船舶控制系统智能化发展及现状综述

张建朋

摘 要 随着我国经济水平的总体提升，造船业也得到了长足发展。船舶综合控制系统是船舶得以保证运行安全性和可靠性的基础，因此，船舶综合控制系统智能化就变得非常重要。本文主要介绍了船舶综合控制系统智能化的发展史及其现今状况。

关键词 船舶;控制系统;发展史

随着现代电子信息技术的飞速发展，在船舶控制系统不断信息化过程中，综合控制系统正改变为愈加举足轻重的角色。但随着信息技术的进步，高速急剧增长的信息和数据总量，使得船舶各系统的资源共享能力显得愈加乏力，这是船舶控制系统进一步发展必须解决的问题，急如星火！值得庆幸的是，风险与机遇同在，这一问题可依仗自动化技术得到解决，也因此自动化技术得以在船舶上广泛应用。人们可以尝试全面采用智能协调、网络控制、数字表达、模块分区和集成操控的办法控制系统以达到综合监控、智能管理全船资源的效果，给船舶上的各项设备创造安全、可靠的运行环境，并大大提高其经济性能，减少资源浪费。同时可以达到减轻船员劳动强度、减少船员编制的良好效果。

1船舶综合控制系统智能化的发展历程

利用机械、液压、气压、电气和电子等自动化装置完成船舶自动化配置。据实来讲是指用智能化系统的智能行为代替机舱值班人员对主机、辅机、电站以及其他船舶设备和装置进行操作、控制与管理，使得船舶设备和装置可以近乎达到无人自动智能运转的最终结果。

随科学技术的总体进步，19世纪中叶以前的船舶上只有简陋的单一制动化装置，直到60、70年代才得以发展出机舱集中监控、驾驶室遥控和无人值班机舱;待到70年代电子和计算机技术得到长足发展才促使基于微型计算机的全船智能综合操控系统出现;80年代之后，集散控制系统占据了船舶自动化技术的主流。

深究到更早的18世纪时，人们把蒸汽机用作船舶动力，那时就已经出现了例如调速器、调温阀等一部分单项的自动调节技术，用来使船舶的转速和温度自动保持在规定的范围内。19世纪人们把柴油机作为船舶动力时，船舶上的启动机构、直接回行机构等，也初步具有一定的顺序控制能力。但这些设备都是机械式的，技术突破点在于这些装置成为后世机舱自动化的雏形。

二战后到20世纪50年代末，控制理论飞速完善，现代自动化技术在船舶上开始展开运用;但不可避免的，船舶上大多数设备、装置的运行参数都是单项监控的，即是相互独立的控制系统，并没有整合形成完整的集中控制系统。

60年代末，计算机推广应用于船舶上，自动化技术同时也更加广泛应用于船舶各部分，如导航、通信、货油储藏与装卸等，综合自动化成为船舶发展的大趋势之一。80年代后，集成电路和芯片技术的愈加成熟，计算机在计算速度、存储能力和可靠性等各方面得到大幅提升，同时价格和体积却不断下降，这些都成为推进了微型计算机在船舶综合自动化中的普及的重大助力。现今船舶广泛采用集中——分散式控制系统，与以前采用硬件电路来实现控制逻辑的系统比起来，最大的进步之处在于这种集散控制系统基于微机将控制方案在相应的组态软件平台上来实现，大大提高了系统的可扩展性。

相信随着“未来船舶”的问世，其自动化或将采用智能化计算机进行全船综合高智能化管理，其运行更加稳定可靠，并且能自动进行故障诊断，以保证船舶安全、经济地运行。

2船舶综合控制系统智能化的现状

如今，我国船舶领域不断吸收、学习西方国家优秀船舶智能化经验，而国内也不断自主研发及模式创新，进而有效提升我国船舶智能化的水平。由于计算机、传感器、通信及信息等科技的不断发展，有效促进了船舶导航设备、自动化设备、环境感知设备的优化及升级。现今，在船舶领域中运用了物联网技术、信息物理系统以及大数据技术，使得船船、船岸实现有效的信息交互，这就为创建新一代综合船桥系统（IBS）奠定了坚实的基础。新一代IBS拥有非常多的优势，有优质的综合导航;能够自动操船;要是航行过程中存在故障，还能够自动诊断等。此外IBS能够有效监控船舶周围及自身状态，如此不但能够有效保障船舶的航行安全，还能够有效节省经营成本。另外，IBS的发展及人工智能的突破能够推动船舶无人驾驶的开发。如今，船舶无人驾驶的趋势肯定会成为船舶领域发展的趋势。由于船舶无人驾驶具备较高的复杂性，并且计算量大、可靠性要求非常高，而很多理论及技术还没有成熟，因此仍需不断研究。

船舶交通服务在船舶智能管理及服务中是非常重要的，并且为港口船舶管理、内河交通管理提供了极大的便利，可是现今船舶交通服务只是覆盖了重要水域，而主要的交互手段是雷达、船载自动识别系统及语音等，并不能有效监控及管理航行船舶的全过程。如今，船舶管理及服务的过程中运用了很多现代化的科技，比如长江电子航道图3.0版，可以动态显示船舶航行的实际水深、虚拟航标、航线设计、安全预警、水位预测、主缓流信息服务等，进而使得船舶航行的安全性得到极大的保证;欧洲内河信息服务能够显示电子江图、法律法规、船舶登记等，并且动态显示船舶实际位置、货物信息等。此外，不停船签证是在智能化船舶电子签证管理系统的基础上实现的。

可是在船舶综合控制系统智能化进展的过程中也存在很多的困难，包括了：①如今由于各方面的限制，再加上海事卫星通信宽带有限，成本太大，因此想要实现在全球任何位置、任意时间可行的船舶物联网技术，还需要不断更新并且升级、布设船舶通信系统;②精确的计算能力才能够有效支撑大数据处理及无人驾驶，这是一般的计算机所达不到的，不但要升级硬件，还有基于处理算法及分布式计算等基础上，有效强化处理速度及技能。

3结束语

21世纪以来，人们在展望新世纪的航海技术时总以高科技、高速度等来描述。然而现代船体的大型化、高速化和技术复杂化使得人为控制日益困難。因此基于大数据、物联网及信息物理系统所构建的智能化船舶控制系统，是今后船舶领域的发展趋势及走向。现今船舶控制系统智能化主要表现在船舶航行、船舶管理及服务等，相信随着现代化科技的不断发展，今后船舶智能化会在船舶制造、航行、管理及服务中均有极大的发挥，进而使得航运的实际成本得到有效降低，并且能够有效提升航运在全球贸易中的地位及影响力。

参考文献

[1] 谢坤，夏伟，胡刚义，等.船舶电力综合控制系统研究与开发[J].机电工程，2015，32（1）：113.

[2] 何幼富，郑少霓.船舶电站综合控制系统的设计[J].广州航海学院学报，2015，23（6）：9-10.