中遠海運科技股份有限公司 王敏

　　我國智能船舶的發展目前還處于起步階段。宏觀大背景主要是兩個戰略的制定。一個是中國制造2025，一個是一帶一路。中國制造2025的戰略給智能船舶發展提供了一個明確的發展的方向，一帶一路的戰略則給中國制造提供了一個落地實踐的機會，同時也給智能船舶提出了更高的要求。
　　1.智能網絡集成平臺明確的建設目標能船舶的要求
　　首先第一階段應該是僅限于船用設備狀態遠程監控和數據匯集階段。第二階段應該是利用大數據、人工智能等技術給數據進行分析，通過連接岸上數據中心為船舶定時提供安全、環保和能效優化建議，實現半自動化航行。第三個階段，在船舶數據分析的基礎上，加入港口物流信息，實現船岸信息間的無縫連接，實時動態的完成航行、船期和港口操作的優化。最后的階段，實現全自動化無人駕駛和港口自動化裝卸與物流。我國目前尚處于第一階段向第二階段過渡的階段。如圖1：

圖1  智能船舶發展階段

　　2016年CCS智能船舶規范發布，智能船舶指利用傳感器、通信、物聯網、互聯網等技術手段，自動感知和獲得船舶自身、海洋環境、物流、港口等方面的信息和數據，并基于計算機技術、自動控制技術和大數據處理和分析技術，在船舶航行、管理、維護保養、貨物運輸等方面實現智能化運行的船舶，以便使船舶更加安全、環保、經濟和可靠。CCS智能船舶規范相當于給整個智能船舶的研究提供比較好的研究落地的范圍，或者是一個具體落地的方向。簡而言之，就是一個平臺加上5個應用，并且CCS給平臺和應用都有一個入級的標志。本公司參與這個項目建設的就是其中智能集成平臺部分，智能集成平臺做的主要工作是，第一個相當于數據中心，它會把船上的各種數據信息進行采集、分析、加工，存到數據倉庫里面。智能集成平臺里面的數據要為其他的智能應用提供一個基礎，最后還會把各個智能應用的結果進行一個集成，提供一站式的服務。所以說智能平臺是一個中心位置，也是智能船舶的應用基礎。智能船舶的主要特征是會感知，會思考，會決策，會學習。會感知是指在集成船上已有信息的基礎上實現全面感知能力，并利用數據分析方法，評估設備健康狀況；會思考指分析環境和自身狀態變化對運行能力的影響，預測變化趨勢；會決策指融合自身狀態信息、環境、群體信息進行決策優化分析；會學習指與岸基進行信息交流，自動獲取所需知識，與集群進行協同優化。這些是智能船舶的特征，實現這些特征主要是要依賴于數據，以及對數據的分析處理，這個數據不僅是船舶本身的數據，可能還會有一些外部的數據，再加上現在比較熱的人工智能的技術和信息化，包括深度學習，使這個船能夠具備一定程度上的人的一些感知、思考、決策和學習的智能。
　　關于近階段要做的事情，其實就是前面講的，如果要實現這些智能，目前階段主要需要解決的工作，第一個就是通過網絡集成平臺，解決所有數據的匯集的問題，形成船舶的大數據。在大數據的基礎上，利用現在人工智能的技術，深度學習的技術，能夠給智能船舶提供智能化的解決方案。
　　以標準通信協議為載體，采用開放性系統架構，建立與船舶各個設備或子系統的數據連接，面向全船范圍整合混合異構型信息網絡資源，構建安全、可靠的智能船舶通信網絡平臺，實現由一網取代多網，一個系統整合所有系統的功能，滿足互聯互通互享互控技術要求，達到全船與船岸一體化網絡應用。通俗講就是在船端建一個數據中心，匯集船端各個設備資源的數據信息，然后為智能應用提供服務。最后能夠把這個智能應用的結果進行一個集成，另外這個船端的數據中心與岸端的數據中心，能夠進行數據的同步，這個同步可能現在階段是單向的，把船端的傳到岸端的，最終的結果應該是雙向的，會把輔助決策的信息反饋給船上，這個是下一階段的遠程控制，可能就會有這個更多的船岸的交互。
　　關于做網絡集成平臺，當前面臨的主要問題，第一個就是信息網絡不完整數據集成度低；第二個，通信協議不統一，數據共享欠缺，缺少系統間的聯動；第三個，網絡架構開放性不夠，缺乏靈活性；最后，網絡安全性和可靠性脆弱。
　　關于做船端數據中心，用到的方法論還是傳統的做數據中心的方法論，主要包括數據采集與共享，信息資源目錄，數據標準規范，數據質量設計，數據安全設計，數據庫設計。各個標準規范是交換規范，模型的規范，存儲的規范等各種規范的集合。數據質量的設計主要是數據的完整性，一致性等等，關于安全設計，這個安全不僅是一個技術的問題，可能涉及到管理上的問題，是技術和管理的匯集。數據庫的設計就是物理設計，邏輯設計，最后是一個解決方案。
　　2.船端數據中心總體架構
　　船端數據中心的總體架構，包括采集的數據源，這個船上的數據源遠遠不止這些，主要是機艙的數據，航行的數據，經過轉換存到這個船端數據庫中。在船端就有了小型的數據中心的概念了，不像以前就是簡單的幾臺服務器，麻雀雖小五臟俱全。這個數據中心跟岸端有一些交互，為智能系統提供數據。并且把智能系統的結果也存到數據中心里面來，如圖2：

圖2  數據中心基礎設施

　　本項目數據中心采用的技術是基于MuleESB的數據共享交換平臺，它的主要目的針對船端異構的問題，為智能應用提供服務，所以ESB的這個架構能夠很好解決這個異構的集成以及服務提供的問題。
　　智能船舶網絡設計考慮因素：安全、可靠、實時、高速、開放。本項目最關注的還是實時，大多數的船舶沒有達到控制的程度，所以安全性的要求還沒有那么高，可能后期船舶有這個遠端的控制，因此對這個要求非常之高。
　　智能船舶異構網絡平臺總體架構，從網絡的特點來看，整個網里面，有工業總線，有以太網，還有衛星通訊，它是一個異構的網絡，這個平臺相當于把異構的網絡集成在一起，我們通過防火墻的技術做到隔離。架構解決了可靠性的問題，我們對核心的構件采用冗余的技術。可靠性的技術，主要是隔離的技術，冗余的技術。另外網絡安全解決方案里面主要包含系統本身的安全，應用軟件的安全，這個其實是傳統的安全技術，關于船端的安全有一些特殊的考慮，這個是本項目后期研究的重點的方向。如圖3：

圖3  船岸通訊系統

　　最后還要講一下這個船岸通訊的問題，從目前現階段來講，考慮到網絡的問題，成本的問題，所以通訊的數據量還不能那么大，所以數據通訊的時候，壓縮技術是必須的，另外通訊的安全性問題也需要加密。并且采用了智能的通訊網關，在不同的條件下能夠智能進行網絡的切換，可以實現船岸的有效通訊。
　　3.展望
　　關于未來智能船舶智能平臺的展望，包括了協議標準化，衛星寬帶化，計算云端化，信息網絡化等。