智能船舶的顶层规划与体系架构

周志凤黄 嵘龚瑞良

（1.中国卫星海上测控部 江阴214400；2.中国极地研究中心 上海200136；3.常熟瑞特电气股份有限公司 常熟215500）

智能船舶的顶层规划与体系架构

周志凤1黄 嵘2龚瑞良3

（1.中国卫星海上测控部 江阴214400；2.中国极地研究中心 上海200136；3.常熟瑞特电气股份有限公司 常熟215500）

文章立足于船舶装备、物联网、计算机网络、通讯等技术基础，从顶层规划层面分析智能船舶在功能实现上的基本内涵和在技术实现上的主要外延，适用性地提出了符合智能船舶平台化集成要求的软硬件体系架构及标准化接口体系。以此为设计开发框架，可以敏捷经济地指导智能船舶的规划设计、设备订购、船厂施工、分系统调试、大系统集成与信息融合等应用实现。该文简述了智能船舶的关键技术及应用内容，阐明了集成展示环境对于促进智能船舶推广应用的意义及作用。

智能船舶；顶层规划；体系架构；标准化接口；集成展示

1 背景分析

1.1 依据与标准

2015年5月19日，国务院印发了《中国制造2025》。这是我国部署实施和全面推进“制造强国”战略第一个十年的行动纲领，把“海洋工程装备和高科技船舶”作为需要聚集资源并实现突破发展的十大重点领域之一，并将集成化、智能化、模块化的重点配套设备及关键造船技术作为所需掌握的核心技术。

2016年3月1日，中国船级社（CCS）编制的《智能船舶规范（2015）》［1］正式开始生效，该规范主要从智能船舶的定义描述以及主体功能（智能航行、智能船体、智能机舱、智能能效管理、智能货物管理和智能集成平台等六个方面的功能），进行具体细化明确。

1.2 基础与条件

智能船舶的提出顺应了船舶装备发展与物联网技术应用的新潮流。首先，随着船舶装备数字化、智能化、信息化技术的持续发展与广泛应用，越来越多的设备具有可接入其领域局域网或船舶互联网的可能；其次，随着物联网概念的提出与相应技术的发展，基于现场总线、领域局域网、互联网等形式的数据采集、数据分析、应用开发、系统集成、集中监控、分析预警、辅助决策等信息技术得到充分发展并进而推广和应用；再者，随着减员增效及人性化需求的不断发展，无人机舱、中央集控系统、数字化桥楼系统等平台化的应用实现也获得逐步推广。

1.3 现实的痛点

物联网软硬件架构体系及实现技术现已基本成熟并得到充分验证和发展，但其相关标准及其应用还主要局限于分领域范围内，整个体系的标准化、平台化、融合化的向基础设施方向的发展进程较为缓慢。

现阶段，船舶领域装备系统的智能化为有限智能（初级），其有效范围也仅限于各装备系统自身，船舶装备的物联网化发展进程较为缓慢，信息化水平较低，主要表现为以下几个方面：

（1）信息孤岛效应明显。表现为主机、辅机、冷水机组等既有智能装备的信息接口开放度不够，信息的第三方应用集成与二次开发相对困难。

（2）重复建设成本较高。表现为各类型装备硬件形式的应用终端在特定区域平台上的集中布置与应用实现、信号采集、通讯接口、资源部署、应用终端等的实现基本上都是相互独立的，系统建设的复杂度、重复性等其他成本较高，系统调整变更的实现成本较高。

（3）数据接口的等级较低。表现为以硬点信号线为承载的报警点信号量偏多，以串口通讯、宽带通讯、光纤通讯等标准化接口及通讯协议为承载的应用开发还不够广泛。

（4）智能化信息化应用的体系度还不够。比如：主推进系统中的主机、齿轮箱、可调螺距桨等的智能化监测与控制，与其辅助系统中的燃油驳运及分油系统、滑油驳运及分油系统、中央冷却水系统等的管理与控制，主、辅两类系统间的数字化智能化信息化的能力水平差距较大，基于相互间信息融合的应用不足。

（5）信息化应用的层级水平还较低。应用范围仅限于现场总线级具有互操作能力的应用终端以及有限智能的软件交付，其故障预警与自诊断能力、故障处置的决策支持能力、维修保养的计划性管理与实时监测能力、备品件管理能力等智能化的应用实现还不足。

（6）信息有效应用的形式较少。表现为用于支持复杂业务场景的信息融合与应用开发还非常欠缺，用于评价装备可靠性与体系能力贡献率的模型、框架及相互间逻辑关系的应用还没有。

（7）平台化集成的实现等级还较低。集成方式仍主要体现为对各类型终端设备在统一物理平台上的布置位置的空间规划、优化与调整等，基于信息集成、应用集成、服务集成、网络集成的标准化客户端及网络服务的信息化数字平台还稀少。

1.4 指导方法

智能船舶的提出、研究与建设，就是要在既有数字化、智能化装备基础上，以及无人机舱、中央集控系统、数字化桥楼系统等平台化的应用实现上，借鉴物联网软硬件架构体系及其实现方式，借助成熟的计算机网络技术及其资源配置管理方法，适用性地提出船舶装备物联网及信息化应用的软硬件体系架构，定义相应的接口标准，并据此规划与部署相应的网络资源、进行相应的应用开发，突出对用户需求的调研、分析、挖掘、发现与实现，最终以网络平台环境下的基础资源及应用服务向广泛的用户提供权属范围内的业务支撑，促进装备信息的有效流动、科学管理、高效应用，使数字化智能化的船舶分装备向船舶装备物联网及信息化智能化协同化的应用体系转变。

2 概念分析

2.1 基本定义

目前，英国劳氏船级社（LR）和中国船级社（CCS）都有针对智能船舶的描述。

英国劳氏船级社发布智能船舶入级指导文件，定义了船舶自动化的程度，从AL1～AL6，分为六个等级，从设计到营运，针对每个等级的特征进行定义。

相比之下，CCS的定义相对更具体。智能船舶系指利用传感器、通信、物联网、互联网等技术手段，自动感知和获得船舶自身、海洋环境、物流、港口等方面的信息和数据，并基于计算机技术、自动控制技术和大数据处理、分析技术，在船舶航行、管理、维护保养、货物运输等方面实现智能化运行的船舶，使船舶运行更加安全、环保、经济、可靠［2］。

中国船级社（CCS）《智能船舶规范》，针对常规的轴系柴油机推进的运输商船提出有关智能的六大基本符号，概括为：

i-ship（N） 智能航行/Navigation

i-ship（H） 智能船体/Hull

i-ship（M） 智能机舱/Machinery

i-ship（E） 智能能效/Energy

i-ship（C） 智能货控/Cargo

i-ship（I） 智能集成平台/Integration

智能船舶与常规船的技术差异主要是在常规船的基础上增设以下功能：

（1）增加船端统一集成平台，实现船端各系统的互联互通，通过数据的综合分析和评估，提供辅助决策功能，同时通过船岸通讯实现远程监测。

（2）船舶实现自主学习能力，并可完成部分的自主操作，通过加强岸端系统的建设实现对船舶的远程控制。

（3）通过船岸港的一体智能化建设，船舶实现最终的无人驾驶，自主航行、自主靠港。

基于以上定义以及相关功能组成，智能船舶是以用户需求及关键业务内容为牵引，将人性化、智能化的应用实现，贯穿于船舶平台设计、建造、运用、管理、维修等全寿命周期的所属产品、环境及体验的船舶系统的总称，包含物联网体系中的感知层、传输层、应用层等各层级领域内容［3］，并需要选用较为经济、高效、便捷、可靠的计算机网络及其资源为支撑，采用合理的接入、控制、承载、叠加、部署、认证和协同形式等，目的是以人性化智能化网络服务的形式实现对船舶系统及其装备的体系性信息描述及高效合理的信息使用。

2.2 内涵分析

智能船舶实现的物理平台是船舶，这是由其领域特性及服务对象所决定的，其人性化、智能化应用的首要目的是支持船舶系统所属功能性能的发挥。其实现形式及主要内容必然是围绕船舶系统领域范围内的相关业务内容而展开；其次才是对船舶系统辅助功能及相关应用的拓展。所交付的产品也是支持船舶系统相关业务需求的终端产品、应用环境、交互体验等。

2.3 外延分析

（1）组成要素及硬件体系。智能船舶实现的基础条件是数字化智能化装备、物联网技术、计算机网络技术等，其相关技术与实现方式亦具有通用性、多样性等特点。在多领域、多系统的数据集成中，需作好“云与海”体系规划；在大系统的应用集成中，需作好分布式应用部署与虚拟化集中部署的体系规划；在多镜像系统中，需作好数据的同步、缓存、更新等。

（2）用户关注点及其输入条件。智能船舶实现的核心是以用户需求与关键业务内容为牵引，以及以此为目的的对相关人性化智能化应用的技术实现与条件创造。简单便捷、智能高效、安全可靠的人性化交互界面以及对于业务内容、应用环境的保障，是用户体验的首要关注点；相关技术、设施、设备的应用则是实现手段。

（3）系统框架及标准化接口。智能船舶实现的关键是可用于指导智能船舶设计、建造的高可用性的开发框架及标准化的接口体系，包括硬件体系架构及其网络拓扑形式、软件体系架构及其业务逻辑关系、交互信息及通讯协议等。按照该框架、体系，总体负责单位就可以对分系统设备商和分系统开发团队形成有效的规定约束并开展相应的分工、协同，从而实现智能船舶设计建设过程的敏捷化和高效化。

（4）信息流是智能船舶的血液。智能船舶实现的工质是船舶系统及其装备的描述信息。通过对智能装备及其信息接口的开放和补充，对装备信息的数据采集、分析、管理、控制、消费等的应用开发，以及所需元数据库建设、数据中心建设、数据消费方式实现、软件开发平台建设、应用部署环境建设、人员身份信息及信息访问权限管理等，实现对船舶系统及其装备信息的科学、高效、合理使用。

（5）中间产品及资源消耗。智能船舶实现的难点是基于业务逻辑的数据分析、数据挖掘、知识表示、知识完善、知识应用的底层领域应用开发。数据分析时，主要以基于既有知识及相关业务逻辑的特征提取，通过对数据的向上钻取，实现对系统状态空间数据在时间序列上的最大程度的降维与性能评价，并用以支持系统监控与运维管理等；当发生异常状态评价时，可基于特定的知识及业务逻辑，对数据进行向下钻取，实现对系统状态空间数据在时间序列上的最大程度的增维，通过对系统状态空间的可观性来支持辅助决策。数据挖掘时，主要以基于时间序列的统计分析、回归分析、关联分析、分类分析、聚类分析等方法为主，并且需要对所发现的知识特征以及奇异点等进行基于业务逻辑的分析解释，并采用计算机逻辑语言的形式为知识表示，进而将其补充到可供分析应用的知识策略库中。

（6）终端产品及价值体现。智能船舶实现的亮点是基于用户需求及业务内容的人性化交互接口、信息聚合方式、消息推送服务等顶层应用开发，包括基于人员身份信息的单点登录、访问权限控制等。面向用户的顶层应用开发及其终端设备、平台环境等是支持用户完成特定业务内容的信息化交互接口，是智能船舶的外在表现形式，是用户体验获取与应用评价的直接对象，也是底层应用实现及数据产品消费并表现相应价值的承载主体。

（7）一般性特点、要求、关系等。智能船舶实现的特点是基于接口的通用性、实现上的多样性、建设上的经济性，以及功能性能上的安全性、可靠性、稳定性，还有规模、内容、空间、时间上的扩展、延伸、变更、迁移、异构、演进等。其中，功能、性能的安全性是依靠相对独立的有限开放来实现，尤其是要求快速响应的领域系统或智能化装备，如船舶主机、发电机等的控制主要依靠于本地化的智能模块及控制器；建设上的经济性是通过接口上的通用性和实现上的多样性来保证，并构成为可扩展、变更的基础；空间上的延伸性包括感知层面有效节点的扩展、异构网络接入方式的扩展、传输层面信息隧道的应用与端到端信息镜像的管理等。

3 顶层规划

3.1 概 念

智能船舶实现的显著特征是智能，是在船舶设计、建造、运用、管理、维修等全寿命周期中，将人性化智能化的应用需求实现，并将其集成到相应的终端产品、应用环境、系统平台中；具有友好的交互体验，对船舶系统相关业务的开展具有良好支撑作用。

3.2 顶层规划体系

智能船舶实现的内在本质是对船舶系统及其所属装备相关信息体系的科学规划、正确描述、安全管理、高效使用的应用实现方式。在规划这套信息体系时，需要充分考虑现有的船舶系统，包括总体、船体、轮机、电气以及舾装等特征，能够对船舶系统及其所属装备的相关功能、性能、状态进行准确全面的描述和反映，并以网络服务的形式给出相应的评价分析、趋势分析、诊断分析、决策分析、管理分析或信息支持等。

4 体系架构

4.1 硬件体系架构

与物联网体系的硬件实现相类似，在技术实现上，智能船舶的硬件体系也可切分为多个逻辑平面，具体可分为现场感知层、异构接入层、基础网络层、平台叠加层、用户接口层、平台环境层。其中，现场感知层主要由开放接口的智能装备及基于现场总线的感知网络、基于光纤的传感网络等组成，如用于船体健康监测的分布式光纤传感网络及其设备终端等；异构接入层主要是指实现对现场感知网络的协议转换并将其接入TCP/IP网络环境的设施设备，包括光纤、以太网、总线和无线接入的各种形式。基础网络层是船舶系统通讯实现的最基本方式，实现形式如以太网、光纤等；平台叠加层主要用于部署数据中心、基础应用服务器、Web应用服务器、加解密服务器、CDN服务器等；用户接口层主要为人性化智能化应用的终端设备，包括计算机工作站、桌面、移动终端等；平台环境层主要是指用以集成或支持终端设备的台体、电源、接入网及其他人性化的设计实现等。

其网络拓扑形式可以概括为基于TCP/IP基础网络的泛在接入与无限扩展，包括处于网络前端的现场感知网络、处于网络中端的平台叠加层、处于网络后端的客户终端等。另外，对于岸船协同系统，其还包括数据中心相关内容的镜像迁移与管理等，以及所需的通讯隧道技术的应用。

4.2 软件体系架构

与计算机网络的应用实现相类似，在技术实现上，智能船舶软件体系可以分为数据采集层、数据分析层、数据管理层、应用层等。其中，数据采集层主要部署于异构网络接入节点并实现相关通讯协议的转换；数据分析层主要部署于专业化的数据分析、处理工作站，其配置有丰富的数据分析策略及相关应用，并可以向数据中心订阅相应的有待分析的数据源；数据管理层主要由数据中心或数据库及其管理工具来实现，实现对有效数据的存储管理、访问控制、消息推送等；应用层主要由分布式应用服务器、Web应用服务器等来提供应用服务，用户可以采用基于富客户端的网络服务或基于瘦客户端的Web服务来获取应用服务。

其业务逻辑关系可以简述为：数据采集层主要用以支持底层业务数据的汇聚；数据分析层主要用以专业化的数据分析及领域范围内的数据逻辑解读，其产品输出是可供消费的有效数据、评价、决策等；数据管理层是数据存储、管理、访问、推送的中间层，可以隔离底层应用开发与上层应用开发之间的接口耦合关系，并且简化对海量数据的精准管理与有效控制；应用层是面向用户的网络服务实现，是对有效数据、评价、决策等信息的消费接口，也是网络服务与用户间的交互接口，并可以分为服务端和客户端，其表现层的实现方式还可以细分为MVC开发框架。

4.3 标准化接口体系

标准化接口体系的基础是模型语言与功能属性描述，表现形式是元数据及其资源库，模型对象库，以及模型对象间发生相互作用时所需的消息应用协议。其中，模型表述所需的元数据是有粒度的，具有自描述、自包含的特点，以及格式化、结构化的特点。模型对象之间的关系必须是面向对象（OO）的和具有实体关系（ER）的。

采用元数据，通过可编配、可扩展的方式来结构化地定义各种信息模型的数据类型、组成结构、属性特点、数据格式、单位度量等，能使各种数据类型在其相应组成、属性、格式、度量等的描述与定义方式上高度一致，从而为跨系统集成与信息融合等提供有利条件，并降低数据分析、数据挖掘等的实现成本与运算复杂度，也为数据的存储、查询与使用等管理提供有效的技术手段。

元数据信息模型的设计与生成，按照面向复用的原则，在中心数据库及其数据字典的统一环境下，采用自顶向下的细化设计，以及自底向上的编配组合。区别于传统的ER数据库信息模型的设计方法，元数据信息模型通常采用星形模型或雪花模型。这种基于细粒度的元数据信息模型的编配与组合方式，能够在特定的领域主题范围内实现数据库或数据仓库的范式要求，且体现了ER数据库信息模型设计的基本思想。

由于领域范围内相应主题关注点的部分交叉，不同主题应用间的多个大粒度的元数据信息模型，会存在一定程度的信息冗余。由于采用在统一环境下的元数据信息模型的设计与生成方法，该部分冗余并不会导致信息在表述上的不一致。相反，其更有助于发现各分系统间的信息关联，有效促进信息融合与系统融合，且能使大粒度的元数据信息模型可以基于此逐渐生成并不断完善。

面向对象的实体关系（即对象间接口关系），包括数据接口和功能接口两个部分，并可采用技术元数据与业务元数据分别描述。其在应用实现上可以采用SOAP、JOSN、XML等语言形式来表述。

5 主要内容

5.1 基于框架体系的设计、采购、建造

依托于高可用性的指导智能船舶设计建造的开发框架及标准化的接口体系，总体责任单位就可以对分系统设备商和分系统开发团队形成有效的规约并开展相应的分工、协同，从而实现智能船舶在设计、建设、管理过程中的敏捷化和高效化，并且有效促进各类型装备、设备、设施向该框架体系的靠拢与发展。

智能船舶的实施是一项综合性系统工程，在设计之初就应该根据船级社的入级要求从总体、船体、轮机、电气和舾装各专业综合考虑。

以智能机舱为例，设计者除了要考虑常规船机舱的设备、系统、布置以及安装外，还应根据规范要求，综合利用状态监测系统所获得的各种信息和数据，对机舱内机械设备的运行状态、健康状况进行分析和评估，用于机械设备操作决策和维护保养计划的制定。对机舱内的主推进发动机、辅助发电用发动机、轴系的运行状态进行监测；根据状态监测系统收集的数据，对机械设备的运行状态和健康状况进行分析和评估；根据分析与评估结果，提出纠正建议，为船舶操作提供决策建议［2］。要实现这一目标，不但需要确定物联网系统的软、硬件框架，同时需要整理出数据采集和控制点的清单。为解决本文1.3节中列出现实的痛点，设计者需要和设备供应商进行充分的沟通和协商，整理出各个设备的数据接口格式、数据类型等，将有数据接口的设备数据利用采集终端转换成标准数据格式上传，设计者同时还应对没有数据接口的设备增加传感器和采集终端。由于船用设备供应商多样性，这需要采购部门和供应商共同努力，对于相关设备尽量采用标准的数据接口。从短期来看，这些确实是阻碍智能船舶发展的痛点，但从长期来看则是大势所趋。另外，对于像主机遥控、监测报警、阀门遥控和液位遥测等本身就有控制台的设备和系统，应考虑从标准数据接口获取数据，减少或取消控制台，由应用层服务器统一显示和控制，将来甚至可以取消集控室或货控室，而由数据监测和设备控制中心取代。

5.2 能化感知系统的补充与完善

随着船舶安全监测及人居环境评价等相关业务需求的发展，可以建设用以船体健康监测的分布式光纤传感网络及其智能化的设备终端，可以建设用以船体、设备、平台振动或噪声监测的感知网络。

5.3 泛在接入的模块化标准化实现

对于现场感知层异构网络，其数据定义格式、网络实现形式等的差异性较大，需要采用接口及协议转换模块来实现由底层异构网络向平台性基础网络的接入。采用模块化标准化的接口转换模块，并实现相应转换协议的自定义配置，这将是高效便捷的实现方法及应用模式。

5.4 基于策略集的数据分析与补充

策略集是对装备系统构成及其内部逻辑的计算机语言表述，这是由装备系统的构成原理、分系统间关系、人员认知水平等先验知识所决定的，对装备功能性能的描述与评价具有非常积极的作用。由于认知水平的发展以及分系统间关系的变更等，策略集需进行相应补充、完善或调整。

5.5 基于相关属性的数据挖掘与解释

实现数据挖掘需要成本，这就要求我们采用经济高效的分析方法。而基于相关属性的数据挖掘则相对较为容易，对于其所产生的知识特征也较容易判读和解释，对于有用的知识特征可将其补充到数据分析的策略集中。

5.6 顶层应用开发及其终端设备

以面向用户和需求拉动的方式来规划设计顶层应用，并且按照人员的领域特性及视角特点来规划信息实现，通过不同的信息聚合方式及上下钻取方式、导航方式等来提供人性化智能化的信息消费及应用服务。

5.7 远程监控、诊断、托管等实现

智能船舶实现所需的基础设施、网络资源、计算资源、存储资源、软件资源、应用资源等的订购、开发、建设、部署、应用等相对受设计建设时的资金预算、布置空间分配、使用范围及其体系性作用、可复用程度及其成本摊薄、智能化实现的软件能力及等级水平等条件所限制。因此，即使最先进的智能化船舶，其单船智能化程度在实现上也是受限制的，更为专业而复杂的业务功能，如领域性故障分析诊断、路径规划决策、方案优化设计等，需采用服务租用的形式，交付给相应的岸基服务中心来获取。通过相应的隧道通信技术、镜像管理技术等保证岸船间的准实时性和近似同步；相应的监控、诊断、托管等技术实现也是柔性化的，相应物理系统间的关系是自主化的；岸基服务中心的软硬件资源、知识库资源、专家库资源都是最优化的。

5.8 特殊应用开发及其业务实现环境

（1）船舶安全中心。火灾报警、疏散指示、防火门及防火风闸控制、风机控制、速关阀控制、水喷淋控制、CO2释放报警与控制、船体健康监测、舱室环境监测、船体振动监测等监控系统的开发与应用集成。

（2）视情维修监测、决策、保障系统。基于装备系统构成与业务逻辑的故障分析、预警、告警、诊断、评价、决策的装备监控系统的开发与应用集成，以及基于设备维护保养规程的计划性维修提醒、基于设备实时监控与状态性能评价的视情性维修决策、备品件出入库管理及申报管理等智能化的管理软件。

（3）完整性、安全性、可靠性能力评价系统。基于船舶系统间接口关系与业务逻辑的模型描述，以及对平台体系内相关能力的评估和体系贡献率的计算，并据此设计的评价推演软件或仿真平台。

5.9 用户端无线接入与桌面集成的平台环境

包括人性化的移动用户端的无线接入与单点登录方式，以及对工作站形式的桌面应用客户端主机及其显示器等的统一桌面集成，还有所需的网络管控、正常电源、应急电源、接地系统等平台条件、环境条件。这是智能船舶实现人机交互的宏观接口，是增强或改善人机交互体验的一个重要环节。

6 集成展示环境

智能船舶集成展示环境的打造引领了未来船舶设计建造与装备使用管理的新方向。

船舶系统的设计建造具有典型的集约性，从设计到交付的时间周期相对较短，而所需集成的设备设施却日益增多、日趋先进，以满足不断提高的功能性能要求。与此相比，智能船舶对于智能装备及其标准化接口、通讯协议的要求更严，系统实现的难度和复杂度更高。这就需要有较成熟、经济、敏捷、高效的指导船舶系统，进行装备集成的设计开发框架、标准化接口体系和总体责任单位，并可以采用设计所主导并推荐的方式来促进智能装备、智能船舶的应用实现。对于具体的船舶项目而言，其总体设计单位、总体施工单位基本具有唯一性，在此基础上引入智能船舶系统集成的总体责任单位可以形成更为专业化、系统化、标准化的业务分工与协同合作，并形成为船舶系统设计建造过程中高效运行推进的一种新体系下的合理且具有示范意义的模式。

基于高安全性、可靠性、稳定性、经济性、可变更性、可扩展性、可演进性的软硬件体系架构，构建人性化智能化的数据分析、消息推送、应用开发、软件部署、配置管理、应用交互、辅助决策、监控管理的平台化应用集成环境，这是满足用户关于设备智能化集约化平台化管理、应对复杂业务场景、新功能新需求可以不断植入、变更实现较为敏捷经济高效的必然趋势与有效途径，并可以由该类型业务需求及其应用实现的不断丰富、完善与发展来拉动智能装备、智能船舶的不断发展。对于需要新造船舶的用户而言，智能船舶的集成展示环境实际上是用户各类型潜在需求及其应用实现的范例性成果展示平台。基于该平台，用户可以获取相关应用实现的感性交互体验，并对其作用、价值等作出合理评估，进而可用以指导自身的业务需求分析与选择规划，最终以菜单选项的方式完成对相关业务需求及其应用实现的快速配置。总体责任单位则可据此进行基于相关框架体系、标准接口、使用经验、应用范例的项目定制，对内外部产品及其配套厂商等进行合理计划、分配、跟进、管理等；可据此进行基于产品设计制造流程的资源配置、范例复制、软件移植等工作。

7 结 论

本文以实现智能船舶的应用为关注点，突出了用户需求及关键业务内容的牵引性作用，从顶层规划层面分析其在功能实现上的基本内涵和在技术实现上的主要外延；提出符合智能船舶平台化集成要求的软硬件体系架构及标准化接口体系，该框架可以敏捷经济且高效地指导智能船舶，相应规划设计、设备订购、船厂施工、分系统调试、大系统集成与信息融合等应用实现；指出用以支持智能船舶应用实现的关键技术及应用内容，确认智能船舶由概念走向实现的主要内容及基本方法；论述了集成展示环境对于促进智能船舶推广应用的意义及作用。

［1］中国船级社.智能船舶规范［S］.北京：中国船级社，2015：1-39.

［2］龚瑞良，吉雨冠.智能船舶技术和无人驾驶技术研究［J］.船舶，2016（5）：82-87.

［2］周志凤.船舶装备物联网服务平台的规划研究［D］.南京：南京理工大学，2013：1-80.

Top-level planning and system architecture of intelligent vessel

ZHOU Zhi-feng1HUANG Rong2GONG Rui-liang3
(1. China Satellite Maritime Tracking & Control Department, Jiangyin 214400, China; 2. Polar Research Institute of China, Shanghai 200136, China; 3. RUITE ELECTRIC, Changshu 215500, China)

This paper analyzes the intelligent vessel from the top-level planning aspect for the basic intension in function and the main extension in technology based on the technology foundation, such as ship equipment, internet of things, computer network and communication. The proposed hardware/software system and standardized interface system can meet the integration requirement of the intelligent vessel platform. As the design and development framework, it can provide the intelligent vessel with easy and economic guidance for the planning and design, equipment order, shipyard construction, subsystem debugging, large system integration and information fusion. It introduces the key technologies and applications of the intelligent vessel, and points out the signif i cance of the integrated demonstration environment for promoting the application of intelligent vessels.

intelligent vessel; top-level planning; system architecture; standardized interface; integrated demonstration

U671.99

A

1001-9855（2017）03-0089-08

10.19423 / j.cnki.31-1561 / u.2017.03.089

2017-03-27；

2017-04-28

周志凤（1979-），男，硕士，工程师。研究方向：船舶装备物联网、信息物理系统，以及基于信息融合的应用开发、规划、设计等。

黄 嵘（1979-），男，高级轮机长。研究方向：极地船舶动力配置。

龚瑞良（1965-），男，高级工程师。研究方向：电气自动化。