船舶驾驶自动化与航海智能化探究

船舶驾驶自动化与航海智能化探究

邢广才

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摘要：随着科技的稳步飞跃，电气自动化技术的广泛应用已深入各行各业，尤其在船舶行业的革新中崭露头角。在这个日益繁重且探索范围日益扩大的航海环境中，推动船舶的智能升级被视为提升工作效率的关键路径。然而，尽管船舶驾驶自动化与智能化的研究取得了进展，但受限于现有技术基础和智能化体系的研发深度，这两项技术的成熟度尚有待提高。因此，科研人员需持续投入精力，深化对船舶自动化和航海智能化的理解与实践，以此驱动航海领域智能化进程的实质性提升。

关键词：船舶驾驶；自动化；航海；智能化

引言：随着科技的迅猛革新，电子与计算机领域的前沿技术已渗透到全球各个产业的运作与进步之中。特别是在船舶制造领域，智能自动化船舶作为前沿探索的焦点，正在吸引全球的目光。各国纷纷投入力量于“智慧船舰”项目的研发，这清楚地表明，在这个崭新的历史时期，船舶智能化和自动化不仅是船舶行业未来发展不可或缺的趋势，也是引领主要航运强国急切追求的技术革新方向。

1船舶驾驶自动化与航海智能化的现实意义

1.1提高航海效益

在船舶迈向自动化操控之前，其动力主要源于风力，随后通过转换逐步运用到蒸汽动力和电力。然而，在日常航行中，海洋环境的多变性使得船舶面临众多复杂挑战。一旦未能准确评估和应对这些动态环境，可能导致严重的能源浪费，物资损失，甚至危及船员生命安全。引入自动化驾驶技术和智能科技则能显著提升效能，精确导航并引导航线，灵活调整航向，实时监控航海状态，从而优化航行收益，为船舶运营商和相关行业提供经济效益的增长点。此外，自动化驾驶和航海智能化的优势还体现在节省人力成本和降低能耗方面。由于船舶规模不会直接影响所需船员数量，因此对船员的依赖度相对较高。自动化驾驶系统能减轻对驾驶员的依赖，减少人员配置，实现高效航行。例如，货轮在采用这种新技术后，工作效率能提升20%，整体碳排放量相应减少20%，从而带来显著的盈利增长。

1.2维护航行安全

目前，大部分船只依赖燃油驱动，然而燃油系统的任何故障都可能导致航行计划受阻，从而影响航行效率。如果短时间内无法迅速恢复燃油供应，船只滞留于动荡的海洋环境中，将对航行安全构成严重威胁。在这个背景下，自动化驾驶与智能航海技术崭露头角，为提升航海安全性提供了关键支持。首先，自动化系统能够智能优化航线规划，确保避开潜在的海域风险区域。其次，当遭遇意外时，船只能够即时与岸上指挥中心进行无缝通信，实时分享航行动态，这不仅有助于获得及时的协助，还能促使岸方迅速做出最精确的应急响应决策，确保船只安全无虞。

2船舶驾驶自动化与航海智能化的关键技术

2.1船舶综合自动化技术的应用

船舶综合自动化技术的崛起，源于计算机技术的革新，如今已在船舶制造业中展现出显著的成熟度并得到广泛应用。信息自动化技术的同步进步更是为船舶自动化提供了强大的推动力。简单来说，这种技术旨在融合船舶的机械自动化、装卸自动化、机舱管理和航海自动化等多种独特的功能模块，形成一种创新的船舶综合自动化系统，从而提升船舶在航行中的自动化性能。在现代船舶构建中，该系统主要包括两个核心工作节点，其数量和分布依据船型和规模有所不同。这些节点通常分布在驾驶室和机舱区域，每个节点独立运作，允许操作人员针对特定任务进行精确控制。更为智能的是，这两个节点之间设有数据冗余机制，即一个节点发生故障时，另一个节点能立即接手数据处理，确保在关键时刻船舶操控的连续性，从而显著降低了运营期间的故障风险，增强了系统的稳定性。

2.2综合导航和驾驶网络系统的应用

目前，船舶自动化技术的成熟度尚有待提高，尽管已具备一定的基础，但与理想目标之间仍存在明显的差距。船舶的导航和操控自动化主要依赖于丰富的航海知识数据库和广泛使用的电子海图技术，通过巧妙融合数字化与信息化手段，构建出一个集成的航行与操控网络系统。在这个系统中，关键在于无缝衔接船舶控制、信息处理及通信技术，使之与船舶的控制系统、雷达装置及导航设备紧密结合，从而实现路线规划、自主导航、预先规划航程、避障、引擎监控等功能。航行期间，系统能自动报警并预警潜在的水下障碍，显著提升船舶操作的实用性和效率。随着对船舶性能需求的增长，现代船舶制造正朝着规模更大、速度更快的方向发展。然而，面对复杂多变的海洋环境，船舶在航行中如何精准避开障碍物成为至关重要的考量因素。任何微小的失误都可能导致严重的经济损失甚至人员伤亡。因此，为了确保航行安全并减少能源消耗，船舶设计应融入先进的综合导航和驾驶网络技术，以推动自动驾驶功能的实现，从而显著提升船舶运行的安全保障水平。

2.3海上智能救援技术的应用

在海洋探索的挑战中，船舶航行面临诸多未知的风险，包括突发的天气变化、隐藏的海底障碍，甚至可能遭遇冰山或海盗威胁。此外，机械故障、航行疏忽等因素也可能导致航行中断，引发潜在的安全隐患。因此，提升船舶的应急响应能力和智能监控至关重要。在这一领域，智能船舶追踪技术的研究与应用显得尤为关键。首先，无人机技术作为关键技术，通过集成智能化和自动化控制，利用其小巧灵活的机身、简便的安装过程以及稳定的动力系统，能在复杂海域环境下提供清晰的实时追踪。无人机内置高清摄像头，不仅能够准确监测船舶动态，还能存储能源以应对突发状况。一旦发现异常，无人机能迅速将信息传递给应急团队，促使他们迅速启动应急预案，最大程度地减小损失。其次，船用光电跟踪系统是海上搜索、识别和定位的强力工具。它具备视频记录功能，为搜救和事故调查提供了有针对性的视频证据。在白天，其可见光高清系统能进行精准搜寻；而在夜间，红外热成像系统则能有效探测、识别目标，为驾驶决策和救援行动提供明确的指示信号。这种系统有助于提前发现并解决船舶故障，从而降低潜在风险。总的来说，智能船舶追踪技术和光电跟踪系统的结合，为海上航行的安全保障提供了强大的技术支持，确保了在各种不确定因素下的有效应对和快速反应。

2.4海图信息数字技术

在船舶航海期间，要想实现安全航行，务必充分依托海图信息，精准确认航标、气象、预警、海岸码头等数据，便于在数据分析中实现智能航海。在应用海图信息数字技术的过程中还应当引进AIS系统与GPS系统，保证航海信息的实时传递。在以往的信息整合以及信息传递中，都需要依靠船员的力量。此种人为处理方式，不但会增加船员的工作负担，还会提高失误的可能性。若推行智能技术汇总海图信息，将提高数字化发展水平。

结论

在船舶操控的革新进程中，应积极采用先进的自动导航系统、自动防撞技术及船舶身份识别技术，借助于智能海洋救援体系与数字化海图信息平台，推动航海操作迈向智能化。为了最大化航海效能并确保航行的绝对安全，应进一步加大自动化和智能技术的实施强度，明确以技术整合与高端人才培养为核心的发展策略。这将引领我国船舶行业的技术革新，确保航行过程中的全方位安全保障。

参考文献：

[1]吴志强.海上智能救援技术在船舶航运中的运用[J].船舶物资与市场,2022,30(3):1-3.

[2]朱玉丹.船舶驾驶自动化与航海智能化探究[J].船舶物资与市场,2021,29(7):93-94.

[3]李树宽.船舶驾驶自动化与航海智能化探究[J].现代工业经济和信息化,2020,10(5):64-65.

[4]唐庆友,宋妍成,杨弘曧.智能时代船舶驾驶对航海保障的需求[J].上海船舶运输科学研究所学报,2019,42(2):23-27.