摘 要：随着我国科技与经济的高速发展发展。我国的船舶技术也获得了巨大的提升，船舶作为物流不可取代的载体，其作用越来越重要，相应的人们对船舶的技术要求也愈来愈高了。智能船舶概念的提出和相应技术的快速发展，使得船舶智能化成为船舶行业发展的主要研究方向，在16年3月的时候，中国船级社发布了《智能船舶规范》，本文根据该规范对智能船舶技术的几项主要的功能模块进行了详细的介绍，分析其功能、技术要求以及要实现无人驾驶技术的难点。希望可以对相关技术人员在进行智能船舶的研究时起到一定帮助。
关键词：智能船舶；无人驾驶技术；无人驾驶船舶
1.引言
2016年3月1日，中国船级社编制的《智能船舶规范》正式生效，这代表着中国智能船舶和无人驾驶时代的来临。智能船舶技术的优势主要在于：一是能够减少船员的使用，这样就能够降低船舶的运营成本，而有了远程控制以及自动驾驶功能，航海人员就可以向陆上呼叫和操作中心转移，避免了船上的枯燥生活，也就对年轻人更加具有吸引力。二是船舶航行会变得更加安全，这是因为智能化操作可以很大程度上避免人工操作可能出现的失误，减少在船人员还能降低人员安全威胁。
2.智能船舶技术
智能船舶技术指可以利用传感器、通信、物联网、互联网的技术手段，自动的获得船舶自身、周边环境、物流、港口等多方面的信息，依靠计算机技术、自动控制技术以及大数据处理和分析技术，对船舶的航行、管理、维护、货运等方面实现自动化运行的船舶技术，可以使得船舶更加的安全、经济、可靠。根据《智能船舶规范》所述，智能船舶技术自动航行主要可以分成六个功能模块，即智能航行、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。
2.1自动航行系统
自动航行系统由自动导航系统与自动操舵系统组成。预期是希望只需输入航行计划，在船舶离港后，系统就可以对航向、航速、船位进行检测，并且可以自动的保持航迹、航向、航速等，最终安全的把船舶驶达目的地。在整个船舶的航行过程中，不需要人员操作，人们只是对其状态进行监控，必要时对设备进行维修。船舶自动化航行，可以大大的降低船员的劳动强度，同时也会使得船舶运输更加经济且安全可靠。
而智能船舶技术对航行的要求是运用计算机技术、控制技术对感知到或者获得的信息就行分析及处理，然后对船舶的航线和船速进行自主设计；在航行过程中，则是需要依照岸基中心的帮助，能够在航道上针对各种环境进行自动避碰，完成自主航行。也就是说，智能航行需要具有航路设计和优化、自主航行甚至是高级自主航行的功能。
2.2船体应力检测系统
船体应力检测系统属于船舶电气信号系统的下属系统，一般都有长基线应力仪、加速仪、倾斜仪等。智能船舶的智能船体，就是根据船体数据库建立起来的，对船体进行维护，在船体的使用周期内，为船舶的安全以及船体的维修保养提供辅助决策，并且要对船体相关数据自动进行采集和检测，为船舶的操作提供信息支持。智能船体的功能包括：船体建造监控管理；船体结构厚度监控与强度评估；船体检查保养计划；破损温性和结构剩余强度评估；船体监测系统；航行辅助决策系统。
2.3机舱自动化系统
机舱自动化系统包括：机舱检测、报警和控制系统；主机与可调螺距螺旋桨的遥控系统；船舶电站自动化系统；辅锅炉、其他机电设备的自动化控制系统等等。智能机舱的要求就是，综合的利用状态监测系统获取的信息，分析机舱内机械设备的运行状态和健康状况，经过评估，帮助制定机械设备的操作决策以及维护保养计划。其主要功能有；（1）对机舱内的主推进发动机、辅助发电机、轴系的运行状态进行监测；（2）收集状态监测数据，并根据数据对机械设备的运行状态和健康情况进行分析、评估；（3）根据分析结果，给出建议，为船舶智能操作提供决策信息。
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2.4船舶能效管理系统
智能船舶技术的智能能效管理是指，对船舶的航行状态以及耗能情况进行在线监测并自动采集相关数据，通过这些数据对船舶的能效状况，航行状态等进行评估，经过大数据分析、数值分析和优化技术进行处理，给出船舶分析结果，根据这些分析结果，自动的给出能效优化方案，从而完成船舶的能效实时监控、智能评估和优化，改善船舶能效管理。
2.5船舶智能货物管理系统
智能货物管理是指通过传感器之类的感知设备对货物、货仓和货物保护系统的参数自动进行采集，并通过计算机技术、自动控制技术和大数据处理、分析，来完成对货舱、货物以及货物保护系统状态的监测、报警、辅助决策与控制，并且还能够根据监测或者获得的信息，对货物的配载进行优化并进行自动装卸，完成船舶货物的智能管理。
2.6智能集成平台
要形成智能集成平台，最少要包括智能航行、智能机舱以及智能能效管理三个系统的数据，集成平台需要具备开放性，可以整合船上现有的信息管理系统，并支持融合后续 的新增系统，这样才能对船舶进行全面监控和智能化的管理，同时还能同岸上进行数据交互。
3无人驾驶技术
本文分析的是无人驾驶船舶技术，无人驾驶船舶涉及到了船舶设计与制造、传感器技术、智能决策、海上通信、岸基遥测遥控、气象海况预报等非常多的理论或技术。一般可以分成三个部分：船端自主航行系统、高性能海上通信系统、岸基支持系统。
3.1船端自主航行系统
船端自主航行系统可以分成感知、决策、执行三个部分，通过对船舶外部以及内部环境的感知，获取信息，经过智能决策对所处的局面进行分析判断，最终给出解决方案，然后通过执行机构来完成驱动车、舵等设备的具体操作，并且还要把执行结果反馈到决策部分，为下一步的决策提供参考。
3.2高性能海上通信系统
海上通信系统链接了船端自主航行系统和岸基支持系统，使得两个系统之间可以进行信息传递，船端采集的信息或者岸基遥测遥控指令都可以传递给对方，由于其信息传递的关键性，无人驾驶船舶对海上通信系统有着高带宽、低延时、低费用的要求。在船岸之间将要传递的数据量是非常庞大的，这就需要对数据进行压缩然后才能进行传输，同时为了能够适应复杂的环境状况，需要在无人驾驶船舶上配备多种通信系统，通过智能路由选择技术进行筛选，保证船岸通信的可靠性，提高传输速度。
3.3岸基支持系统
岸基支持系统可以为无人驾驶提供安全性保障，负责对船端自主航行系统进行远程监控，同时还能为船端的决策系统提供信息支持，因此岸基系统可以分成监控系统和信息提供系统两个部分。监控系统由经验丰富的船长、轮机长以及公司管理者组成，通过船端自主航行系统发来的信息对船舶状态进行监控，对船端系统的决策进行监督并提供帮助。信息支持系统则是可以从大局上对船舶提供信息支持。
4.总结
智能船舶技术和无人驾驶技术，各自有各自的优势，把两者结合起来，实现自动化与智能化的完美合作，可以大大增强了船舶行驶过程中的安全性，高效性。
参考文献
【1】中国船级社。智能船舶规范。【S】.北京：中国船级社，2015.
【2】严新平。智能船舶的研究现状与法杖趋势【J】。交通与港航。2016（1）：25-28.
【3】李源。船舶行业新技术盘点【J】。船海动态聚焦，2015（11）。
论文作者:王啟建
论文发表刊物:《科技中国》2017年11期
论文发表时间:2018/5/2
标签：船舶论文; 智能论文; 船体论文; 系统论文; 技术论文; 机舱论文; 信息论文; 《科技中国》2017年11期论文;