及其周围环 境的各种信息数据，使船舶航行更加安全可靠的一种技 术手段 [2]。船舶感知信息可分为船员自身状态信息和周 围环境信息，如下表 1 所示。
表 1 智能船舶信息感知范围
船舶本身的状 态信息
机舱
驾驶室 航向
货舱内 所有设施
位置 速度
周围环境信息
障碍物 航行位置
天气
水深 水流速度
视频监控 航行方向 声音监控 目标位置
4.2 通信导航技术 借助无线通信网络技术，可以直接实现舰载航空传
感器控制系统与通信设备、船舶导航系统与水上岸站、
CWT 中国水运 2021·07 83