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　　PAGE PAGE 1 浅谈智能船舶的发展趋势与挑战 摘要 随着科技水平的提高，航运事业的迅速发展，现如今世界各国都在发展智能船舶。目前智能船舶技术虽然高速发展，但是仍处于技术探索阶段，还需要一定时间研究验证。智能航运的发展将航运业带来巨大的便利，当然它所带来的安全风险也不容忽视，特别是海上航行过程中，由于外界环境变化较大，使得船舶本身存在着一定程度上的不确定性，因此如何更好地发挥其作用是一个亟待解决的问题。 智能船舶的发展是大势所趋，它的到来势必会影响现有航运的方方面面，如海事法规、船员、航运企业等都需要有迎接挑战的准备。目前许多国家都投入了大量的人力物力进行智能航运的研究，但发展现状不尽相同。可以知道的是智能船舶相较于传统船舶是有着巨大的优势，但目前智能船舶的发展还有着许多的问题和挑战，还需要进一步的研究解决。 关键词：智能船舶；发展；挑战  目录 TOC \o 1-3 \h \u 25530 第1章绪论 1 19347 1.1课题研究的背景意义 1 14457 1.1.1智能船舶发展趋势研究现状 1 11495 1.2本章小结 1 25832 第2章智能船舶国内外研究现状 2 26872 2.1国内研究现状 2 21699 2.2国外研究现状 3 29917 2.2.1英国 3 18382 2.2.2日本 3 23604 2.2.3韩国 3 17030 2.3本章小结 3 879 第3章智能船舶发展趋势 4 2496 3.1主要技术 4 28059 3.2发展趋势 5 10197 3.3本章小结 7 10552 第4章智能船舶的发展的影响 7 12422 4.1对国际公约的影响 7 25898 4.2对船员的影响 9 24774 4.3对航运公司的影响 9 30147 4.4本章小结 10 25098 第5章智能船舶面临的挑战与优势 10 4974 5.1智能船舶发展的挑战 10 29897 5.1.1网络安全问题 10 10131 5.1.2技术成熟度 11 9300 5.1.4智能船舶全球化 12 24994 5.1.4适航测试 12 30264 5.2智能船舶发展优势 12 23911 5.2.1船舶安全性 12 22968 5.2.2人员安全性 13 11544 5.2.3人力成本 13 47 5.3本章小结 14 27836 结论 14 19790 参考文献 14 29146 致谢 16 PAGE PAGE 1 第1章绪论 1.1课题研究的背景意义 近年来智能船舶发展迅速，一些与智能船舶相关的技术理论也有了发展突破，但智能船舶的理论技术并未全部得到实践验证，在实际运用中还存在许多问题有待解决，如系统设计、硬件设备等方面，因此智能船舶的技术发展虽然很快，但并未完全成熟。我们通过对智能船舶发展现状的研究分析，可以更清楚地了解智能船舶的发展进程，也更容易看到目前所存在的问题，从而得出智能船舶未来发展的挑战和优势，为全球的航运事业贡献显出绵薄之力。 1.1.1智能船舶发展趋势研究现状 目前国内外对智能船舶发展趋势相关研究文章较多，例如严新平等人通过对智能船舶关键技术及理论的分析，做出对智能船舶发展趋势的研究；韩泽旭等通过分析对比智能船舶国内外发展现状，来谈论智能船舶未来发展趋势；张笛，赵银祥，崔一帆，万程鹏等通过对智能船舶的研究现状和研究热点可视化的分析了解智能船舶发展趋势和对未来的展望；刘佳铭、李赫等对智能船舶研究背景和船舶智能化现状以及智能船舶核心技术的分析，来谈论未来发展趋势。 1.2本章小结 智能船舶的发展日益加快，已成为未来船舶发展的主要方向。大力发展智能船舶会导致全球船舶制造产业结构发生调整，同时也是航运企业、港口公司、物流企业等其他行业提高利润的重要手段，智能船舶的发展是航运事高速发展的必然趋势。通过对智能船舶的发展趋势的探讨，可以更加明确智能船舶发展的状况，清楚未来所面对的挑战。 第2章智能船舶国内外研究现状 2.1国内研究现状 自2015年国家发布《智能船舶规范》（2015），我国的智能船舶发展便开始稳步的发展，在2017年世界首艘智能船舶“大智”命名交付，该船已经具有了最基本的智能特征。“大智”号的智能系统可利用传感器、机器学习其他等技术，自动感知和获得船舶自身、海洋环境的信息和数据，进行自主分析、评估、预测及决策优化，可实现智能航行、智能机舱、智能能效管理等功能。如图2.1所示。 图2.1“大智”轮图片 但就大智号而言，智能化技术还不够完善，智能系统还有待改进。目前一些科研单位和企业依托于国家的发展政策大力发展和研究船舶智能化项目，随着国内智能船舶技术快速发展，中国船级社发布了《智能船舶规范》（2020），该规范提出了对智能船舶的技术要求，对所具备的智能化提出了详细的准则，引导了国内智能船舶的发展方向。当前智能船舶虽发展迅速，但还有许多问题尚未解决，还需要大量的理论实践，才能确保智能船舶的安全航行[1]。 2.2国外研究现状 2.2.1英国 英国作为航运强国，英国的航运事业支持着国家的发展，国家大多数的海外贸易都需要海上运输，航运对经济的发展起着至关重要的作用，英国智能船的研究处于世界先进行列。由英国政府牵头制定的“海事2050战略”，覆盖了事关海洋发展的多项议题，如贸易、环境等，通过上述议题的研究，明确了海洋发展的目标框架。目前，英国政府在海运领域快速的发展，强调自动化、数字化技术的发展和创新，积极推动航运领域智能化，带动国家经济的发展。 2.2.2日本 早在2012年，日本政府就启动了“日本智能船舶应用平台”SSAP)项目，目的是船舶岸基通过一些标准化方法可获得船舶的相关数据，为智能船舶的船岸信息交流提供有力保障。ESAP项目聚合了27个日本造船厂和相关单位，该平台已经在多艘原油运输船和轮渡上安装了应用，相关数据结构、系统安全、系统模式的标准化工作也已经开始在国际平台上推广。 2.2.3韩国 韩国很早便对智能船开始了研究，早在2009年，韩国就开发了船舶通信技术“有/无线船舶综合管理网通信技术SAN)”，该技术通过互联网技术，收集船舶多种部件和设备的信息，进行船岸之间的信息交互，使得管理船舶更加准确高效，并且该系统也可以检测船舶的远行状态，对简单的问题进行维护。韩国基于自己发达的互联网技术，和多家造船企业以及互联网公司达成合作，开发了许多智能船舶相关技术，并且逐步的应用于实践。 2.3本章小结 本章主要介绍了国内外智能船舶的研究现状。可以得出世界各国都在努力发展智能船舶，而发展的阶段和方面也不尽相同。 第3章智能船舶发展趋势 3.1主要技术 1.信息感知技术：船舶的信息感知是指通过一些船体设备如传感器等其他设备来获取船舶自身的动态以及感知船舶周围的外在因素。船舶的一些自身信息就包括当前的位置、航速、航向、所受压力等其他相关信息；周围环境信息主要包括当前天气、水流信息、附近交通等其他信息。通过这些监测收集的信息来判断船舶所处的工作状况和目前情况，进而自动调整船舶航行状态，达到智能航行的目的。信息感知技术可分为三类：信息收集技术、信息存储与处理技术和信息传输与控制技术。信息感知技术对智能化船舶非常重要，它通过搜集船舶自身以及周围相关信息，为船舶的智能分析提供信息依据，但是所获得的一些初始的数据中往往存在一些偏差，因此要对初始的一些数据进行整理才可以得到所需要的。 2.船舶通信导航技术：船舶的导航技术是利用光电传播等一些科学原理与技术，通过测量获取船舶位置参数，再辅以大数据进行分析，从而得出船舶实时的运动状态。现代的船舶通信导航技术基本是通过航位推算、卫星定位、地形辅助等共同作用进行船舶的导航定位。通信导航技术对于智能船舶的水上安全的航行至关重要，船舶利用通信导航技术可以实现船岸之间进行无间断地交互信息，从而使得船舶在复杂的外在环境下航行也可实现自主避碰。不过目前船舶的通信导航技术还不足以满足如此高的要求，不过随着科技的发展，航运业的需要，未来的船舶通信导航技术发展将会更加的智能化。 3.船舶能效控制技术：能效智能监控系统通过对船舶各项动态数据收集分析，对船舶能效指标进行规划整理，进行船舶的航速、船舶动态、能耗设备等能效因素的优化，从而实现降低船舶能耗损失和降低大气污染物排放的目的。智能船舶的能效控制技术，即落实船舶绿色智能发展战略，降低了碳排放，满足海事法规的相关要求，同时也降低了船舶的运输成本，提高了航运企业的所得利益。 4.航线规划技术：航线规划技术是指通过考虑船舶自身信息，以及水域信息、天气信息、效益信息等其他相关信息来选择出一条前往目的地的航线，该航线是结合安全、环保、效益高、节能等因素所选出的最优航线。目前我们常用的航线规划方法有线性规划方法、遗传算法等几种。船舶在航路定制和优化航线中便需要利用航线规划技术，通过该项技术，得出此次航行的最优航线，提高运输效率，降低排放。 5.状态监测与故障诊断技术：状态监测技术通过对船舶运行的各项数据进行监视查看，结合其历史状况分析所得的各项数据，及时了解船舶机械设备以及零部件的异常情况，进一步预测未来可能发生的情况，经分析决策得出正确的应对措施确保船舶的正常运行。故障诊断技术是指船舶机械设备等其他设备运行状态是否处于异常状态或故障状态，并通过该诊断结果判断发生异常状态的部位或部件，预测故障发生原因和未来发展趋势等。通过使用状态检测和故障诊断技术，能够及时，有效的发现船舶各类设备的异常状态和故障原因，同时对设备的安全运行做出必要的指导，确保设备的安全可靠的运行。 6.遇险预警救助技术：船舶遇险报警救助技术是指船舶在遇到恶劣的天气或者恶劣的海况等其他有可能导致船舶发生危险的情况，该技术通过对船舶运动状态的实时监测，在船舶发生碰撞进水等其他突发的紧急情况下，能够自动向搜救部门或者搜救船舶发送遇险求救信号，指导搜救部门或者船舶进行快速的救援。通过遇险报警技术，减少了船舶海上环境监测对值班船员的依赖，从而升高了预警风险的能力，降低了船舶事故的发生，提高了船员船舶的安全性。 7.自主航行技术：自主航行技术通过利用计算机技术以及船舶控制技术，将感知所得的信息进行分析和加以处理，从而达到优化船舶航线的目的。在可行的情况下，通过岸基的技术支持，该技术可以让船舶在各种水域环境下避免与其他船舶碰撞和自主的按航向行驶。就智能船舶来说，如果要实现真正的无人在船值班航行，就需要利用好自主航行技术。但是目前而言，自主航行技术还不够成熟，还不能保证船舶自主航行的准确性和安全性，只有经过反复的测试，才可能真正的达到安全的无人驾驶[2]。 3.2发展趋势 1.智能船舶应通过对船舶自身信息的收集，建立和更新船体数据库，并通过一定手段对所获取的信息进行整理，使数据信息能为船体运行提供决策性建议。数据库的建立可以为船体结构的维护和整个船体过程的安全保障提供数据参考，为船舶的安全运行提供充分的支持。 2.智能船舶应该逐渐实现无人航行，通过借助先进的计算机技术和感知技术，来感知所处场景并加以分析决策，保证船舶的安全航行。智能系统应对航路与航速进行设计和优化，航路航速设计和优化是根据船舶自身的硬件条件、货物的信息、航行水域情况、天气要素等其他相关因素，在保证安全航行的条件下，设计并不断优化所选航线，以减少非必要的航行。在自主航行时，船舶还应能够进行远程控制，必要时还可以接管船舶控制权。如果条件允许，岸基中心还可以支持智能船舶感知障碍物和其他船只自动避开障碍，进而逐渐减少在船人员数量，逐渐的实现线.智能船舶发展还应该实现智能能效管理，通过自动能效控制技术来帮助判断船舶能耗的利用情况，通过对船舶耗能情况的监测和信息采集，智能系统对船舶能效及能耗情况进行评估报告，当能耗发生异常时产生示警信息。根据智能系统分析评估，得出辅助性的建议，以供船舶航行更少的能耗损失。船舶应通过能耗监测系统，对船舶的主要耗能设备的耗能情况进行监控，并且反馈所得到的信息，对能耗异常进行处理。要实现船舶的实时监控、智能优化、最优能效必须充分重视相关技术的应用，并对数据信息进行整理与分析，进行不断优化，以提升船舶能效管理能力，降低损耗。 4.智能船舶还应实现对货物智能管理。通过传感器等感知装置感知货物信息，再用大数据处理技术、计算机技术和自动控制技术处理收集到的信息，实现对货物信息的实时监控。通过对货物环境以及自身状态的监控，可以更好的管理货物，进而减少货物损失的情况。货物相关数据还可以传输到远程终端进行处理分析，最后通过网络发布到互联网上，供用户查看与共享，从而形成一个完整的智能化管理系统。 5.智能船舶应具有智能集成平台功能，通过智能平台功能，船舶各个系统所获得信息可以加以整合处理，并系统的展现出来，以供决策者进行分析决策。随着智能船舶技术不断地发展，所运用的系统还会持续增加，所集合的信息也会越来越繁琐，所以智能集成平台不仅要集合船舶已有的智能系统，还需要有一定的拓展性，以满足未来更多的系统接入。智能集中平台具有如下结构： 图3.1智能集成平台系统总体结构 6.为了确保船舶的安全航行，智能船舶还应具有远程控制系统，船舶可通过远程控制站来进行一些必要的控制，远程控制站可以通过接收船舶目前状态信息、周围信息以及其他航行安全相关信息来对船舶进行控制。远程控制站应具有下列功能：当系统监测船舶可能处于不良运行状态时，远程控制站也可以进行干预，防止发生事故；当船舶需要与外界环境以及人员进行交流时，应可以用标准语言进行语音或文字交流。除此之外，远程控制站还具有其他相关功能来确保船舶的正常运行。 3.3本章小结 本章主要介绍智能船舶信息感知、自主航行技术、航线规划等其他主要技术内容，通过对智能船舶技术的了解和分析，以便更详细的了解智能船舶的优势。总体而言，在实现自主航行的道路上，船舶将会引入更多的人工智能技术以及自主控制等技术，通过这些技术完成船舶的自护航行以及远程控制。 第4章智能船舶的发展的影响 4.1对国际公约的影响 随着智能船舶的快速发展，现行国际公约将不可避免地受到影响，现有的国际公约架构将面临大规模改变。就现行国际公约而言，海事公约架构主要分为三类。第一类主

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