智能船舶技術和無人駕駛技術研究

劉真斌 劉若倩

青島萬豪船舶設計有限公司 山東 青島 266555

智能船舶是依靠高科技，使陸船、人、船一體化的綜合航行系統的船只。智能船不僅能夠對來自陸地的支援信息和航行中的船內的各種信息進行隨時、準確的獲取，還能把高水平船長的駕駛、指揮技術智能化，使智能船即使在沒有船長的情況下，也能像訓練有素、經驗豐富的船長指揮時一樣安全駕駛。

1 智能船舶技術與無人駕駛技術分析

1.1 智能船舶技術

對智能船舶技術可以理解為通過對現代通信以及物聯網、傳感器、互聯網等先進技術手段和設備的有效利用，實現船舶自身與海洋環境、港口、物流等方面的數據和信息自動感知，從而以計算機、自動控制以及大數據處理等技術作為基礎，對船舶的航行與維護保養、管理、貨物運輸等智能化運行需求進行滿足，最終實現船舶的更加安全與經濟、環保、可靠性保障的技術總稱。結合當前我國船舶業發展中的技術研究和應用現狀，對船舶智能技術及其應用，可以從六個主要的結構模塊上進行分析，即智能船體、智能航行以及智能能效管理、智能機艙、智能集成、智能貨物管理等。以現代無人駕駛技術與船舶智能技術為支持的船舶自動航行技術系統，在實際設計與應用中具有成本較低且自動化程度較高等特征優勢，由于其續航時間較長、對各種海況的適用性強、智能化水平高等，與傳統船舶駕駛與航行技術相比優勢突出，并逐漸成為我國船舶制造與航海運輸等行業領域中研究和發展的主要方向。

1.2 無人駕駛技術及其優勢分析

無人駕駛技術是指利用智能化與遙控等技術手段，進行無人船舶的駕駛與控制實現的技術手段。現階段，在我國的船舶設計與制造中，對無人駕駛技術的應用，一直是以自動導航和駕駛技術作為基礎，而對無人駕駛船舶技術的設計和應用，仍然存在一些突出問題，像無人駕駛船舶在航運過程中，對其工作任務執行時，由于受到船舶航運的活動范圍較大與海上通信條件相對較差等因素影響，在實際設計和應用中通過傳統的岸基控制中心聯合人工控制模式，對其航運過程中的通信支持等，容易使船舶航運過程中的通信連續性和可靠性受到影響。我國智能船舶中所采用的自動駕駛技術主要包含有人監控與無人監控智能駕駛技術兩種類型，因此對船舶設計與制造技術水平的提升以及船舶智能化發展均具有十分積極的作用和影響。

對無人駕駛及技術的主要功能，可以從這幾點分析。①能夠實現船舶航路設計和優化實現。在船舶運行與管理中，采用無人駕駛技術能夠根據船舶本身的技術條件與性能等，從其船舶的航行任務、航運貨物特點、船期計劃等情況，對船舶的航運路線以及航速進行合理設計，以減少其運行總的能量消耗，同時使其在航運期間實現不斷優化和完善發展。②具備相應的岸基支持中心以及應急事態處理、惡劣天氣航行系統、自動避碰系統、航跡監控系統等多個不同的功能系統，從而對無人駕駛船舶的航行、運營維護和管理等進行支持。③能夠實現船舶的自主航行與高級自主航行風險分析。其中，對上述功能作用進行支持的系統主要包含船舶的導航以及輔助系統、船舶操舵系統、推進系統等[1]。

2 船舶無人駕駛系統及其功能特征分析

根據上述對智能船舶技術與無人駕駛技術及其特點的分析，在采用智能船舶技術和無人駕駛技術進行船舶設計與制造應用中，對無人駕駛與智能船舶技術的應用，有利于促進我國智能船舶的無人自動駕駛技術水平及有關技術系統的研究應用，同時促進的船舶航運各項服務質量和水平提升。船舶智能無人駕駛技術中不僅包含有多個專業領域的有關技術，像設備技術與通信技術等，需要結合智能船舶無人駕駛系統的通信與設備情況，從無人駕駛智能船舶系統的有關設計理念出發，來不斷促進智能船舶無人駕駛技術的安全性和實用性提升，從而為船舶智能技術與無人駕駛技術的應用和發展提供良好的條件支持，并實現無人駕駛智能船舶系統的設計與運行成本降低，不斷提高智能船舶自動無人駕駛技術應用的安全、經濟、環保、可靠性。

以智能船舶技術和無人駕駛技術作為基礎，在進行智能無人駕駛自動船舶技術設計和應用中，通過對傳感器以及通信、互聯網、物聯網等先進技術與設備的應用，在實現船舶航運過程中所處的海洋環境自動感知與獲取基礎上，并對船舶航運的物流與港口等信息、數據進行全面收集，從而通過計算機技術與大數據處理技術、自動控制技術、分析技術等，對船舶航運及其運行管理、維護保養、物流貨運等功能進行支持，以獲取更高的船舶設計與航運應用效益，推動船舶的智能化與無人駕駛自動控制研究的發展。

對以智能船舶技術和無人駕駛技術為基礎實現的船舶無人駕駛系統，其功能特征主要表現為：①智能船舶無人駕駛系統在船舶設計中應用，為保障有關人員的安全，通常需要設置為封閉狀態，很少是進行開放設計的，并且在船舶停靠至岸邊后，各站點均有配置相應的屏蔽系統，以對無人駕駛智能船舶的航運與任務執行提供支持；此外，智能船舶無人駕駛系統在停靠岸邊后，為避免無關人員對其船舶系統的干擾，還會在周圍進行相應的維護裝置與隔離裝置、保護系統等設置，以對其無人駕駛智能航運進行支持。②在對智能船舶無人駕駛系統的設計和應用中，還會進行相應的自動牽引系統設計，以通過該系統的同步控制功能，在進行船舶智能航運的牽引距離控制以及自動檢查與故障識別下，實現船舶航運過程中的環境調節，從而對其系統的良好運行和使用進行支持。③對智能船舶無人駕駛系統的設計和應用，對其系統中的無人駕駛信號以及管理系統均是作為一個有機整體進行設計實現，從而使其在船舶航運與智能控制過程中能夠隨時進行自動切換動作開展，滿足無人駕駛智能船舶系統的智能化與自動化需求[2]。

3 結束語

通過對智能船舶技術與無人駕駛技術的分析，促進對智能船舶技術和無人駕駛技術的特點及應用優勢的認識，隨著船舶航行人工智能系統的開發、船舶航行用衛星通信系統，在船舶設計與制造中進行合理引進和應用，有助于推動我國船舶智能化的發展和提升。