船舶信息系统智能化发展研究

于佳惠

摘要:针对船舶信息处理系统受到海上环境影响，导致系统出现信息采集精度低、响应时间长的问题，以提高船舶信息处理系统的性能为目的，提出基于无线网络的船舶信息处理系统设计。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：船舶信息；系统智能化；发展研究

引言

船舶作为人类海上作业及探索海洋活动的重要工具，提高其信息处理能力显得至关重要，但是由于海上作业的船舶数量非常多，庞大的数据量加大了信息处理的能力，必须要求船舶信息处理系统具有高效的计算能力和信息资源储存空间，从而为信息处理系统的设计提供了技术支持。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。

1船舶信息处理系统硬件设计

1.1船舶信息通信接口设计

信息通信接口作为船舶目标检测与信息处理的核心硬件，要想完成大量的船舶信息实时通信工作，必须要求船舶信息通信接口具有超级强大的信息处理能力，同时还必须可以更高效率地完成船舶信息与陆上信息站之间的传输工作。在船舶信息通信接口中，信息储存器不仅要读取信息采集单元的信息数据，还要将船舶信息录取后的数据传输到陆上信息站，设计船舶信息通信接口可以保证船舶信息数据的传输^[1]。

1.2无线网络滤波器设计

在扫描船舶信息的积累过程中，无线网络滤波器是一种常见的信息积累器，无线网络滤波器只需要储存少量的船舶信息，就可以在船舶航行和作业过程中得到广泛应用。无线网络滤波器利用2个反馈系数，积累脉冲串与滤波器匹配，从而实现船舶信息的处理^[2]。

2船岸交通管理信息系统智能化

2.1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^[3]。

2.2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^[4]。

3船舶管理信息系统智能化

3.1自主避障系统

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。

3.2智能路径规划

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^[5]。

结束语

综上所述，在信息技术飞速发展的背景下，船舶管理要与时俱进，紧跟时代发展潮流，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。

参考文献

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