談船舶信息系統智能化發展

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摘要：船舶是發展水運事業的關鍵，為了保證船舶的運輸效率、提升船舶航運安全，需要借助信息化技術對船舶進行定位、跟蹤與管理。在信息技術、大數據和人工技術的支持下，船舶管理信息系統也更加智能化，讓我國的航運事業發展到了新的階段。本文從船舶智能化特征入手，討論船岸交通管理信息系統智能化以及船舶管理信息系統智能化，希望進一步提升我國船舶的信息化管理質量。

關鍵詞：船舶管理；信息系統；智能化發展

船舶信息化管理就是對船舶運行期間的多種信息進行搜集分析存儲，通過對有關數據進行篩選和分析，更好地為船舶管理人員提供幫助。如今船舶的信息化管理已經成為船舶管理的重要發展趨勢。在信息技術和人工智能不斷發展的背景下，出現了智能船、無人船，讓船舶設計制造行業得到了巨大發展。與此同時，對船舶的信息化管理也提出了更高的要求，傳統的船舶信息系統開始被新型的智能化系統所代替，在現有的基礎上體現出更加高效、智能的特點。船舶的信息化系統涵蓋船岸管理以及船舶管理兩個系統，其中船岸交通管理系統的智能化是指在傳統船舶交通管理系統上利用數據通信、大數據、人工智能等技術，為船舶交通組織安全航行提供智能化的決策和管理，該系統主要是利用傳感器、互聯網通信、人工智能、感知技術、海洋環境等方面的信息與數據，進而為船舶的高效管理提供幫助。而船舶管理智能化系統主要是綜合應用物聯網傳感技術、監控技術、船載衛星寬帶通信技術，實現船、岸兩端對船上各專業設備運行工況的實時監測。

一、船舶智能化特征

（一）大數據大數據的特點體現在信息體量巨大、種類多和生成速度快，隨著通信技術的發展以及成本的下降，在全球范圍內建立船舶運營管理系統已經具備條件。一些航運大公司已經開始在全球范圍內任何水域對船舶位置、狀態、機艙設備、駕駛員行為進行監測。大數據的分析技術中一種是強調機器的人工智能和計算能力；另一種是從人的角度出發，強調人機交互。

（二）信息物流系統該系統是物理進程和計算進程的相互影響，在功能上主要考慮性能優化問題，是一種集合通信、計算、控制技術于一體的智能化技術，安全、實時與高性能是其特點。在分布式的物理設備協調管理模式中，通信的作用十分關鍵，可以動態掌握運輸情況。

（三）物聯網物聯網技術的作用就是在移動通信和互聯網等通信網絡技術的基礎上，認真分析不同領域的實際需求，可以把所有獨立的對象相互關聯起來，實現人與船舶的結合。比如在航拍過程中，利用全球定位系統、電子海圖顯示和信息系統、射顏識別技術、視頻監控技術對?？亢托旭偟拇氨O控，不過在自動感知和主觀分析方面還存在一些不足。

二、船岸交通管理信息系統智能化

該系統把先進的信息技術與智能化的管理方式有效結合，對船舶進行動態化管理，是一種在保證船舶交通安全的前提下綜合考慮船舶通行效率以及環境保護的綜合性信息系統。在人工智能、大數據、數據通信等技術飛速發展的背景下，智能化的船舶信息管理系統可以讓決策更加科學，有利于安全管理工作的開展。從信息流程的角度分析，智能化的船舶交通管理信息系統涵蓋信息采集系統、傳輸系統、處理系統，該系統具有集成的交通信息采集數據庫，可以在船舶互聯網的信息共享平臺下提供智能化的決策。

（一）船舶互聯網的信息共享平臺船聯網就是物聯網技術在船舶信息管理系統上的有效利用，主要是合理整合航運數據資源，促進多部門聯系，實現跨區域資源的數據協同，進而形成數據共享，打造技術共享機制，滿足區域內對不同數據的挖掘與融合。在船舶互聯網的信息共享平臺下，可以對數據進行匯總、存儲，為智能交通管理信息數據庫提供信息資源，進而為智能信息決策系統提供幫助。具體來說該系統包含以下兩個層次：一種是利用雷達數據、船舶到港計劃、AIS數據、港口資源管理信息等在航運基礎設施的不同結構和系統之間實現數據的交接集成；另一種是實現不同部門、不同區域航運交通信息的交換與集成，比如在航船信息以及航運環境方面實現信息共享。在船聯網的信息共享平臺下，主要包括兩類信息，一種是動態交通信息，比如來自GPS、AIS雷達等設備信息；另一種是靜態交通信息，比如地圖數據庫和港口資源管理信息。信息共享平臺具有標準統一、鏈路通暢、結構合理、安全可靠的特點，有利于實現船聯網信息的共享，為智能信息決策和數據管理提供幫助。

（二）智能信息決策系統該系統是對人和自然界的生物處理信息行為進行模擬，通過建立復雜的信息系統和算法解決決策問題，可以用于信息分析、信息建模、系統決策和系統控制。人工智能技術的出現顯著提升了信息處理系統的智能化水平，尤其是神經網絡模糊技術、機器學習、小波分析等技術的利用，為智能信息處理系統的建立提供了智能技術支持。決策系統是在船舶交通管理中利用各種信息數據對船舶提出指導性建議，通過人工智能的方法代替傳統的人工決策模式，讓決策更為科學。智能信息決策系統是由信息數據庫、人類專家知識庫、智能決策程序以及用戶接口組成。其中人類專家知識庫是對在實踐中解決以往問題的專家經驗和專業知識的整合；信息數據庫是解決問題期間的動態數據庫；智能決策程序主要是人類專家知識庫以及信息數據庫通過人工智能算法搜索決策，對于用戶接口來說，主要是為用戶提供科學的方案與用戶實現信息的交互。利用神經網絡算法建立出智能決策系統，可以讓決策更加科學，主要是體現在智能決策系統對以往的數據庫信息進行利用，通過對各種信息的分析、組合，形成相應的決策模型。智能信息決策系統把多種信息融合起來，有利于提升信息質量，通過船舶動態數據和交通地理信息系統的結合，可以實現神經網絡建模訓練，進而為船舶交通管理提供新的方案，也可以為擱淺、碰撞等風險事故提供預警。

三、船舶管理信息系統智能化

船舶管理信息系統的智能化發展是船舶自身具備智能能效管理、智能航行、智能集成平臺，這就需要進一步深化和船舶相關的信息感知技術、航線規劃技術、通信導航技術，從而實現自主避障以及智能路徑規劃。

（一）自主避障系統所謂的自主避障就是在船舶航行期間，借助AIS、GIS和雷達獲取船舶周圍的障礙物信息，其中包括水上障礙物以及水下的障礙物，然后設計出科學的策略躲避碰撞，以此提升船舶的安全性。在自主避障系統下可以對航行的環境進行分析，不僅可以對進入航道的船舶提供幫助，也可以為其他船舶提供有價值的信息，比如選擇繞行或者制定出停船命令。GIS系統可以即時地搜集與傳輸氣象信息和水文信息，其中包括水溫、洋流、海底地形以及大氣的壓力變化和氣溫變化。在智能避撞系統中，GIS系統基于電子海圖，可以對信息進行實時傳遞，其中包括了航道與港灣大小、海底暗礁分布以及沉船的航行地帶信息，通過與其他信息的結合可以對船舶的航行狀態實施動態監測。

（二）智能路徑規劃在船舶的路徑規劃中，需要設計出一條從起始點到目標點的無碰撞可行路徑，這也是當前船舶信息智能化管理的主要內容。在傳統的船舶路徑規劃設計中，主要是依靠人工進行障礙物和水深度的分析，需要在執行任務之前對路線科學分析，但是這種規劃模式存在靈活性差、可靠性不足以及規劃效率低的問題。在智能化技術飛速發展的今天，船舶可以通過對周圍環境的信息搜集，建立出環境信息模型，讓路線的規劃更加合理。船舶在路線規劃中主要包括了全局路徑規劃以及局部路線規劃：全局路徑規劃借助對障礙物的形狀以及位置信息分析，生成地圖以及環境建模；局部路線規劃主要在周邊環境未知的情況下，利用船舶傳感器對周圍環境進行確定，在船舶人員接受到信息后決定是否需要改變路徑。在船舶的路線設計中還要考慮到船舶自身的動力與結構，參考一條或者幾條固定航線。在智能化技術得到深入利用的背景下，在處理突發狀況時，對路線的設計更加靈活，智能路徑規劃利用自動導航可以確定航行軌跡，船舶在航行過程中更加安全，在自主避障系統下可以對航行的方向和速度進行修正。一般來說，船舶的航線在設計初期已經確定，也就是說船舶的結構以及動力性能需要讓航拍航線固定在一定范圍內。在自主避障系統和路徑規劃設計中可以利用支持向量機算法建立二分類模型，根據航線設計以及港口、島嶼建立出分界點和障礙物點，對于航線的科學設計具有重要的促進作用。

四、結束語

綜上所述，近年來，船舶事業的蓬勃發展對我國的水運事業以及國內經濟都起到了極大的促進作用，對世界經濟的發展也起到了推動作用。在信息技術飛速發展的背景下，船舶管理要與時俱進，緊跟時展潮流，在船舶管理中充分利用信息物流系統、大數據、物聯網等智能化技術，建立船舶互聯網的信息共享平臺，打造智能信息決策系統，發揮自主避障系統、智能路徑規劃的優勢，保證船舶出行的安全性和經濟性。

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作者：林聯平 單位：廈門海洋職業技術學院