船舶信息系统智能化发展分析

黄志清 陈仕祥

摘要：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，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，基于此，本文对船舶信息系统智能化的特征以及船舶信息系统智能化发展的措施进行了分析。

关键词：船舶信息；系统智能化；发展研究

1 船舶信息系统智能化的特征

1.1 大数据分析

大数据技术的特点就是信息容量大、种类繁多和生产速度快，随着通信技术的发展和成本的下降，在全球范围内建立船舶运营管理系统已经具备所有条件。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、转态、机舱设备、驾驶员行为进行实时检测。

1.2 信息物流系统

信息物流系统是物理进程和计算进程相互影响，在功能上主要考虑性能优化问题，是一种集合通信、计算、控制技术与一体的智能化技术，安全、实时与高性能是其主要特点。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，可以动态的掌握船舶运输情况。

1.3 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，实现人与船舶的集合。如在航拍过程中，利用GPS、电子海图显示和信息系统、射频识别技术、视频监控技术等对停靠和行驶的船舶进行监控，但是在自动感知和主动分析这方面还是比较薄弱，需进一步加强这方面技术的研究。

2 船舶信息系统智能化发展的措施

船舶信息系统应用通过对船舶运行期间产生信息数据的搜集、分析、存储和运用，提高了对船舶管理的信息化水平，对数据进行筛选分析和应用的过程中，为船舶管理人员提供可靠的依据。在人工智能信息技术快速发展的时代背景下，船舶设计制造行业逐渐向着智能船无人船的方向探索，强化船舶信息系统的智能化发展和智能化应用，致力于提高船舶运输安全和效率，实现智能化的船舶信息系统管理目标。

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。

2.2 完善智能信息决策系统

信息系统是信息处理的行为，通过对人和自然界生物的模拟，信息系统愈发完善，采取有效的算法制定决策，解决决策问题，将其应用到系统控制信息、分析信息、建模、信息决策等环节中，引进人工智能技术，使信息处理系统水平不断提高。具备智能化的优势、特别是运用小波分析技术，机器学习技术，神经网络模糊技术等。智能技术起到了保障和支撑作用，强化了智能信息处理系统的功能，决策系统在船舶上起到了引导作用，改变了传统的人工决策模式，利用各种信息和数据，形成更加智能的决策新模式，提高决策的科学性。智能信息决策系统由信息数据库、智能决策程序、用户界面和人类专家知识库等部分组成。信息数据库是一种动态数据库。当出现问题时，在解决问题的过程中，信息数据不断更新；智能决策过程是一个搜索和决策的过程。在人工智能算法下，利用信息数据库和人类专家知识库提高决策的合理性；用户界面是与用户进行信息交互的一部分，它为用户提供科学合理的方案。人类专家知识库是将专家经验与专业知识相结合的平台，它利用了以往解决问题所积累的经验。基于神经网络算法的智能决策系统，使决策更加合理、科学。通过信息融合、信息分析和决策模型构建，将多个信息片段融合在一起。智能信息决策系统以可靠的信息为支撑，结合交通地理信息系统、船舶动态数据信息和训练神经网络建模，为船舶交通管理、可能的测深、碰撞等风险事故的预警提供可靠的支持和依据。

2.3 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。

2.4 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。

3 结束语

近几年，船舶事业的快速发展对我国水运事业以及国内经济都有着推进作用，对世界经济发展也有重要的影响。在信息技术高速发展的背景下，船舶信息管理要紧跟社会发展趋势，在船舶信息系统中利用大数据、信息物流系统、大数据、物联网技术等来实现智能化管理，引进系统集成技术、AIS技术、Arc GIS Serve服务等大早船舶信息系统智能化，发挥自主躲避障碍、智能航线规划的优势，保证船舶航行的安全性和经济效益。

参考文献：
[1]侯思远,梁斯毅,CHEN Yi-hua,LIU Jian-min.基于GIS的远洋船舶信息系统设计[J].电脑知识与技术,2018,14(13):22-24.

[2]刘全飞.基于云计算的离岸船舶信息管理系统优化设计[J].舰船科学技术,2018,40(06):181-183.

[3]陈潇,邓攀,夏占.船舶信息网络系统远程控制终端系统研究[J].电子世界,2017(08):117+119.