智能船舶發(fā)展現(xiàn)狀調(diào)研分析報(bào)告1.1智能船舶發(fā)展歷程目前，全球工業(yè)的發(fā)展都朝向智能化、信息化邁進(jìn)，作為世界貿(mào)易大動(dòng)脈的航運(yùn)業(yè)也緊跟時(shí)代潮流，智能船舶也終將是未來(lái)航運(yùn)發(fā)展的主旋律，世界上主要的造船大國(guó)都已將智能船舶的發(fā)展作為未來(lái)發(fā)展的方向。1.1.1國(guó)外智能船舶的發(fā)展目前全球范圍內(nèi)各國(guó)航運(yùn)界對(duì)智能船舶的研發(fā)熱火朝天，其中在智能船舶研發(fā)領(lǐng)域處于先進(jìn)水平的國(guó)家包括日本、韓國(guó)、以及歐洲的芬蘭以及挪威。日本船級(jí)社已經(jīng)將研發(fā)智能船舶的工作作為重點(diǎn)，并且加強(qiáng)政府民間合作，由日本政府機(jī)構(gòu)領(lǐng)導(dǎo)多家國(guó)內(nèi)大型企業(yè)共同合作，研發(fā)了多種智能船舶系統(tǒng)，以解決智能船舶的導(dǎo)航問(wèn)題。創(chuàng)立了“海事業(yè)大數(shù)據(jù)中心”與IBM合作開(kāi)發(fā)應(yīng)用在機(jī)艙內(nèi)對(duì)機(jī)艙內(nèi)各種傳感器傳出的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理的軟件，這些數(shù)據(jù)及分析結(jié)果對(duì)于未來(lái)智能船舶的機(jī)艙內(nèi)設(shè)備的維護(hù)和保養(yǎng)的提供了決策依據(jù)。并且在目前智能船舶關(guān)鍵技術(shù)以及設(shè)備并未有具體的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，日本政府也在積極進(jìn)行推進(jìn)這項(xiàng)事務(wù)。韓國(guó)作為造船大國(guó)其智能船舶的研究主要是由民間的企業(yè)進(jìn)行。其中現(xiàn)代重工對(duì)智能船舶的研究方向主要是智能船舶的應(yīng)用。2011年，在現(xiàn)代重工的推動(dòng)下與韓國(guó)電子通信研究院共同研發(fā)了世界上第一艘“智能船舶”，在2013年又推出智能船舶1.0的研究成果及推廣計(jì)劃。目前歐洲已經(jīng)對(duì)于智能船舶開(kāi)展大量的研究，所取得的成果也是非常顯著的。芬蘭已經(jīng)宣布在2025年研制出第一艘無(wú)人駕駛的貨船，第一艘無(wú)人拖輪如圖2-1，也已經(jīng)在歐洲開(kāi)始投入使用，英國(guó)羅爾斯羅伊斯公司作為船舶設(shè)備的生產(chǎn)商也已經(jīng)開(kāi)始了對(duì)智能船舶的研發(fā)，并準(zhǔn)備將自主研發(fā)的第一艘智能船舶在未來(lái)的十年智能投入運(yùn)營(yíng)。圖2-1無(wú)人拖輪及遠(yuǎn)程遙控1.1.2國(guó)內(nèi)智能船舶的發(fā)展我國(guó)智能船舶的發(fā)展相較于其他國(guó)家屬于比較晚，但是已經(jīng)在智能船舶研發(fā)上取得了不小的成績(jī)。我國(guó)提出了全球首部《智能船舶規(guī)范》，并且在國(guó)內(nèi)也不斷推出相關(guān)政策支持智能船舶的研發(fā)，目前國(guó)內(nèi)也有很多企業(yè)及單位加入對(duì)智能船舶的研發(fā)中，其中以中船集團(tuán)研制的“大智號(hào)”如圖2-2為例，該船是我國(guó)自主研發(fā)并實(shí)現(xiàn)運(yùn)營(yíng)的智能散貨船也是全球首艘智能船舶，它的出現(xiàn)是我國(guó)智能船舶的發(fā)展道路上的重要成就。作為我國(guó)遠(yuǎn)洋運(yùn)輸行業(yè)中的龍頭老大中遠(yuǎn)海運(yùn)集團(tuán)旗下的上海船舶運(yùn)輸研究所對(duì)于智能船舶的研發(fā)也取得了不小的成就，其中該公司研發(fā)的智能"1+3"平臺(tái)并成功應(yīng)用在210K散貨船等多種船型上。圖2-2大智號(hào)我國(guó)自主研發(fā)的第一艘具備自主航行功能的“筋斗云0號(hào)”貨船如圖2-3，已經(jīng)完成裝載貨物的首航。已經(jīng)為我國(guó)智能船舶的研究帶來(lái)巨大的成就。圖2-3筋斗云0號(hào)盡管目前國(guó)內(nèi)智能船舶發(fā)展勢(shì)頭迅猛，但是目前我國(guó)對(duì)智能船舶的研發(fā)仍處于國(guó)際海事組織提出的“E-航?！奔軜?gòu)的第一階段只能對(duì)船舶設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和數(shù)據(jù)分析，距離真正實(shí)現(xiàn)完全自主的運(yùn)營(yíng)的船舶仍有很大差距。1.2我國(guó)智能船舶目前所處階段IMO根據(jù)船舶自動(dòng)化程度將智能船舶劃分為四個(gè)等級(jí)：具有自動(dòng)化處理和決策支持的船舶、有船員在船但實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制的船舶、無(wú)船員在船實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制的船舶、完全自主控制的船舶。1.1.1我國(guó)智能船舶所處階段目前我國(guó)智能船舶的研發(fā)仍處于第一階段，“大智”號(hào)作為我國(guó)第一艘自主研發(fā)并投入運(yùn)營(yíng)的智能船舶，其主要還是繼“大智”輪之后，我國(guó)已經(jīng)相繼研發(fā)出四艘智能示范船并且均已交付使用，并已經(jīng)開(kāi)始研發(fā)智能船舶的第二階段，開(kāi)始向船舶減少人員配備、船舶遠(yuǎn)程控制以及部分功能實(shí)現(xiàn)自主操作發(fā)展。近些年來(lái)，我國(guó)相繼推出《智能船舶發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃(2019—2021年)》、《智能航運(yùn)發(fā)展指導(dǎo)意見(jiàn)》、《數(shù)字交通發(fā)展規(guī)劃綱要》、《基于船岸協(xié)同的船舶智能航行與控制關(guān)鍵技術(shù)》等文件，預(yù)示著我國(guó)對(duì)智能航運(yùn)的發(fā)展與規(guī)劃所表現(xiàn)出來(lái)的決心。1.1.2目前智能船舶操縱對(duì)VTS的要求智能船舶的發(fā)展就如同人類學(xué)習(xí)的過(guò)程由低到高、由深到淺，而目前智能船舶的發(fā)展仍處于初級(jí)階段，主要體現(xiàn)在是船舶人員減少，船舶智能化程度提高，部分工作可以依靠船舶本身或者通過(guò)岸基對(duì)船舶進(jìn)行遠(yuǎn)程控制來(lái)完成。拿我國(guó)第一艘智能船舶“大智”號(hào)可以根據(jù)預(yù)設(shè) 要求，可以自行規(guī)劃航線，并且能夠自動(dòng)對(duì)暗礁以及過(guò)往船只進(jìn)行避讓 。船舶本身配備 健康診斷系統(tǒng)，可以對(duì)發(fā)生故障部位發(fā)出預(yù)警，并提出解決方案。全船配備500個(gè)傳感器，可以及時(shí)收集船舶內(nèi)外數(shù)據(jù)，用于船舶分析所處環(huán)境以及自身健康狀況，為船舶安全運(yùn)營(yíng)保駕護(hù)航，對(duì)大大減少了對(duì)人員的需求。船舶的智能化對(duì)VTS的要求也逐漸提高，由于港口復(fù)雜的環(huán)境，僅僅依靠目前船舶智能化水平并不能保證船舶能夠安全進(jìn)出港，所以對(duì)于VTS的依靠并不少于傳統(tǒng)船舶。但在船舶信息化、智能化的環(huán)境下VTS所發(fā)揮的作用就捉襟見(jiàn)肘了，主要問(wèn)題在于信息的收集、共享、處理方式需要做出改變。傳統(tǒng)VTS對(duì)于信息的收集有限，不能夠?yàn)橹悄艽疤峁┧枰淖銐蛐畔?，并且各岸基系統(tǒng)之間信息相對(duì)孤立，故不能對(duì)信息進(jìn)行融合，提高信息的可靠性。對(duì)于所得信息的處理能力有限，僅僅依靠VTS值班員對(duì)所得信息進(jìn)行分析下達(dá)，指令的操作方式顯然不適用于智能船舶的管理。1.3VTS與智能船舶進(jìn)出港安全的關(guān)系1.3.1VTS的作用VTS系統(tǒng)的主要功能是為所管轄水域內(nèi)的船舶提供信息服務(wù)、助航服務(wù)和交通組織服務(wù)，協(xié)助進(jìn)行聯(lián)合服務(wù)和應(yīng)急服務(wù)，以及保護(hù)管轄水域內(nèi)的海洋環(huán)境。VTS的系統(tǒng)的信息服務(wù)，可以為轄區(qū)內(nèi)的船舶提供周圍船舶的動(dòng)態(tài)包括位置、航向、目的地等，對(duì)VTS水域內(nèi)的環(huán)境進(jìn)行通報(bào)包括淺灘、暗礁、禁航區(qū)等，對(duì)一些區(qū)域內(nèi)的氣象、能見(jiàn)度、助航設(shè)備的狀況等，進(jìn)行提前告知大大提高航行安全。助航服務(wù)是指VTS中心在得到船舶的請(qǐng)求或者VTS中心提前發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)時(shí)，提示并協(xié)助船舶做出航行決策。交通組織服務(wù)是在VTS值班員對(duì)所轄水域船舶進(jìn)行航行監(jiān)控和組織交通，能夠維護(hù)水上秩序，保障良好的通航環(huán)境，提高整個(gè)水域的通航效率。1.3.2VTS系統(tǒng)運(yùn)作方式VTS系統(tǒng)主要是由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)綜合應(yīng)用組成，如圖2-1，其中信息采集來(lái)源主要是通過(guò)通信設(shè)備、監(jiān)視設(shè)備、助航設(shè)備，通過(guò)船上人員于岸基人員的溝通以及設(shè)備的傳感器所采集的信息統(tǒng)一發(fā)給VTS中心，通過(guò)對(duì)傳感器所采集到的信息利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理并顯示在雷達(dá)綜合圖像顯示、交通信息字符顯示等REF_Ref4940\r\h[5]。圖2-4VTS信息結(jié)構(gòu)通過(guò)計(jì)算機(jī)處理雷達(dá)信息，可以更加直觀的對(duì)船舶實(shí)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，當(dāng)船舶發(fā)生船舶偏離航道，或者發(fā)生碰撞擱淺危險(xiǎn)等時(shí)計(jì)算機(jī)發(fā)出警報(bào)，值守人員通過(guò)通訊設(shè)備與船舶取得聯(lián)系詢問(wèn)情況，并且協(xié)助船舶處理險(xiǎn)情。1.3.3傳統(tǒng)VTS局限性隨著智能船舶技術(shù)的飛速發(fā)展VTS也將對(duì)會(huì)面臨很多困境，盡管VTS可以從各種渠道獲取各類信息，但是缺乏由于信息的處理手段，信息融合、信息交換的效率也很低，與船舶之間溝通也主要是通過(guò)VHF通信，對(duì)于VTS來(lái)說(shuō)如何為智能船舶提供服務(wù)來(lái)說(shuō)也是很大的挑戰(zhàn)。以下幾個(gè)方面是目前VTS中主要存在的問(wèn)題。過(guò)于依賴人工：目前VTS的管理模式主要依靠人工，在當(dāng)今信息化、智能化時(shí)代快速發(fā)展的背景下，僅靠人工已經(jīng)不能VTS發(fā)展的需要，應(yīng)以計(jì)算機(jī)智能代替人工，是未來(lái)VTS的發(fā)展趨勢(shì)。信息處理能力不足：VTS通過(guò)雷達(dá)、AIS、CCTV、VHF等通信子系統(tǒng)可以收集大量船舶信息，但由于缺乏有效的信息整合處理平臺(tái)，導(dǎo)致信息處理效率低。影響VTS對(duì)船舶服務(wù)缺乏準(zhǔn)確性。信息共享率低：VTS屬于岸基系統(tǒng)，與同屬于岸基系統(tǒng)的岸基AIS網(wǎng)絡(luò)、GMDSS、航標(biāo)系統(tǒng)、船位報(bào)告