JOURNAL OF SHANGHAI SHIP AND SHIPPING RESEARCH INSTITUTE Vol.42No.2 Jun.2019
422
20196
文章编号#674-5949(2019)02-0023-05
唐庆友S宋妍成2!杨弘L3
(1.东海航海保障中心宁波航标处，浙江宁波315200； 2.北海航海保障中心营口航标处,
辽宁营口115000； 3.东海航海保障中心福州航标处，福州350001)
凤斗
摘要：遵循E航海理念，基于现有的航海保障技术，对岸基和船载助航设备的功能开发进行总结与阐释。在此基础上，提出以船舶安全管理体系为基础，以丰富船舶助导航设备的功能和减轻船舶驾驶员的工作强度为目标的技术理念，使船舶驾驶员能将更多的精力投入到航行值班上来，从而进一步提升船舶 的安全航行性能。此外，根据航海保障的发展需求，对助导航设备研发工作中面临的机遇和挑战进行探讨。
关键词：智能交通；船舶驾驶；船岸信息交互；船用信息平台；安全；便捷 中图分类号：U675.79文献标志码:A
Requirements for Navigational Support in the Age of Intelligence
TANG Qingyou1$SONG Yancheng2$YANG Hongrong3
(1.Ningbo Aids to Navigation Department$Donghai Navigation Safety Administration$
Ningbo315200,China； 2.Yingkou Aids to Navigation Department,Beihai Navigation Safety Administration$Yingkou115000$China*3.Fuzhou Aids to Navigation Department$ Donghai Navigation Safety Administration$Fuzhou350001$China)
Abstract:To meet the demands of improving convenience in intelligent ship navigation,a review of the development of intelli-genttechnology@nnav@gatonsupportandmart@mesafety@spresentedwththefocusontheshore-base
dandsh@pbornenav@ga-tona@ds.Theconceptproposed@sthatthemanagementshouldtaketheadvantagesofstate-of-the-artnav@gat@ona@dsto@mple-mentthesh@psafety managementschemeanddevelop nav@gat@onal support funct@ons for rel ev@ng the nav@gators from the@r workload.Theopportuntesandcha l enges@nnav@gatonsupportdevelopment@sd@scussed
Keywords:@nte l genttransportaton；sh@pnav@gat@on；sh@pshore@nteracton；sh@pborne@nformatonplatform；safety；conven-ent
0引言
随着信息化和智能化技术的不断发展，无人机、无人车和无人船等智能产品相继出现’与手机智能导航等智能技术相比，船舶驾驶方面的智能技术发展较为缓慢，虽然相关助航设备的功能得到了一定的改善，但还远未达到船舶驾驶员的需求’当前船舶驾驶方面的智能化技术仍处在理论研究阶段，并没有得到实际应用，因此基于船舶驾驶员对航海保障的需求进行船舶驾驶方面的智能化研究具有重要意义’
收稿日期=2019-02-03
作者简介：唐庆友(1970—)，男，浙江兰溪人，高级工程师，主要从事航标管理、导助航、视觉航标发展和智能航保服务研究。
24上海船舶运输科学研究所学报20192
1船舶驾驶工作的现状
1.1船舶驾驶工作的基本内容
SOLAS公约和《国际船舶安全运营和防止污染管理规则》（ISM规则）的要求「叮，各船舶管理公司制定有符合自身实际的船舶安全体系，际公约及口国的工作要求，求下衍生出不同的工作程序，船舶驾驶工作时必须执行。各船舶管理公司的船舶安全体系的和工作程序基同。例如：在船舶开航前，驾驶做好航次计划（见图1），包括航线、里程、所需的海图、航安全评估和航行的注意等；在船舶航行过程中，驾驶主动航行和气象信息。航行警告信息之后，要对航行进行筛选：若对该船的航行有影响，需对该航行警告进行标绘；若对计划航大影响，需调整计划航线。为保证船舶安全航行，无法在值班期间对船舶航行过程的进行筛选，只能结进行改正、标绘和调整。在做完时性的改正工作，驾驶员还照航行对相关海图和航海进行改正，这些工作的出形中增加了驾驶员的工作量。，若航次指令在船舶开航定或发生变化，需重新航次计划，重新关的航行，这会给驾驶员带来额外的工作量，而这种情况在航场低迷的背景下是经生的。，驾驶航行过程中保证船舶安全航行，做好安全航行准备工作，任务繁重。有的驾驶了在抵做完港口（Port State Control，PSC）检查工作，会在航行完成航海；资料改正等工作，而一定程度上影响船舶的安全航行。
图1船舶航次计划表
1.2现有船舶助导航设备或系统存在的问题
船航设备的先进性决定着船舶驾驶员工作的强度和船舶航行的安全水平。船舶现有的助导航设备主要有全球定位系统（Global Positioning System，GPS）,ARP A雷达、电子海图、船舶自动识别系统（Au-tomatic Identification System，AIS）、NAVTEX、InmarstC、甚高频和中高频等，这些助导航设备的应用不仅能提高船舶航行的安全性，而且能降低船舶驾驶员的工作强度。，这些设备或基 于单独使用，尚未实现功能整合，难更大的功效。海，其功能一直生大的变化，在航线设计上，首先通过人工或用改变海图的进行转向点的，然后调整转向点的位终形成计划航线，这种工作模式能满足驾驶员的便利化需求。又如，虽然目前N A VTEX海上、传输的速率提升，功能有所改变，部分的产品可自动海，实现自动改正，但还没有达到驾驶员的预期，画面信息复杂，不利于驾驶员从中选择有用信息（见图2和图3）。航海图集成软件的开发能使部分航海实现自动更新，在一定程度上降低船舶驾驶员改正航海图书的工作强度$一分需动改。
1.3船用安全信息接收存在的问题
航海信息主要分下几部分：
1）海$主海；
2）航海，以整套的主，部分船舶已安装航海图书资料软件，涵盖船舶航行所需的电子版；
3）气象信息，分为NAVTEX播发的近岸气象信息、C站气象信息和气象传真机的地面分析图等3部分；
唐庆友，等：智能时代船舶驾驶对航海保障的需求25电视剧不如跳舞
图2NAVTEX安全信息自动接入电子海图图3NAVTEX安全信息自动覆盖电子海图的单个信息内容4"航行安全信息，由NAVTEX和C站播发，播发的安全信息并不相同。
平只有部分NAVTEX终端与海图连接，电子海图实时更新NAVTEX航行警告信息。船舶一的船用平台，若无法对船舶航行所需的进行整合，船用相关信息就相对零散，不利于的分析、研判等作用。
1.4航行值班受到人为疏忽的影响
随着经济日益全球化，航场得到快速发展，船舶日益增多，船舶安全航行面临巨大挑战，人为因素导致的船舶搁浅、碰撞事故。2010年，“深能1号”货船在澳大利亚大堡礁因驾驶员疲劳驾驶而搁浅，引发海上溢油事故，带来巨大的负面影响*018年，“桑吉”轮与“长峰水晶.口驾驶瞭望疏而发生碰撞。故的发生使得如船舶航行过程避人造成的航运损失成为研究的热「20。目前，船舶雷达和海图的AIS信号能在船舶碰撞危险时通过声音和颜的变化提示驾驶员采取避让行动，但这些警报一般都船舶碰撞近时才出，个别船舶甚至因近海
而关闭能；此外，电子海船舶触礁或搁法判断其危险情况出，即使发出，若驾驶员在一定时效行动，船舶也无法实现自动避让。都航设备无法的-沙能奶山羊
对船舶驾驶存在的上述问题，有必要加快航海保障技术研究，整合现有的助导航设备或系统，进一步保证船舶安全航行。
2航海保障工作的现状
2.1航海信息资源存在的问题
船舶在海上航行需相关国家提供航行信息，而这些信息在不同国家归属不同的部门管理，有的由政府部门，有的由海军管理，部分对航海相关信息的对，提供的对滞后，没有对最新的民用航行资料信息进行共享，航海整合与共享方面巨大挑战，新、最全的航行，航海的化和智能化'
2.2基础设施建设与应用对船舶营运成本的影响
实现航海智能化开互联网，而海上网络建设无法参照陆地建设，只能通过卫星实现网络通信。由于卫星的资费，在航场不景气的情况下，航运公愿增加额外的运营成本，加上卫星营门在提供服务时的费用，使得海上互联网建设成，目前只船舶公司在船实现互联网「3「40。
2.3航海保障信息技术研发存在的问题
航技术研发和助航集汇总通常强调岸基设备服务能力的提升，而船载设备硬件没有实现同步，无法与船舶设备形成有效的互，使得航海保障的服务能大的提高，岸基和船舶过的工作模式实现。近些年手机海上导航软件的开发和船载北斗海图导航仪的推一定程度上得到了用户的认可，软件和设备法船舶驾驶员的需求，与智能化：显滞后。
2.4航海保障工作存在的问题
航海保障的收集海事、港航、海洋、气象、企业和行业协会等相关部门的支持配合，各部门的信息相对，享机制。门掌握有船舶航行所需的基础和市场需求，若不能实配
26上海船舶运输科学研究所学报20192
合，就无法形成完整的海上航行基础数据库，船舶智能驾驶研发进程就会受到制约。
lgks200
船舶驾驶员的工作受船载设备的影响，而船载设备研发是航海保障工作的一个重点，因此船舶驾驶与航海保障有着密切的联系，若要实现船舶驾驶的便利化，就必须依靠信息化、智能化技术，使岸基信息与船基信息得到有效交互，满足船舶驾驶对便利化和安全的需求’
3船舶驾驶对航海保障智能化技术研发的需求
3.1构建航海保障数据库
数据是航海保障工作的基础，只有建立标准化、系统化、国际化的航海保障数据库，才能提供有效的航海保障服务，为航海保障的发展提供支持目前，东海航海保障中心已着手构建全球航海安全情报系统，该系统可推动大数据收集、组织和分析等工作的进展。
3.2构建智能化船舶驾驶系统
智能化船舶驾驶系统是在原有的安全服务水平的基础上向便捷航海拓展，深化E航海的服务标准，突破E航海的发展瓶颈，依托船舶安全管理体系，通过便利化的航海保障服务增强航海保障信息服务的时效性，使航行安全信息能第一时间提供给船舶，简化船舶驾驶员的工作程序，降低人为因素对船舶安全航行的影响，变被动服务为主动服务，满足船舶驾驶员对工作便利化的需求。
3.2.1智能化船舶驾驶的实
以电子海图为核心，集成航标信息、AIS信息、航行警告信息、气象信息、港口码头信息、潮汐和水流信息等航海所需的信息，依托航海安全情报系统，运用大数据和云服务8技术为船舶提供自动化、智能化、个性化的导航服务。服务不限于航线自动生成、海图及航海图书资料自动更正和航行安全信息自动筛选与标绘等功能，采取主动服务的方式，改变原有的人工筛选信息、设计航线和改正信息的方式，各船载终端通过网络实时访问航海信息数据库，系统自动为用户推送相关安全信息，或用户按需选择船舶航行数据，减少船舶驾驶员的工作量。
1）加快推进航海安全情报系统建设。由于目前能整合的航海信息有限，气象信息、潮汐潮流信息和港口动态信息等海事系统以外的海洋数据还无法获得，尤其是国外的航海信息，在获取使用权方面存在一定的阻力。对此，要加强数据收集方面的国际交流，依托交通强国战略、海洋强国战略和“一带一路”倡议，加强同世界各国海事部门的沟通交流，强化航海安全数据共享，共同为全球航海的发展提供
动力。同时，在建立大数据信息系统时要注重信息的时效性，若没有最新的航海保障数据，会对后续新技术的应用产生一定的影响，使得航海保障技术服务无法达到最优的效果。
2）搭建智能导航服务模式框架。航海保障中心拥有航标数据信息、海图及相关航海图书资料信息、海上安全信息和AIS数据信息，可按照智能导航服务理念对现有的信息进行整合，按照船舶安全管理体系工作的要求，以确保船舶安全航行为基础，以降低船舶驾驶员的工作强度为目标，形成智能航海保障服务模式的框架，按照船舶驾驶员的需求设置系统功能模块，利用航海安全情报系统不断对航海数据进行更新，对设备进行技术升级。
3）实施海上互联网计划。互联网是智能导航服务的基础，是实现信息共享的重要平台，目前海上绝大部分船舶都还没有安装网络。因此，需做好互联网安装工作，只有依靠互联网才能方便快捷地实现船岸信息交换，进而实现航行智能化。
4）加快技术研发。航线自动生成技术是智能导航的关键技术。航线自动生成的算法虽多，但目前大多都在试验阶段，还没有实际应用［911］。个别手机海上导航APP（如海e行［12］）按照系统常规的船舶航线库，根据出发港和目的港给出推荐航线，但该航线只是锚地到锚地的航线，没有对港区和内河进行规划，不符合SOLAS公约对航次规划泊位到泊位的要求，既无法根据气象信息和潮流信息给出推荐安全航线或推荐经济航线，又无法实现因遇到突发天气情况而临时调整航线的功能。
3.2.2智能化船舶驾驶系统的影响及作用
1）智能化导航可改变现有的导航模式，按照国际船舶安全管理对船舶驾驶员工作的要求，形成更简单的工作模式，降低船舶驾驶员的劳动强度，使其能将更多的精力放在航行安全保障工作上，进一步提高船舶航行的安全性。
唐庆友，等：智能时代船舶驾驶对航海保障的需求27
2)航线、航次计划自动生成。直接通过网络将航次计划报送给公司管理人员、租船方和货主等人员，方便快捷。
3)航行信息电子化、商务化。改变传统的强制船舶配备纸质版航海图书资料的情况，解决传统图书换新邮寄的问题，形成船舶下单、公司付款、资料下载的工作模式。
4)搜索式查询航海资料。根据需求搜索关键词，快速查所需的航海信息，针对港口的情况迅速提供港口航行的注意事项和航行基本信息，实现一站式信息服务。
5)多语言操作不仅能方便其他国家的船舶驾驶员使用，而且可解决我国船舶驾驶员对英版航海图书资料翻译能力不强的问题。
6)航行警告等安全信息自动标绘。在海图上对海上军事演习区域和新危险物区域等信息进行自动标绘，能避免驾驶员在船舶航行期间对接收的航行警告进行筛选改正。
7)语音、闪烁提示安全信息。根据船舶航行位置和计划航线情况，主动提示船舶周围其他船舶的航行情况和安全信息，提示驾驶员提早采取安全措施。
8)通过大数据分析航线上船舶的航行密度，研判航行环境的安全程度，提供避碰方面的行动建议，进一步实现船舶自动避让[14]o
9)查看其他船舶的航线和航次计划，提前预判其行动意图[15]。
10)估算锚泊时间和靠泊计划，了解港口的状态及其整体运营情况。
11)便于PSC和FSC检查。检查官直接查看日期即可得知航行数据是否已更新至最新。
4结语
船舶驾驶员的驾驶工作繁重会在一定程度上对船舶的安全航行产生影响。航海智能化不仅可规避人为因素对船舶航行的影响，更可降低船舶驾驶员的工作强度，使其将更多的精力投入到航行值班中。虽然当前在航海数据整合、技术研发和人才培养上还存在诸多困难，但并不影响智能船舶驾驶的发展，
没有船舶驾驶智能化，就无法实现船舶的无人驾驶功能[16]0在全球航运市场中，各国都在依托船舶安全管理体系和船舶驾驶员的工作需求开发新的设备、新的功能，因此我国航海保障职能部门也应与相关科研院所、高校、企业合作，共同实现航海保障的现代化、智能化，满足船舶驾驶市场的需求。
参考文献：
/10IMO9InternationalSafety ManagementCode/S020189
课堂管理案例
[20交通运输部海事局.桑吉轮和长峰水晶轮碰撞事故最终调查报告[R0北京：交通运输部海事局，2018
[30PRASAD LOKUKALUGE P，BRAGE M.Ship Performance and Navigation Data Compression and Communication Under Autoencoder System Architecture/].Journal of Ocean Engineering and Science，2018,3(2)：133-143.
:40北京智研科信咨询有限公司.2018-2025年中国海上宽带卫星通信调查研究及发展前景趋势分析报告[R0.匕京：北京智研科信咨询有限公司2018
:50崔广海，唐岩，窦洪林，等.航海书表数据库设计思路的探讨[J0.天津航海2012(2)=1-3.
:60刘鹏，赵凤龙，李巍•航海保障信息化标准体系架构与建设思路研究[J0•科技资讯，2017,15(18))⑸.
:70张杏谷，彭国均，魏武财.海上助航信息共享系统[J0.上海海事大学学报200829(2)：7-10.
斗形纹[80方新.电子海图云服务平台研究[J0.电子技术与软件工程2015(13)：77-78
[90张金水，何立居，李启华，等.蚁算法和遗传算法结合的航线生成[J0.中国航海2015,38(2):912.
[00王涛，张立华，彭认灿，等•顾及航道宽度的最短距离航线自动生成方法[J0.海洋测绘2016,36(3):2931.
[10孙耀东.一种船舶航行路径的智能规划研究[D0.大连：大连海事大学2018
[120朱利安•未来基于电子海图的技术服务展望[J0.中国水运，2014,14(2):1415.
[130IMO InternationalConventionforSafetyofLifeatSea[S02009
[140张晓兔，刘祖源，张乐文.船舶避碰系统的智能化研究综述[0.船舶工程2000(1)=45-48.
[150口智能航设计与实[J0水2016(11)：93-94
[60柳晨光，初季民，谢朔，等.船舶智能化研究与展望[J0.船舶工程，2016(3))784.
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议