船舶驾驶自动化与航海智能化分析

船舶驾驶自动化与航海智能化分析

崔 铁 键

中国船舶集团有限公司 第 760研究所 辽宁 大连 116000

摘要：船舶驾驶自动化随着电气自动化技术发展而发展起来，随着相关航海工作要求的不但提升，对于更多航海领域的探索需要，强化船舶驾驶技术应用和升级，是促进航海工作效率不断提升的需要。而目前在船舶驾驶自动化技术的应用中，相关的自动化和智能化技术应用水平还不够，需要进一步开展船舶驾驶自动化技术探究和应用，促进整体航海智能化发展。

关键词：船舶驾驶；自动化；航海智能；分析

导言：

早期船舶前行的动力多以人力或风力为主，工业革命后出现了以蒸汽为动力的轮船；如今电气设备及相关技术的发展使得船舶的动力再次获得大幅提升。当今船舶的航行主要通过人力控制方向、电力设备提供动力。但航海的复杂性远超陆地，在海上航行的过程中很容易面临各种突发问题，一旦电气设备出现故障，庞大的船舶就会成为海洋中无依无靠的孤岛。另一方面，天气引起的海洋环境变化比陆地更加严重，如果船舶无法保证定位与路线识别的准确性，不仅会造成动力能源的大量额外消耗，还容易使船舶陷入各种风险中，使船舶及船上人员面临难以预估的安全隐患，为社会带来巨大的损失。为了使这些问题得到有效解决，船舶驾驶自动化与航海智能化的研究就成为当前航运领域的重点研究内容，其核心价值在于借助船舶驾驶自动化与航海智能化技术完成人力无法达成的工作（包括路线的指引、船只的定位等），帮助陆地上的工作人员实时了解船舶的航行状态，在船舶发生紧急情况时以最快时间得到帮助。由此可见，船舶驾驶自动化与航海智能化技术的提升能够使航海工作获取更多的效益，并使航海事业如同其他产业一般获得高水准的智能化发展。

1 船舶驾驶自动化与航海智能化技术的应用

1.1 船舶综合自动化技术的应用

船舶综合自动化技术的发展是基于计算机技术的发展所建立起来的，在当前船舶制造领域中，该技术已经日渐发展成熟，并得到了广泛的应用。与此同时，信息自动化技术的有效发展，亦对船舶自动化的发展水平带来了有效的助推作用。通俗来讲，船舶综合自动化技术主要是将船舶中机械自动化、装载自动化、机舱自动化以及航行自动化技术等船舶中多个不同的应用机能进行有机结合，最终将其整合为一种新型的船舶综合自动化技术，进而达到船舶在行驶过程中的自动化性能。在当前的船舶制造中，该系统主要包含2个工作母站，根据船舶类型以及大小的差异性，分别在船舶中设有不同数量的分站以及控制系统。工作母站通常被安装在船舶的驾驶室与机舱室中，且同一船舶中的不同母站在运行过程中其功能相互独立，工作人员可对其进行单独操作来控制船舶的各种技能，与此同时，2个母站之间又会将数据相互备份，因此，在船舶一个母站出现故障的情况下，相关工作人员仍然可通过另一个母站实现对船舶的操控，有效降低船舶在运行过程中出现故障的风险。

1.2 综合导航和驾驶网络系统的应用

现阶段，船舶自动化技术仍处于发展中阶段，与人们理想中的状态仍有一定差距。船舶导航和驾驶自动化功能主要依托航海专家库以及当前被人们广泛应用的电子海图技术，将数字化技术与信息化技术进行有效合成，进而形成综合的银行和驾驶网络系统。在该系统的应用过程中，主要是将船舶的控制技术、信息技术、以及计算机通讯技术等进行有机合成，并将其与船舶中的控制体系、雷达设备以及导航设备整合为一体，进而有效实现船舶的驾驶线路设定、自动导航，预先设定好航行计划，在航行过程中进行避让以及轮机检测等，并且在船舶的航行过程中，一旦发生问题或故障，可自动报警，并且如发现水域中的障碍物，可起到预警作用，进而有效提升船舶整体驾驶的实用性。现阶段，在船舶制造领域的发展过程中，随着人们对船舶需求增加，当前船舶在制造过程中已经逐渐向大型化与高速化方向发展。在船舶航行的过程中，经常会面临环境相对复杂的海域，因此，船舶在航行过程中，对海域中障碍物的有效避让是船舶制造过程中需考虑的重要问题，一旦发生任何偏差，都会给人们带来巨大的经济财产损失，甚至造成人员伤亡。因此，船舶制造过程中，需要在系统中装有综合导航和驾驶网络技术，方能够有效实现船舶的驾驶自动化，进而提升船舶在运行过程中的安全系数，降低能源消耗。

1.3 船舶驾驶导航技术的应用

船舶在海上航行的过程中，最基础亦是最重要的装置是海上导航，是确保船舶按照目标航向行驶，避免迷失方向的重要装置。与此同时，导航的正确引导亦能够让船舶在运行过程中，按照最优航线行驶，有效避免船舶在运行过程中产生的不必要的航海里程，徒增能源消耗。现阶段的航海智能化研究领域中，对船舶驾驶导航技术的研发亦是重要研究模块之一。当前国外一些先进国家亦在对该领域进行不断研发，因此未来先进的船舶驾驶导航技术的问世指日可待。在该技术的设计过程中，需要对船舶中的导航系统、通讯系统以及电子地图等子系统进行实施监控，并以此为基础为船舶提供正确的雷达影像以及航海方向指正，并且可根据周围海域环境智能变换最佳行驶速度，并且为工作人员提供定位信息等。

2 船舶驾驶自动化的优势及面临的问题

2.1 船舶驾驶自动化的优势

相比依靠人工驾驶船舶，船舶驾驶实现自动化的优势十分明显。就航海作业的周期来看，周期较长的航海作业能持续数年，而周期较短的航海作业也会持续数月以上，且由于航海的生活单调并长期远离家人和陆地，导致船员这份工作对人才的吸引力并不理想。而船舶一旦实现驾驶自动化，无论何种规格的船舶都不再需要配备船员，这就意味着航运公司能够节省一大笔开支，也无需面对远洋货轮船员不足的问题。从另一个角度来考虑，如果货轮上不需要船员，也就不需要设置驾驶台、休息区、食品仓库及观测台等，这为货轮节省了大量的空间，使得货轮有更多的支配空间。据相关调查数据显示，如果船舶实现驾驶自动化，单个货轮运行效率将获得近20%的提升，且碳排放量也能减少24%左右。最重要的是，船舶驾驶自动化在最大程度上保证了人员的生命安全，即使无人驾驶船舶遇上难以预测的灾害性天气或受到严重的环境影响（包括暴风雨、海啸、触礁等），由于船舶上没有人员，因此也无需担心人员的安全问题；即使是遇到海盗，无人驾驶船舶本身由于不需要人员，因此在船只设计上并不会配备方便人员行动的设备，且由于实现自动化驾驶的船舶运行完全依靠岸上终端操控，因此也不用担心操作系统被控制，在没有船员被海盗扣押的情况下，海警及军队也就无须顾虑海盗手中的筹码，进而使得海盗抢劫无人船舶的行为变得弊大于利，保障了船只的安全性。

2.2 船舶驾驶自动化面临的问题

船舶驾驶自动化尽管体现出了各种独特的优势，但实际运行也会面临一些新的问题。首先，如果船舶驾驶自动化得到全面执行，那么当前几乎所有有关船舶驾驶的法律条文及公约必须进行调整，尽管从理念上船舶驾驶自动化能够充分保障安全问题，但借助卫星信号控制船舶本身必然具有一定的延时性，这使得无人驾驶船舶在航行过程中面临突发问题时很容易陷入被动的局面；其次，无人驾驶船舶尽管在一定程度解放了航运公司的人力限制，帮助航运公司实现成本控制，但也会导致大批海员因此失业，因而船舶驾驶自动化还需处理好海员的就业安置问题，否则必然会导致社会出现潜在的动荡及不安定因素；最后，船舶驾驶自动化也意味着货轮上的货物面临无人看管的局面，尽管那种时候的货轮拥有各种自动化武器及安保设施，但一些因环境或货物本身因素导致的货物损失很难算在海盗的头上，这就使得一旦这种情况出现，包括货主与航运公司都将面对巨额的经济损失，而这种问题也会给航运事业造成严重打击，导致社会纷争及矛盾的出现，进而威胁到区域经济发展状态。

3 结语

当前人类社会迈入信息时代，智能化发展也逐渐成为各行业发展的主要趋势，这就使得航海科学技术发展面临着更多的机遇与挑战。当前智能化技术与无人驾驶技术的发展已经为航海技术与智能化的发展呈现出一种可能，但距离真正实现船舶驾驶自动化与航海智能化还有很长的一段路，这也是未来航海事业发展的必然趋势。

参考文献：

[1]吴兆麟.船舶驾驶自动化与航海智能化[J].中国海事.2017,(8):16-19.

[2]富梁波.试析船舶驾驶自动化与航海智能化[J].船舶物资与市场.2019,(4):56-57.

[3]栾宁,曲永科.试析船舶驾驶自动化与航海智能化[J].科学与财富.2019,(33):227.