董晗 王广印
武汉海翼科技有限公司 湖北省武汉市 430223
摘要：未来绿色船舶技术发展的必然方向就是智能船舶，其是对船舶机械化、电气化和智能化的统一。在智能船舶中，要把握其主要机电的应用技术，通过现有的一体化设备对船舶机电一体化管理系统进行仿真设计，进一步推动了船舶机电的智能化发展。本文主要就智能船舶主要机电应用技术进行了分析研究。
关键词：智能船舶；主要机电；应用技术；
引言
随着船舶自动化程度的提高，人们越来越追求船舶智能化，期望自动感知、主观分析、智慧操作的船舶。因此，必须要把握智能船舶的相关技术，了解其主要机电的应用技术，最终推动船舶行业的快速发展。
1.智能船舶主要机电应用技术分析
1.1智能船舶技术研发策略
在智能船舶的技术研发中，需要进行能效控制，对船舶能效进行管理控制，所以要汇总分析能效指标，改善航线设计、航速、船舶浮态、动力设备等船舶能效因素，有效减少排放、提高能效。智能能效管理模块由能效控制技术服务，船舶能效管理的辅助决策建议需要结合过信息感知技术采集和通信导航技术传递的船舶航行状态、耗能状况等信息进行，综合考虑航线特点、燃料消耗、经济效益等评估结果，在不同目标下提供航速的优化方案。根据航行水域交通流控制信息、前方航道船舶密度情况、公司船期信息、航道水流分布信息、航道航行难易信息，航线规划技术可以智能实时为船舶选择航道内的位置和航道，通过优化航线来实现安全高效、绿色环保。线性规划方法、混合整数规划模型、遗传算法、模拟退火、粒子群优化算法等都属于目前常用的航线规划方法。在智能航行模块中航路设计和优化依赖的就是航线规划技术，船舶海上运输的安全高效要充分发挥航线计划、航线监控、自动避碰等功能，有效缩短运输航程，降低燃料消耗。在智能船舶的状态监测与故障诊断技术中，判断设备的稳定状态或恶化情况要结合监测设备振动发展趋势等技术手段进行。在船舶机械设备运行中或基本不拆卸设备时，故障诊断技术可以对被诊断对象的状态是的异常状态或故障状态进行判断，发现其劣化状态下发生的部位或零部件，就故障产生原因进行判断，对状态劣化的发展趋势进行预测等等。目前智能船体和智能机舱两大模块中开始应用状态监测与故障诊断技术，其运用了采集数据结果，可以监控全生命周期对船体、主机等关键配套，对使用情况进行定量评估，根据辅助决策系统来保证船体和设备的安全性。如果船舶遇险，遇险预警救助技术就可以及时预警及求救，实时监测预警船舶的航行姿态，保证在船舶发生倾覆等突发情况时向监控中心或周围船舶自动发出求救信号，为搜救人员和船舶前往遇难遇险船舶开展救助提供指引。
1.2船机信息感知技术
船机信息感知技术主要是应用传感器、信息处理器和通讯网络，获取各种有用的船机和环境信息，来辅助决策船舶营运，以求船机更安全、航行操作更便利可靠的一种方法。感知的信息主要包含船机本体和相关环境。
船机本体信息来源有：
（1）船舶航行状态信息，比如船位、航速、航线方向等；
（2）船舶机电设备状态信息，比如船舶主机转速、各处压力、水位、油位等。目前，此类信息传感器技术较为成熟可靠，有各种物理信号的传感器产品在市场上可选。
而相关环境信息相对来说比较复杂，涉及船舶周围的各种物理存在、天气条件、海水静止与流动特性、监视信息等等，其所用的信息感知硬件也较为高精尖，包含航行数据记录仪（VDR）、AIS、激光雷达、电子海图、摄像头（机）等。此类需感知的环境信号繁多，来源不一，存信息冗余和不一致甚至冲突的情况，是研发的重点和难点。
1.3数据挖掘技术
该技术是从原有庞大已知的数据信息中得出以前未知，并且含有应用价值的数据的一种技术。该技术是一种较为新颖的技术 ，其涵盖了多种不同领域的交互学科。其包含了机器学习、高等数学。数据库.知识获取等众多学科，是目前智能研究的前沿。数据挖掘技术为信息数据获取的一条全新的道路。对各行各业所产生的数据进行不断地深入挖掘，从而找到以往所没有找到的规律，这就是信息挖掘的含义。根据智能船舶发展的趋势，岸基支持是智能船舶发展的必然方向 ，因此辅机智能管控系统必然要能与岸基系统相结合。再利用数据分析挖掘 大数据技术等对数据进行优化仿真，再把数据传输给岸上，实现船岸数据同步。当数据超出设定值的正常范围时，就会发出预警。然后根据相关法规与规则的规定对需要的数据进行记录并形成报表，进行上传，以备查看。还要能够在使用过程中，让系统具有智慧，从获取的数据中进行深度学习，不断优化自己。
1.4智能机舱技术
通常把船舶驾驶室比作船舶“大脑”，而船舶“心脏”就是机舱，可见船舶机舱举足轻重。智能船只很重要的一方面就是智能机舱，全球各大船级社都对智能机舱或者自动化机舱有涵义界定。
《智能船舶规范》第四章阐述了智能机舱的涵义，梳理智能机舱的功能主要有四项：
（1）可对包含船舶主推进动力装置、辅机等船机设备状态进行信息感知，状态监测，获取稳定可靠的船机运行数据和管理信息。
（2）根据已获取存储的数据信息，对船机设备是否“健康”、有何“病症”，进行体检、评估与诊断。
（3）根据体检、评估与诊断结论，提出针对具体船机设备或系统的“药方”，以保障其健康运转。
（4）补充功能，即以上三项以外的其他功能。比如，可根据船机设备或系统的“体检报告”给出“预防与保养建议”，制定轮机维护与修理计划等。
1.5无人船技术
智能船舶的控制系统直接影响着无人船航行的操纵性、经济性和安全性，所以测量中可以自动控制无人船的航速与航向，保证无人船可以克服各种干扰，实现无人船的自动稳定地运行，这是智能船舶中无人船自动作业和自动回归的核心技术。在智能船舶中，无人船依据智能控制技术、螺旋桨的推力和舵机对航速和航向进行实时调节，可以自动按照预先设定的航线进行精准的走线、换线及回归等功能。而且无人船的关键技术还可以进行多传感器集成与数据融合，实现远距离无线局域网的数据通讯，进行实时多模控制技术。
2.结束语
智能船舶机电应用技术主要包含大数据挖掘处理技术、船机信息感知技术、无人船技术、智能机舱技术等，其中部分技术已经成熟应用，比如信息感知之传感器技术、智能机舱之状态监测技术等，但是还有很多相关关键技术缺少理论体系或实际验证，比如无人船之自主航行技术、智能机舱之能效控制技术、无人船之航线规划技术等。智能船舶势不可挡，而未完全成熟的智能船舶机电应用技术给相关方面给出了很多可研究的课题。主管部门需要加强顶层设计，保障智能船舶机电应用技术健康有序发展，以达到智能化、高新化、低碳环保化的可持续发展目标。无人车、无人机的成熟理论、实践经验，以及其走过的弯路和出现的一些问题都可以启发思路，给我们借鉴与思考。各研究机构可探索建立实质性战略研究同盟，从安全可靠、经济性跨越、绿色防污染、高端舒适智能等角度出发，厘清智能船舶关键技术研究重点和难点，又快又稳推进智能船舶机电应用技术试验与实船应用。
参考文献
[1] 刘萧 . 智能船舶的践行与渐进 [J]. 中国船检，2017，（3）：62-64.
[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，
2016，27（5）：82-87.
[3] 叶强 . 智能船舶技术和无人驾驶技术研究 [J]. 山东工业技术，
2017，（15）：106.