移动互联智能系统在船舶物联网和安全领域的应用

汤玮++张耿霖

【摘 要】 为改变船岸信息系统相对落后的局面，全面提升航行安全性，提出将“船联网”通过数字化的方式连接起来，实现移动互联技术在船舶物联网和安全领域的应用。该方法使得计算机系统拥有“思维能力”，能够与决策者进行“对话”，并应用推理方式提供决策建议，实现对船舶的远程动态监控、智能管理和船舶信息的综合显示。

【关键词】 物联网；互联网+；航运企业

0 引 言

如今，“互联网+”的概念几乎无处不在，全球已经步入了移动互联网连接一切的时代。2015年1月，全球接入互联网的移动设备超过70亿台。我国的移动互联网发展已走在世界前列，目前我国互联网用户6.49亿，其中手机网民规模达5.57亿，渗透率达到85.8%，高于全球58%的渗透率。

移动互联网普及带来的巨大优势使得我国有能力加快其在船舶物联网和安全领域的普及和应用。“移动互联”在船舶安全领域的“智能”应用包括《国际船舶安全营运和防止污染管理规则》（《ISM规则》）和《中华人民共和国船舶安全营运和防止污染管理规则》（《NSM规则》）船舶营运规则类，以及船舶卫星定位和岸船一体化网络通信类等内容。《ISM规则》和《NSM规则》的实施，极大地促进了我国航运业的健康发展，提高了我国航运企业的安全管理水平。移动互联网的普及和智能手机的出现，为移动互联网环境下更有效实施船舶安全管理规则带来新的契机。

1 移动互联智能系统在船舶物联网 领域的应用原则

在大多数情况下，船舶航行区域离岸较远，船舶与岸端管理部门之间的有效通信平台显得尤为重要。随着移动互联通信技术和信息化的日益发展，越来越多的船舶已经配备基本的卫星通信设备，甚至有些船舶已经配备宽带卫星通信设备，但是相应的船岸信息化系统仍然相对落后，网络带宽设施不足。因此，需要借助移动互联智能系统在船舶领域的智能应用来改变这一局面。采集多种船舶通信导航设备的数据，对数据进行智能处理分析，充分利用船舶实际配置移动终端，实现数据的远程传输和多种应用。

移动互联网在船舶安全领域的应用需要遵循可靠、稳定、安全和保密等原则，根据移动互联网系统和船舶通信系统的特点，在应用时需要重点关注船载数据采集处理系统（数据库）、船岸系统选择和构建、云平台系统的完善以及具有推理机能的诊断专家系统等方面内容。

2 硬件基础

2.1 船内网络布局一体化

船内网络布局系统是基于船本体的想法，将船上的各个信号采集点进行信息化布局，并通过统一网关进行连接，服务器位于船体内。船内网络布局一体化主要通过数据接口采集各种船舶信息，一方面在本地进行存储，另一方面通过船内船外的网络通信系统将数据传输到岸端服务器，管理人员通过岸端系统随时掌握船舶动态，并获得历史状态。

2.2 船内与船外网络布局一体化

船内与船外的网络连接，指的是船内网与船外网通过通信卫星等中间手段进行通信，从而将船端系统采集的数据传输到岸端的服务器。系统可以根据客服业务需求类型，综合考虑实时性、数据流量、通信费用等因素智能选择最佳的船岸通信方式。

2.3 岸船互联网一体化

互联网一体化包括现在正在实行的各大港口系统和调度系统。服务器一般位于船外的信息中心，通过专用软件设计，可以实时接收船舶现场通过船岸通信系统传递的视频、文件和航海数据，为客户提供船舶动态监控、船舶遇险应急处理、船舶调度优化等增值服务。

3 智能手机的发展促成移动互联海事应用

智能手机就是一台微型计算机，既有网络连接功能，包括4G网络和WIFI连接，又是一个可开发和安装各种应用的平台，无论安卓系统还是iOS系统都能支持上述功能的实现。

不同于船舶自动识别系统（AIS）、安全信息播发系统（NAVTEX）等，智能手机并非为航海方面设计研发的设备，但其强大的功能、低廉的价格、广大的用户群仍然使其在海事方面可以得到有效应用。随着无线传输设施和技术的发展、手机硬件性能的提升和相关软件的不断开发，利用物联网与移动互联网相结合，使得移动互联在船舶安全领域的应用成为现实。

4 实现“智能化”的关键因素

4.1 具备大数据处理能力的云平台

船舶物联网和安全领域对大型数据库的海量数据集中、快速、批量处理有着广泛的应用需求。如何实现海量数据快速交互的批量处理是管理信息系统所面临的日益突出的问题。作为一种新型的基于互联网的商业计算模型，云计算提供了灵活的计算能力和高效的海量数据分析处理方法。

移动互联智能系统在船舶物联网的“智能”应用需要具有大数据处理能力的云平台作为支撑。大数据云平台的魅力来自于对信息的全面分析和解读，大数据平台在船舶安全领域的应用要实现数据的开放、合作和共享，从而更精准地保障航运的安全和管理的智能化。

移动互联智能系统在船舶物联网领域的成功运行，需要如下技术来实现：（1）搭建云平台，创建满足行业多层次需求的全系列云产品；（2）进行相关大数据处理开发，即时更新和完善开发技术；（3）搭建系统的船内网络平台，实现船舶航行全程监控和监管；（4）采集船内各节点的数据，形成完备的数据库资源；（5）开发相应手机APP，实现移动监控航运实况；（6）开发船舶诊断专家系统，全方位分析预判以及诊断船舶运输过程中出现的问题，并实时解决问题，实现航运全过程的安全、高效。

4.2 具备船舶安全诊断系统

船舶安全诊断系统是将人类在船舶安全领域的多位具有知识、经验、推理、技能的专家“智慧”综合后编制而成的大型计算机程序，可以利用计算机系统帮助人们分析解决只能用语言描述、思维推理的复杂问题，扩展计算机系统原有的工作范围，使计算机具有思维能力，能够与决策者进行“对话”，并应用推理方式提供决策建议。

船舶安全诊断系统将成熟的数据库技术引入到系统中，即以数据库为平台，构建系统知识库，通过智能分析解决实际问题。船舶安全诊断系统的构成框架见图1。

图1 船舶安全诊断系统的构成

数据来源具体可分为船本体内的各种信息（设备状态信息、航运状态等）、原有信息平台的各种信息（财务信息、航线信息、运维信息、船务公司信息和船务人员信息等）。

规则库是由行业内专家给出的以往故障处理的对应方案，可伴随着数据的积累而逐渐完善。

推理机由数据形成源，根据规则给出决策的方案。可通过移动APP输入数据，同时，也可进行决策发布和动态跟踪。

规则库作为船舶诊断专家系统中最关键的“智能”构成，其基于可信度的不确定推理模型设计，使得系统的运行更加接近专家的思维。知识来源于规范的大型动态系统，可以汇集众多专家的知识，进行分析、比较、推理，最终得出正确结论，也能反映实际的船舶运行状态及故障，采用回溯和启发式搜索策略，找出故障的多个原因，减少搜索的路径。系统还能向用户提供维修建议和方法。现场技术人员可以充分利用各种信息和迹象，在计算机系统的帮助下有效解决工程实际问题。系统可以收集、存储和分析全部有效信息，包括备案和数据审批，真正实现智能化。移动互联智能系统将实现地图从平面化走向立体化、数字化和模型化，从而帮助现场人员更加有效地标注信息和维护船舶整体运行。

5 结 语

移动互联网技术的应用对于优化船舶资源配置、创新船舶运营模式、实现信息共享具有重要的促进作用，为船舶安全控制、成本控制、监控、机务管理等在内的运营管理信息化的跨越式发展带来新的契机。

移动互联是船舶物联网和安全领域的应用系统在充分利用船舶已有装备的基础上，辅以卫星通信技术、矢量电子海图技术、计算机数据库技术和气象信息处理技术，将音频和视频等多媒体数据、船舶导航数据、气象数据等多态异构数据整合在同一数据平台，以简明易懂的方式表达复杂的专业数据，实现对船舶的远程动态监控、智能管理和船舶信息的综合显示，达到对船舶航行安全监控和生产管理的目的。