智能船舶技术发展与趋势简述

谭兆凯

摘  要：智能船舶将人工智能技术、现代通讯技术以及传统制造技术进行有机融合，增强了航行以及船舶设备的自动化与智能化程度。本文主要总结了智能船舶当前的关键技术，包括信息感知技术、航线规划技术、通信导航技术、监测诊断技术、能效控制技术等，同时总结了智能船舶的航行智能化、设备智能化等发展趋势，智能船舶的性能将越来越完善，航行安全性也将逐步增强。

关键词：智能船舶;技术;趋势;发展

当前航运业与造船业朝着智能、绿色、安全的方向进行发展与转型，智能制造也是船舶制造领域中的热门话题，船舶制造企业加大了对智能技术的应用力度，以此来开发出优质的船舶以及配套设备。现探讨智能船舶技术的发展情况以及未来发展趋势。

1智能船舶的技术发展与应用

智能船舶设计与制造过程中，需要综合应用物联网、通信技术、传感技术与计算机等技术，以自动化的方式对船舶本身、航运物流、海洋环境以及港口等相关数据进行感知与采集，智能船舶中还应用了大数据处理技术、自动控制技术与计算机技术，实现对船舶的智能化保养、维护、管理与运行[1]。

1.1信息感知技术

运用传感网络与传感装置，可直接采集船舶及其所处环境的数据与信息，进而作出航行决策，增强船舶运行的安全性。具体可全面感知船舶机舱情况、船舶所处的位置以及航行速度、货舱中的各种设施运行情况以及驾驶室的具体航向;在对船舶周边环境信息进行感知时，能够精准地感应目标位置、水流速度、水的深度、天气状况以及附近障碍物的实际位置。

1.2航线规划技术

智能船舶技术体系中的技术能够为船舶提供航行效率更高、航行过程更加安全的航线规划方案。智能系统可对船舶所在水域实施实时化监测，获取周边行船数据、水流状态以及海上交通状况，从而助力船舶躲避航行环境中的阻碍，以智能系统支持船舶驾驶人员作出正确选择。

1.3能效控制技术

为了实现绿色航行目标，应挖掘能效控制技术的应用价值，最大限度提升船舶的能效，控制航行期间的各种温室气体的排放量。将绿色船舶与绿色船舶理念进行有机结合，依靠智能平台掌握船舶本身重量、海洋环境、EEOI、转速以及吃水深度之间的关系，结合经济效益、燃料消耗以及航线特征，提供优化航速的方案。

1.4通信导航技术

在无线通信网络的支持下，船舶助航设备与导航系统、水上岸站与船舶导航系统、通信设备与传感设备等不同系统之间可进行数据交换活动。移动通信网、海上通信卫星以及专用型海上导航通信网络系统都是智能船舶所使用的重要通信导航技术[2]。在通信导航过程中，船舶能够按照航天器预设的路线进行航行，导航技术在航迹引导、确定导航方向、计算航迹曲线以及选择航线等方面也有重要应用。

1.5监测诊断技术

船舶上的设备使用状态对于其航行的安全性有着决定性的影响，因此需要充分利用监测技术，实现对船舶设备设施的监测，掌握设备的运行状态，及时对设备设施进行干预[3]。船舶设备受到恶劣运行条件的影响可能会出现故障问题，面对出现异常情况的设备，可通过智能诊断技术，在不分解设备的前提下，完成故障识别的工作。结合设备负载变动与常年故障特征，解耦相关信号，分离与筛选有用信息，智能船舶能够对信噪比极低的故障信号进行捕捉，根据损伤信号以及噪声规律，来判断故障位置与程度，预测故障发展情况。

1.6预警救助技术

海上交通事故的危险度极高，尤其是搁浅、碰撞等事故，不仅会造成经济损失，甚至还会导致人员伤亡。当危险事件出现后，智能系统可以监测船舶当前的航行姿态，并对船舶内部人员发出预警信号，同时将求救信号发送给周边船舶，从而加快搜救效率。这种先进的救助预警技术不需要过多地依赖人力，能够及时对事故作出反应。

2智能船舶的发展趋势分析

2.1发展阶段

智能船舶在发展过程中，对于智能技术的应用需求逐步增加，在第一个发展阶段，智能技术仅在数据分析与远程监测中发挥作用，随着智能技术成熟化，其在智能船舶中的应用范围也在持续延伸，与岸线中心实现了相互连接，能够促进船舶航行的节能化、环保化与安全化;进入第三阶段后，能够在前一阶段的基础上与船岸信息实现无缝连接，从半自动化导航发展至动态化实时导航，同时还能够在港口作业、船期安排等工作中发挥作用;最后一阶段则要实现无人驾驶以及全自动化物流与装卸货物。

2.2发展趋势

2.2.1航行智能化

智能船舶在未来的发展过程中，将继续提升航行过程的智能化程度，对当前的环境感知设备、导航设备以及各种自动化设备进行升级。以物联网与大数据技术为基础，打造信息系统，提供自动控制与自动导航的功能，即使没有人员进行操控，系统也能够根据预设指令，完成环境监测与运行状态监测工作，降低人力成本，增强安全保障，同时也为未来的无人驾驶系统研发与推广应用做好技术准备。

2.2.2船舶设备智能化

当前远洋与沿海船舶的智能化与自动化发展速度较快，而内河船舶自动化还受到通讯设备与岸基支持设备的限制，设备本身的集成化与网联化程度仍有提升空间。因此在未来的智能船舶发展过程中，需要针对设备实施相应的升级与优化工作，满足船岸信息共享需求，引入更多智能化设备。

2.2.3新能源船舶智能化

低碳化、绿色化也是现代船舶的重点发展，在升级智能船舶时，需要针对新能源型船舶进行有针对性的升级与优化。比如采用蓄电池动力与混合动力的船舶本身的排放量比较低，运用电力推进技术后，其可靠性得以增强，功率冗余需求也能夠得到满足，同时船舶还具有更好的操作性能。智能技术与新能源技术融合同样是智能船舶的重要发展方向。

3结论

智能船舶的发展前景极为广阔，尽管还处于初级发展阶段，但是其技术水平不断提升，尤其是核心技术手段已经提供了良好的应用效果。在未来的发展过程中，需要着重关注智能船舶的基本功能体系，继续实施智能化升级与改造，完善船舶管理体系，实现对船舶安全、环保、节能的有效保障，同时还应关注船舶基础技术，提高船舶配套件以及核心部件的质量，以此支撑船舶智能化发展。

参考文献

[1]严新平，刘佳仑，范爱龙，马枫，李晨.智能船舶技术发展与趋势简述[J].船舶工程，2020，42（03）：15-20.

[2]刘昌勇.智能船舶技术发展与趋势简述[J].中国水运，2021（07）：83-85.

[3]冯佳培.随着远程通信技术、大数据、人工智能等的发展，‘智能船舶’必将成为航运业未来的发展趋势[J].中国远洋海运，2020（05）：47.