谈船舶信息系统智能化发展

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摘要：船舶是发展水运事业的关键，为了保证船舶的运输效率、提升船舶航运安全，需要借助信息化技术对船舶进行定位、跟踪与管理。在信息技术、大数据和人工技术的支持下，船舶管理信息系统也更加智能化，让我国的航运事业发展到了新的阶段。本文从船舶智能化特征入手，讨论船岸交通管理信息系统智能化以及船舶管理信息系统智能化，希望进一步提升我国船舶的信息化管理质量。

关键词：船舶管理；信息系统；智能化发展

船舶信息化管理就是对船舶运行期间的多种信息进行搜集分析存储，通过对有关数据进行筛选和分析，更好地为船舶管理人员提供帮助。如今船舶的信息化管理已经成为船舶管理的重要发展趋势。在信息技术和人工智能不断发展的背景下，出现了智能船、无人船，让船舶设计制造行业得到了巨大发展。与此同时，对船舶的信息化管理也提出了更高的要求，传统的船舶信息系统开始被新型的智能化系统所代替，在现有的基础上体现出更加高效、智能的特点。船舶的信息化系统涵盖船岸管理以及船舶管理两个系统，其中船岸交通管理系统的智能化是指在传统船舶交通管理系统上利用数据通信、大数据、人工智能等技术，为船舶交通组织安全航行提供智能化的决策和管理，该系统主要是利用传感器、互联网通信、人工智能、感知技术、海洋环境等方面的信息与数据，进而为船舶的高效管理提供帮助。而船舶管理智能化系统主要是综合应用物联网传感技术、监控技术、船载卫星宽带通信技术，实现船、岸两端对船上各专业设备运行工况的实时监测。

一、船舶智能化特征

（一）大数据大数据的特点体现在信息体量巨大、种类多和生成速度快，随着通信技术的发展以及成本的下降，在全球范围内建立船舶运营管理系统已经具备条件。一些航运大公司已经开始在全球范围内任何水域对船舶位置、状态、机舱设备、驾驶员行为进行监测。大数据的分析技术中一种是强调机器的人工智能和计算能力；另一种是从人的角度出发，强调人机交互。

（二）信息物流系统该系统是物理进程和计算进程的相互影响，在功能上主要考虑性能优化问题，是一种集合通信、计算、控制技术于一体的智能化技术，安全、实时与高性能是其特点。在分布式的物理设备协调管理模式中，通信的作用十分关键，可以动态掌握运输情况。

（三）物联网物联网技术的作用就是在移动通信和互联网等通信网络技术的基础上，认真分析不同领域的实际需求，可以把所有独立的对象相互关联起来，实现人与船舶的结合。比如在航拍过程中，利用全球定位系统、电子海图显示和信息系统、射颜识别技术、视频监控技术对停靠和行驶的船舶监控，不过在自动感知和主观分析方面还存在一些不足。

二、船岸交通管理信息系统智能化

该系统把先进的信息技术与智能化的管理方式有效结合，对船舶进行动态化管理，是一种在保证船舶交通安全的前提下综合考虑船舶通行效率以及环境保护的综合性信息系统。在人工智能、大数据、数据通信等技术飞速发展的背景下，智能化的船舶信息管理系统可以让决策更加科学，有利于安全管理工作的开展。从信息流程的角度分析，智能化的船舶交通管理信息系统涵盖信息采集系统、传输系统、处理系统，该系统具有集成的交通信息采集数据库，可以在船舶互联网的信息共享平台下提供智能化的决策。

（一）船舶互联网的信息共享平台船联网就是物联网技术在船舶信息管理系统上的有效利用，主要是合理整合航运数据资源，促进多部门联系，实现跨区域资源的数据协同，进而形成数据共享，打造技术共享机制，满足区域内对不同数据的挖掘与融合。在船舶互联网的信息共享平台下，可以对数据进行汇总、存储，为智能交通管理信息数据库提供信息资源，进而为智能信息决策系统提供帮助。具体来说该系统包含以下两个层次：一种是利用雷达数据、船舶到港计划、AIS数据、港口资源管理信息等在航运基础设施的不同结构和系统之间实现数据的交接集成；另一种是实现不同部门、不同区域航运交通信息的交换与集成，比如在航船信息以及航运环境方面实现信息共享。在船联网的信息共享平台下，主要包括两类信息，一种是动态交通信息，比如来自GPS、AIS雷达等设备信息；另一种是静态交通信息，比如地图数据库和港口资源管理信息。信息共享平台具有标准统一、链路通畅、结构合理、安全可靠的特点，有利于实现船联网信息的共享，为智能信息决策和数据管理提供帮助。

（二）智能信息决策系统该系统是对人和自然界的生物处理信息行为进行模拟，通过建立复杂的信息系统和算法解决决策问题，可以用于信息分析、信息建模、系统决策和系统控制。人工智能技术的出现显著提升了信息处理系统的智能化水平，尤其是神经网络模糊技术、机器学习、小波分析等技术的利用，为智能信息处理系统的建立提供了智能技术支持。决策系统是在船舶交通管理中利用各种信息数据对船舶提出指导性建议，通过人工智能的方法代替传统的人工决策模式，让决策更为科学。智能信息决策系统是由信息数据库、人类专家知识库、智能决策程序以及用户接口组成。其中人类专家知识库是对在实践中解决以往问题的专家经验和专业知识的整合；信息数据库是解决问题期间的动态数据库；智能决策程序主要是人类专家知识库以及信息数据库通过人工智能算法搜索决策，对于用户接口来说，主要是为用户提供科学的方案与用户实现信息的交互。利用神经网络算法建立出智能决策系统，可以让决策更加科学，主要是体现在智能决策系统对以往的数据库信息进行利用，通过对各种信息的分析、组合，形成相应的决策模型。智能信息决策系统把多种信息融合起来，有利于提升信息质量，通过船舶动态数据和交通地理信息系统的结合，可以实现神经网络建模训练，进而为船舶交通管理提供新的方案，也可以为搁浅、碰撞等风险事故提供预警。

三、船舶管理信息系统智能化

船舶管理信息系统的智能化发展是船舶自身具备智能能效管理、智能航行、智能集成平台，这就需要进一步深化和船舶相关的信息感知技术、航线规划技术、通信导航技术，从而实现自主避障以及智能路径规划。

（一）自主避障系统所谓的自主避障就是在船舶航行期间，借助AIS、GIS和雷达获取船舶周围的障碍物信息，其中包括水上障碍物以及水下的障碍物，然后设计出科学的策略躲避碰撞，以此提升船舶的安全性。在自主避障系统下可以对航行的环境进行分析，不仅可以对进入航道的船舶提供帮助，也可以为其他船舶提供有价值的信息，比如选择绕行或者制定出停船命令。GIS系统可以即时地搜集与传输气象信息和水文信息，其中包括水温、洋流、海底地形以及大气的压力变化和气温变化。在智能避撞系统中，GIS系统基于电子海图，可以对信息进行实时传递，其中包括了航道与港湾大小、海底暗礁分布以及沉船的航行地带信息，通过与其他信息的结合可以对船舶的航行状态实施动态监测。

（二）智能路径规划在船舶的路径规划中，需要设计出一条从起始点到目标点的无碰撞可行路径，这也是当前船舶信息智能化管理的主要内容。在传统的船舶路径规划设计中，主要是依靠人工进行障碍物和水深度的分析，需要在执行任务之前对路线科学分析，但是这种规划模式存在灵活性差、可靠性不足以及规划效率低的问题。在智能化技术飞速发展的今天，船舶可以通过对周围环境的信息搜集，建立出环境信息模型，让路线的规划更加合理。船舶在路线规划中主要包括了全局路径规划以及局部路线规划：全局路径规划借助对障碍物的形状以及位置信息分析，生成地图以及环境建模；局部路线规划主要在周边环境未知的情况下，利用船舶传感器对周围环境进行确定，在船舶人员接受到信息后决定是否需要改变路径。在船舶的路线设计中还要考虑到船舶自身的动力与结构，参考一条或者几条固定航线。在智能化技术得到深入利用的背景下，在处理突发状况时，对路线的设计更加灵活，智能路径规划利用自动导航可以确定航行轨迹，船舶在航行过程中更加安全，在自主避障系统下可以对航行的方向和速度进行修正。一般来说，船舶的航线在设计初期已经确定，也就是说船舶的结构以及动力性能需要让航拍航线固定在一定范围内。在自主避障系统和路径规划设计中可以利用支持向量机算法建立二分类模型，根据航线设计以及港口、岛屿建立出分界点和障碍物点，对于航线的科学设计具有重要的促进作用。

四、结束语

综上所述，近年来，船舶事业的蓬勃发展对我国的水运事业以及国内经济都起到了极大的促进作用，对世界经济的发展也起到了推动作用。在信息技术飞速发展的背景下，船舶管理要与时俱进，紧跟时展潮流，在船舶管理中充分利用信息物流系统、大数据、物联网等智能化技术，建立船舶互联网的信息共享平台，打造智能信息决策系统，发挥自主避障系统、智能路径规划的优势，保证船舶出行的安全性和经济性。

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作者：林联平 单位：厦门海洋职业技术学院