物聯網，船舶業的星星之火
http://www.moduwu.com 2011-11-08 15:08 來源：國際船舶網
當前，國際海事組織（IMO）越來越重視一個船舶新概念“E-navigation”，即通過電子方式在船上和岸上收集、綜合、顯示海事信息，以增強船舶到泊位的全程航行能力，增強船舶海上服務和保安能力。如何使這一概念逐漸由抽象變得具體，最終形成一種新的技術手段？在日前舉辦的第一屆船舶電氣及通訊導航技術發展論壇上，電氣及通訊導航專家建議，我國應積極研討構建開放、標準船舶物聯網體系的可行性，快速推進智能船舶的發展進程。
物聯網體系下的智能船舶
據悉，廣義的物聯網概念是利用條碼、射頻識別、傳感器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，進行人與人、人與物、物與物在任何時間、任何地點的連接，從而進行信息交換和通訊，以形成智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的龐大網絡系統。
中船重工物資貿易集團有限公司尹濤表示，應用物聯網體系的智能船舶可實現船舶及船用設備全生命周期內的實時在線運行維護管理。現代艦船離開船廠后，會航行在世界各地，一艘船舶在幾十年的生命周期里，其關鍵設備和系統以及船舶本身的售后服務難度大、技術復雜，如果將船舶及船上的關鍵設備按照物聯網系統進行智能化處理，借助于現代寬帶衛星通信技術，岸上的運維管理人員即可實時在線對整船或者某一關鍵設備進行監控，實現在線管理，而且通過物聯網和電子商務系統協同，可以實現全球范圍的高效供應鏈管理。此外，當全船設備和系統完成了智能化和網絡化工程后，物聯網將會使船舶無人駕駛變為現實。無人駕駛船舶比有人駕駛船舶更具優勢，在適應枯燥、惡劣工作環境方面，機器比人更具靈敏性、耐久性和穩定性；在應付放射性侵害和危險方面，無人駕駛船舶的政治和人員風險更低，完成任務的幾率更高；長遠來看，無人設備的持續運維成本可能會更低。
船舶物聯網搭建初具條件
目前，船舶行業外對物聯網技術的認知度越來越高，包括智能城市、智能交通、智能家庭、智能工業、智能農業等，都在應用物聯網概念。那么，圍繞電氣及通訊導航建立物聯網體系，構建智能船舶的條件是否具備？
對此，尹濤認為，隨著電子技術、信息技術的飛速發展，船舶自動化控制系統正朝著分布型、網絡型、智能型系統方向演進，將會使船舶實現智能控制、衛星通信導航、船岸信息直接交流等目標。因此，通過借鑒互聯網的發展模式和利用其積淀下來的巨大技術資源，船舶行業目前已經初步具備了構建開放、標準船舶物聯網體系的先決條件。
中遠集團安全技術監督部經理高志成也表達了相近的觀點。他認為，計算機技術和網絡技術在船舶上的運用程度越來越高，提高了船舶的自動化水平，促進了船舶信息化的建設。此外，從提高船舶航行的安全性、經濟性以及管理效率的角度出發，國際海事公約對船舶技術和船上管理工作也提出了基于信息技術的新要求。目前，已有大量信息技術產品被用于船上，如全球定位系統（GPS）、ARPA雷達、自動識別系統（AIS）、電子海圖顯示和信息系統（ECDIS）、集成機艙等。因此，隨著船舶電氣化發展為集機艙自動化、航行自動化、機械自動化、裝載自動化等于一體的多功能綜合系統，傳統的機電控制方式逐漸被智能化、網絡化和數字化控制手段所替代。隨著船舶局域網的應用范圍逐步擴大，通過建立一個新型的全局數據通訊網絡，實現數據傳輸網絡和平臺監控網絡合二為一的目標將成為可能。
構建船舶物聯網先從基礎抓起
對于構建船舶物聯網應注意的諸多問題，專家也給出了相應建議。首先，構建船舶物聯網必須解決硬件接口和數據協議標準化問題。物聯網終端基本由外圍傳感接口、中央處理模塊和外部通訊接口3個部分組成，通過外圍接口與傳感設備連接，讀取這些傳感設備的數據并通過中央處理模塊處理后，再按照網絡協議，采用相應的無線數據通訊等方式發送到指定中心處理平臺。物聯網終端是物聯網的關鍵設備，必須通過其轉換和采集，才能匯集和處理各種外部感知數據，并將數據通過各種網絡接口傳輸到互聯網中，或從互聯網獲取相應的指令完成規定的動作。如果物聯網的傳感設備、控制設備由不同廠商提供，其接口規則和通訊規則會存在差異，因此，船舶電氣及通訊導航設備各級廠商應制定統一標準的物聯網傳感器與終端間的接口規范和通訊規范，以滿足不同廠商設備的硬件互聯需求。此外，數據協議是終端與平臺層的數據流交互協議，其標準化會方便新研發終端的網絡接入和管理，因此，構建物聯網需要行業管理者制定出標準化的通用協議，以滿足不同廠商終端的互聯需求，擴大并推廣未來物聯網的使用范圍。
其次，制定船舶總線標準，是奠定船舶物聯網的基礎。當前，汽車多采用控制器局域網絡（CAN)總線作為控制器聯網的手段，其優勢在于大量長距離鋪設的不再是功率導線，而是信號線，從而能夠減少線束，簡化設計，降低生產成本，提高安全性。對此，船舶行業也可加以借鑒，即在船舶內部采用基于CAN總線的網絡結構，以達到信息共享、減少布線、降低成本以及提高總體可靠性的目的。通常的船舶網絡結構采用多條不同速率的總線分別連接不同類型的節點，并使用網關服務器來實現整船的信息共享和網絡管理。CAN協議定義了物理層及數據鏈路層規范，如果需要建立更加完善的系統，還需要在CAN的基礎上選擇合適的應用層協議。因此，專家建議船舶電氣及通訊導航設備商應參考由美國SAE（Society of Automotive Engineer）組織維護和推廣J1939協議來建立船舶總線標準。
有夢想才會有奇跡
當前，造船行業正在步入一個大變革的時代，原油船貨油艙耐蝕鋼、純液化天然氣動力推進船舶以及無壓載水船舶等一系列亙古未有的創新產品正在逐步變成現實。基于這些經驗，當船舶物聯網進入我們的視野時，國內船廠及船配企業應該瞬間敏感起來，因為，這點星火很可能會在未來形成燎原的火勢。
船舶向高技術含量、高附加值方向發展已成為共識。歷史經驗證明，新技術的發明者和推動者因為大膽預想并引領了船舶發展方向而始終占據主動，相比之下，無意于創新的跟隨者處處被動。遺憾的是，我國船舶工業通常在扮演追趕者的角色，在這一過程中，我們多數時間都在緊盯著眼前的對手，忘記了我們真正的目標其實在離對手更遠的前方，這種跟隨讓我們疲憊不堪。因此，中國船舶工業要真正實現從大到強的目標就必須在“雙高”領域追趕競爭對手的同時搶占新的戰略高地。
對于“雙高”船舶而言，綠色化、自動化、智能化和網絡化是必不可少的關鍵字。目前，我國船企在開發動力驅動改進裝置、實用氣體燃料、廢熱回收、螺旋槳拋光等船舶綠色減排技術方面已又一次明顯落后于歐、日、韓船企，未能擺脫疲憊追趕的宿命，但是，只要敢于夢想、敢于追求，我們在實現船舶自動化、智能化和網絡化方面就有希望創造奇跡、扳回一城。
當前，在汽車、家電等領域追求智能化理念的企業均在積極研發、儲備及應用物聯網技術，而船舶物聯網技術同樣也是實現船舶自動化、智能化和網絡化的最好切入點。物聯網的核心是把感應器裝載在實物載體上，通過移動通信、無線寬帶、無線射頻識別技術、衛星通信等技術把物和物連接起來。一旦構建起船舶物聯網體系，通過岸與船、船與船之間對話，完成咨詢、設備維護、故障診斷、船舶管理等業務活動，甚至可以實現船舶的無人駕駛，從而最大限度地提高船舶航行的安全性、可行性和經濟性。就技術原理和航運市場潛在需求看，發展船舶物聯網具有可靠性和可操作性。因此，船廠和電氣及通訊導航配套商，目前要做的是創新思路，積極行動起來，及早研討、制定可行性發展戰略，在統一策略的指導下聯合投入研發力量，盡快在船舶物聯網方面實現技術突破，掌握主動權，將打造智能船舶的夢想變成現實。
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