淺談船舶駕駛自動化與航海智能化

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摘要：隨著科學信息技術(shù)的飛速發(fā)展，當前先進的電子技術(shù)與計算機技術(shù)已經(jīng)被廣泛應用在各行各業(yè)的生產(chǎn)與運行中。在船舶生產(chǎn)行業(yè)中，自動化智能船舶亦是受到大家廣泛關(guān)注的重要研究領(lǐng)域之一，目前已經(jīng)有部分航運國家相繼開展對“智能化船舶”的研發(fā)。由此可見，在當前全新的時代背景下，船舶的智能化、自動化已經(jīng)成為船舶生產(chǎn)行業(yè)以及航運領(lǐng)域未來階段發(fā)展的必然趨勢，亦是當今重要航運國家的迫切需求。本文主要探討船舶駕駛綜合自動化技術(shù)、綜合道和駕駛網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、船舶駕駛導航技術(shù)在船舶駕駛自動化領(lǐng)域中的應用，以及海上智能救援技術(shù)在航海智能化領(lǐng)域中的應用。

關(guān)鍵詞：船舶駕駛自動化；航海智能化；電氣自動化

0引言

電氣自動化技術(shù)不斷成熟，已經(jīng)普及在不同的行業(yè)中，在此背景下，船舶自動化的概念被相關(guān)學者提出。隨著航海領(lǐng)域工作量的逐漸增大，以及探索領(lǐng)域的不斷擴大，加強對船舶的智能化研發(fā)與生產(chǎn)是有效提升航海工作效率的重要途徑。但在當前的船舶駕駛自動化與智能化研究領(lǐng)域中，由于相關(guān)的自動化技術(shù)以及智能化體系的科研水平有限，因此2項技術(shù)仍然處于不斷研發(fā)的狀態(tài)，相關(guān)科研人員仍然需要加強對船舶自動化以及航海智能化的應用，進而有效提升航海領(lǐng)域中的智能化發(fā)展水平。

1船舶綜合自動化技術(shù)的應用

船舶綜合自動化技術(shù)的發(fā)展是基于計算機技術(shù)的發(fā)展所建立起來的，在當前船舶制造領(lǐng)域中，該技術(shù)已經(jīng)日漸發(fā)展成熟，并得到了廣泛的應用。與此同時，信息自動化技術(shù)的有效發(fā)展，亦對船舶自動化的發(fā)展水平帶來了有效的助推作用。通俗來講，船舶綜合自動化技術(shù)主要是將船舶中機械自動化、裝載自動化、機艙自動化以及航行自動化技術(shù)等船舶中多個不同的應用機能進行有機結(jié)合，最終將其整合為一種新型的船舶綜合自動化技術(shù)，進而達到船舶在行駛過程中的自動化性能[1]。在當前的船舶制造中，該系統(tǒng)主要包含2個工作母站，根據(jù)船舶類型以及大小的差異性，分別在船舶中設(shè)有不同數(shù)量的分站以及控制系統(tǒng)。工作母站通常被安裝在船舶的駕駛室與機艙室中，且同一船舶中的不同母站在運行過程中其功能相互獨立，工作人員可對其進行單獨操作來控制船舶的各種技能，與此同時，2個母站之間又會將數(shù)據(jù)相互備份，因此，在船舶一個母站出現(xiàn)故障的情況下，相關(guān)工作人員仍然可通過另一個母站實現(xiàn)對船舶的操控，有效降低船舶在運行過程中出現(xiàn)故障的風險。

2綜合導航和駕駛網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的應用

現(xiàn)階段，船舶自動化技術(shù)仍處于發(fā)展中階段，與人們理想中的狀態(tài)仍有一定差距。船舶導航和駕駛自動化功能主要依托航海專家?guī)煲约爱斍氨蝗藗儚V泛應用的電子海圖技術(shù)，將數(shù)字化技術(shù)與信息化技術(shù)進行有效合成，進而形成綜合的銀行和駕駛網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)[2]。在該系統(tǒng)的應用過程中，主要是將船舶的控制技術(shù)、信息技術(shù)、以及計算機通訊技術(shù)等進行有機合成，并將其與船舶中的控制體系、雷達設(shè)備以及導航設(shè)備整合為一體，進而有效實現(xiàn)船舶的駕駛線路設(shè)定、自動導航，預先設(shè)定好航行計劃，在航行過程中進行避讓以及輪機檢測等，并且在船舶的航行過程中，一旦發(fā)生問題或故障，可自動報警，并且如發(fā)現(xiàn)水域中的障礙物，可起到預警作用，進而有效提升船舶整體駕駛的實用性?，F(xiàn)階段，在船舶制造領(lǐng)域的發(fā)展過程中，隨著人們對船舶需求增加，當前船舶在制造過程中已經(jīng)逐漸向大型化與高速化方向發(fā)展。在船舶航行的過程中，經(jīng)常會面臨環(huán)境相對復雜的海域，因此，船舶在航行過程中，對海域中障礙物的有效避讓是船舶制造過程中需考慮的重要問題，一旦發(fā)生任何偏差，都會給人們帶來巨大的經(jīng)濟財產(chǎn)損失，甚至造成人員傷亡。因此，船舶制造過程中，需要在系統(tǒng)中裝有綜合導航和駕駛網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，方能夠有效實現(xiàn)船舶的駕駛自動化，進而提升船舶在運行過程中的安全系數(shù)，降低能源消耗。

3船舶駕駛導航技術(shù)的應用

船舶在海上航行的過程中，最基礎(chǔ)亦是最重要的裝置是海上導航，是確保船舶按照目標航向行駛，避免迷失方向的重要裝置。與此同時，導航的正確引導亦能夠讓船舶在運行過程中，按照最優(yōu)航線行駛，有效避免船舶在運行過程中產(chǎn)生的不必要的航海里程，徒增能源消耗[3]?，F(xiàn)階段的航海智能化研究領(lǐng)域中，對船舶駕駛導航技術(shù)的研發(fā)亦是重要研究模塊之一。當前國外一些先進國家亦在對該領(lǐng)域進行不斷研發(fā)，因此未來先進的船舶駕駛導航技術(shù)的問世指日可待。在該技術(shù)的設(shè)計過程中，需要對船舶中的導航系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)以及電子地圖等子系統(tǒng)進行實施監(jiān)控，并以此為基礎(chǔ)為船舶提供正確的雷達影像以及航海方向指正，并且可根據(jù)周圍海域環(huán)境智能變換最佳行駛速度，并且為工作人員提供定位信息等。

4海上智能救援技術(shù)的應用

在海上的航行過程中，船舶可能會在行駛過程中遇到難以預計的不可控風險，如海域周圍的氣象災害、海底中存在的暗礁或遇到周圍冰山等，除自然災害外，船舶在航行過程中還有可能碰上區(qū)域中的海盜或出現(xiàn)船只之間避讓不及時、船舶自身出現(xiàn)運行故障等狀況，都有可能造成船舶無法正常航行，進而發(fā)生潛在安全風險?；诖耍诖斑\行過程中，首先應當做好海上救援工作，并且在功能研發(fā)的方向上加強對船舶智能跟蹤功能的研發(fā)。在船舶智能跟蹤技術(shù)的研發(fā)中，可運用當前先進的科學信息技術(shù)來完成，首先是無人機技術(shù)，該技術(shù)通過智能化控制技術(shù)與自動化控制技術(shù)，依托無人機機械設(shè)備，來實現(xiàn)對船舶的跟蹤功能，并且在其運行過程中，由于機械設(shè)備的體系相對較小，且其安裝步驟非常簡單，無人機在運行期間的動力系統(tǒng)也相對穩(wěn)定，在其設(shè)備中能夠儲存一定的能量，并且可借助機械設(shè)備自帶的高清攝像頭，對船舶的運行情況以及運行狀態(tài)開展有效的檢測，使其在高難度的海域中，面對復雜的海域環(huán)境亦能夠?qū)崿F(xiàn)高清晰拍攝功能[4]。一旦發(fā)現(xiàn)船舶出現(xiàn)運行故障，無人機可及時將信息反饋到相關(guān)人員手中，使其能夠馬上實行應急預案，最大限度減小損失。在海域環(huán)境中開展搜索、識別、跟蹤、取證的重要設(shè)備，并且該設(shè)備具有視頻錄像功能，能夠為搜救調(diào)查工作提供具有高度針對性的視頻圖像，并且船光電跟蹤系統(tǒng)在運行中，在日間工作過程中，可通過可見光高清系統(tǒng)，開展視頻搜查功能。在夜間亦能夠通過設(shè)備中的高性能紅外熱成像系統(tǒng)，能夠準確地發(fā)展、識別和確認目標，進而為駕駛中的救援與擁擠工作提供有效的信號指示，幫助工作人員及時發(fā)現(xiàn)船舶的故障，降低損失。

5結(jié)語

在航海領(lǐng)域的發(fā)展過程中，智能化、自動化技術(shù)對航海領(lǐng)域的發(fā)展以及智能化船舶的制造具有非常重要的現(xiàn)實意義，并且可有效推動航海領(lǐng)域的發(fā)展速度。因此，相關(guān)研究人員在開展對船舶駕駛自動化以及航海智能化的研發(fā)過程中，首選應當強化船舶駕駛功能的應用，并且以其為基礎(chǔ)開展深入的技術(shù)研究，最終使船舶無人駕駛、航海智能化的目標離我們不再遙遠，亦是航海領(lǐng)域未來發(fā)展的大勢所趨。

參考文獻：

[1]富梁波.試析船舶駕駛自動化與航海智能化[J].船舶物資與市場,2019,(04):56-57.

[2]唐慶友,宋妍成,楊弘曧.智能時代船舶駕駛對航海保障的需求[J].上海船舶運輸科學研究所學報,2019,042(002):23-27.

[3]楊贊.船舶加強自動化新發(fā)展:智能化船舶的開發(fā)研究(III)[J].世界海運,1990,13(4):33-40.

[4]欒寧,曲永科.試析船舶駕駛自動化與航海智能化[J].科學與財富,2019,(033):227.

作者：朱玉丹  單位：中國船舶重工集團公司第七六〇研究所