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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。
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。
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
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術发展领域前列。
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。
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、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
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
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。
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
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]。 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
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 結论
我国智能船舶行业的不断发展，海上航行会面对更加严峻的挑战，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]。
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.
[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.
[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.
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。
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。
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
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術发展领域前列。
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。
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、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
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
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。
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
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]。 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
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 結论
我国智能船舶行业的不断发展，海上航行会面对更加严峻的挑战，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]。
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.
[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.
[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.