《船舶智能機艙檢驗指南》(2024)

為持續(xù)改善智能船舶規(guī)范標準的先進性、準確性、可操作性，中國船級社(CCS)開展了智能船舶新技術及規(guī)范標準研究。在充分考慮智能機艙技術應用需求、業(yè)界反饋、智能規(guī)范應用經驗的基礎上，結合CCS《智能船舶規(guī)范》最新修訂，完成了《船舶智能機艙檢驗指南》(2024)的編制，該規(guī)范已于2024年4月1日起正式生效。

CCS規(guī)范指南概述

智能機艙是近年來船舶技術發(fā)展的重要方向之一，也是自主船舶發(fā)展的核心部分，其集成了自動化控制、遠程監(jiān)控和應急處理等功能，旨在提高船舶的安全性和運行效率。它不僅是技術革新的前沿陣地，更是推動整個航運業(yè)智能化轉型升級的關鍵驅動力。

船舶設備的狀態(tài)監(jiān)測與維護是確保設備順暢運作、提升其工作效率及延長使用壽命的核心策略。隨著設備制造技術的飛躍與科學技術的日新月異，現(xiàn)代船舶設備的構造日益精密，自動化水平大幅提升，這無疑給設備的日常維護與故障排查帶來了前所未有的挑戰(zhàn)，同時也推高了維護成本。機艙設備的狀態(tài)監(jiān)測與維護工作，其核心目的在于迅速且精準地識別各種異�；蚬收蠣顟B(tài)，通過預防或即時排除故障，為設備運行提供關鍵性的決策依據(jù)，從而極大提升設備的運行可靠性、安全性及效率，力求將因故障導致的損失控制在最低限度。

智能機艙可通過不間斷地監(jiān)控船舶的運行狀況，能夠敏銳捕捉到潛在故障的早期跡象，并及時發(fā)出預警，顯著提高航行的安全性。此外，它還能依據(jù)實時的航行條件與運營需求，智能調整船舶的航行參數(shù)，以達到優(yōu)化燃料使用、削減運營成本的目的，助力綠色航運的發(fā)展。因此，智能機艙的研發(fā)與廣泛運用，不僅是自主船舶技術領域的高峰標志，更是推動航運業(yè)邁向智能化、高效化及可持續(xù)化未來不可或缺的基石。

其實，CCS在2015年發(fā)布全球首部《智能船舶規(guī)范》兩年后，即2017年，便發(fā)布了與《智能船舶規(guī)范》配套的《船舶智能機艙檢驗指南》等系列技術標準文件，對智能船舶的各項功能提出了明確的技術要求，尤其對系統(tǒng)相關的產品認可、圖紙審查、建造檢驗及營運檢驗等環(huán)節(jié)進行了詳細規(guī)定。

《船舶智能機艙檢驗指南》(2017)已于2017年11月6日起正式生效，指南共包括前言、九章內容和一個附錄，介紹了船舶智能機艙的背景和意義、規(guī)定了目的及適用范圍等、介紹了監(jiān)測與測量技術要求、規(guī)定了機械狀態(tài)監(jiān)測與健康評估系統(tǒng)要求、規(guī)定了輔助決策系統(tǒng)要求、規(guī)定了視情維護系統(tǒng)與體系要求、規(guī)定了圖紙與資料審查要求、規(guī)定了系統(tǒng)認可與試驗技術要求、規(guī)定了附加標志檢驗要求、規(guī)定了供方認可和發(fā)證的要求，并列出了船舶機械設備的主要監(jiān)測參數(shù)。

此后至今的7年間，CCS緊跟最新研究成果與行業(yè)面臨的最新挑戰(zhàn)，先后3次對該指南進行了修訂與更新，旨在不斷強化和完善船舶智能機艙的安全保障體系。每一次的修訂都基于對前沿技術的深入理解與行業(yè)實踐的深度洞察，確保了指南內容的時效性與實用性，為船舶智能機艙的安全運行提供了更為堅實的理論支撐與實踐指導。

2022年，CCS完成了《船舶智能機艙檢驗指南》2022修訂版的編制。本次修訂主要包括(1)補充船上初次檢驗時，智能機艙系統(tǒng)功能有效性驗證試驗項目表；(2)刪除指南第9章，供方認可要求直接引用CCS《供方認可及人員資格管理指南》；(3)附錄1狀態(tài)監(jiān)測項目表中，補充電力推進系統(tǒng)、為推進服務的重要輔助系統(tǒng)、氣體燃料發(fā)動機系統(tǒng)相關的監(jiān)測對象、監(jiān)測參數(shù)及典型故障/失效模式；(4)對狀態(tài)監(jiān)測項目表的用途進行說明，明確該表僅供用戶參考，監(jiān)測范圍、監(jiān)測目標以規(guī)范為準。2022修訂版已于2022年4月1日起生效。

2023年，為持續(xù)改善智能船舶規(guī)范標準的先進性、準確性、可操作性，CCS開展了智能船舶新技術及規(guī)范標準研究。在充分考慮智能機艙技術應用需求、業(yè)界反饋、智能船舶審圖經驗的基礎上，結合最新研究成果，CCS完成了《船舶智能機艙檢驗指南》(2023)的修訂。本次修訂主要包括如下內容第6章，補充型式試驗大綱、評估衡準測量/獲取方案、風險分析報告、操作手冊等圖紙資料的要求。第7章，刪除智能機艙系統(tǒng)及部件的持證要求，統(tǒng)一在CCS《智能船舶規(guī)范》第1章1.10.1中予以規(guī)定。附錄1，補充水潤換軸系、直流配電電力推進系統(tǒng)、噴水推進裝置狀態(tài)監(jiān)測要求。2023年修訂版已于2023年4月1日起生效。

本次最新生效的《船舶智能機艙檢驗指南》(2024)主要修訂了第7章7.5.5，修改智能機艙系統(tǒng)網(wǎng)絡安全檢驗要求；新增附錄2，挖泥船疏浚設備及系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測項目表；新增附錄3，拖輪拖曳設備及系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測項目表；新增附錄4，電池系統(tǒng)及設備狀態(tài)監(jiān)測項目表；新增附錄5，內河船舶智能機艙監(jiān)測項目表。

關鍵技術及最新發(fā)展

據(jù)最新《船舶智能機艙檢驗指南》介紹，船舶智能機艙相關技術涉及眾多學科，如傳感器技術、人工智能技術、計算機軟件技術等，本指南主要聚焦了3個系統(tǒng)——船舶機艙設備與系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測與健康評估系統(tǒng)、輔助決策系統(tǒng)、視情維護系統(tǒng)，這3個系統(tǒng)也正是現(xiàn)階段智能機艙發(fā)展的關鍵之所在。

這3個系統(tǒng)的關鍵技術包括狀態(tài)監(jiān)測與診斷技術、數(shù)字孿生技術、人工智能與機器學習、遠程監(jiān)控與控制、能效管理與優(yōu)化、視覺識別技術。狀態(tài)監(jiān)測與診斷技術，智能機艙系統(tǒng)通過集成多種傳感器和數(shù)據(jù)采集設備，實時監(jiān)測船舶機艙內主要設備的運行狀態(tài)和健康狀況。通過對這些設備的相關參數(shù)進行分析評估，可以及時發(fā)現(xiàn)潛在的故障并進行預警和診斷。數(shù)字孿生技術，數(shù)字孿生機艙利用虛擬模型來模擬和分析機艙的實際運行情況，從而實現(xiàn)對機艙運行狀態(tài)的實時仿真和評估。這種技術能夠幫助預測設備的未來發(fā)展趨勢，優(yōu)化維護計劃，并提高整體運行效率。人工智能與機器學習，智能機艙系統(tǒng)結合人工智能算法，如神經網(wǎng)絡和孤立森林算法，用于故障診斷和預測。這些算法能夠從大量歷史數(shù)據(jù)中學習，提高故障檢測的準確性和效率。遠程監(jiān)控與控制，智能機艙系統(tǒng)支持遠程監(jiān)控和控制功能，使得駕駛室可以遠程操控主推進裝置和其他關鍵設備。這不僅提高了操作的靈活性，還能夠在無人值班期間確保設備的連續(xù)正常運行。此外，能效管理與優(yōu)化，智能機艙系統(tǒng)還集成了能效管理系統(tǒng)，通過實時監(jiān)測和分析船舶航行狀態(tài)、能耗狀況等關鍵信息，為船舶提供能效優(yōu)化方案。這有助于減少能源消耗，降低運營成本，并符合環(huán)保要求。視覺識別技術，為了提高設備檢測的精度和效率，智能機艙系統(tǒng)采用了改進的視覺識別技術，用于識別和分析機艙內的設備狀態(tài)。這些技術能夠有效解決設備遮擋和檢測精度不足的問題。

經過多年的不斷探索與研究，智能機艙相關技術目前已取得了顯著的進步，并涌現(xiàn)出了一系列創(chuàng)新技術。

5G網(wǎng)絡和智能算法，2024年10月，四信公司推出5G網(wǎng)絡和智能算法解決方案，可幫助實現(xiàn)對船舶狀態(tài)的智能感知和判斷，及時發(fā)現(xiàn)異常行駛、故障失控等情況，并自動觸發(fā)預警機制，減少損失。激光雷達(LiDAR)技術，2024年2月，Neuvition研發(fā)的將LiDAR技術集成到智能船舶中，可以提高船舶的安全性和效率，通過提供周圍障礙物和環(huán)境條件的高精度實時數(shù)據(jù)，增強態(tài)勢感知能力并降低碰撞或事故的風險。數(shù)字孿生技術的應用，2024年7月，大連海事大學科研團隊在智能船舶控制領域取得了創(chuàng)新成果，將物理方程和歷史數(shù)據(jù)融入到船舶運動數(shù)字孿生建模中，構建了數(shù)據(jù)驅動智能預估器，實現(xiàn)了船舶狀態(tài)的智能預測。高級駕駛輔助系統(tǒng)的應用，2024年6月，中國船舶集團704所為湛江港503拖輪提供的SMERI ADAS船舶高級駕駛輔助系統(tǒng)，標志著國內首次對在用船舶進行高級駕駛輔助系統(tǒng)加改裝，具有重要的市場意義。

示范及應用

經過多年研究與發(fā)展，業(yè)界已對智能機艙進行了多次示范測試與應用，典型案例包括全球首艘自動航行電動集裝箱船“Yara Birkeland”號，該船配備了先進的導航和通信系統(tǒng)，包括GPS、雷達、激光雷達、自動識別系統(tǒng)(AIS)、攝像機和紅外攝像頭等傳感器，以支持其自主航行和操作。由我國自主研制的全球首艘通過船級社認證的智能船舶“大智”號，該船的智能運行與維護系統(tǒng)還能夠實時評估船舶設備的健康狀況，提前發(fā)現(xiàn)潛在的安全隱患等問題。我國首艘自主建造的極地科學考察破冰船“雪龍2”號，該船的智能機艙成功實現(xiàn)了在動力系統(tǒng)不解體情況下機械故障的檢測與診斷，確保了動力系統(tǒng)的長期健康運行。

除了過往那些典型案例，智能機艙的示范及應用在今年取得了更為顯著的進展。

2024年9月底，由CCS檢驗的14100TEU集裝箱船“中遠海運智利”輪正式命名。該船智能系統(tǒng)滿足CCS《智能船舶規(guī)范》中智能航行、智能機艙、智能能效管理與智能集成平臺等要求，不僅能為航路與航速優(yōu)化提供決策建議，而且可以對包括船舶主輔機、軸系等在內的重要設備持續(xù)進行監(jiān)控，并提供故障診斷與趨勢預測。智能系統(tǒng)的使用不僅有助于降低船舶運營成本，還能為減少碳排放、推動綠色航運發(fā)展。

2024年7月，由CCS負責審圖和檢驗的全球首艘集智能研究與教學實訓于一體的智能研究與實訓兩用船“新紅專”輪正式命名交付。“新紅專”輪滿足CCS智能船舶規(guī)范，具備開闊水域自主航行、智能機艙管理、智能集成平臺、船端遠程遙控等智能船舶功能，將取得i-Ship(I.Nx,Mx,Hx,Ex,Ri)智能船級符號，實現(xiàn)智能化全覆蓋，駕、機、電深度融合。同時，該輪配備全電力驅動吊艙推進系統(tǒng)、INS綜合航行系統(tǒng)、綜合自動化系統(tǒng)，通過水面水下多傳感器深度融合，實現(xiàn)船舶航行環(huán)境的全方位感知。該輪還建立了基于海事規(guī)則、航行大數(shù)據(jù)的船舶智能決策模型，實現(xiàn)船舶自主避碰。后續(xù)通過構建岸基信息支持中心，實現(xiàn)岸基遠程對航行現(xiàn)場多方位、多視角、無縫監(jiān)控，為船端提供航行信息和輔助決策支持，具備船舶遠程操控和船端設備自主操作功能，實現(xiàn)跨時空人機共融操控，船舶智能化水平達到世界前沿水平。

2024年9月底，韓國首艘搭載了自主研發(fā)的自主航行船舶系統(tǒng)的實證船舶“POS SINGAPORE”號從釜山子城臺集裝箱專用碼頭啟航，將在國際航線上正式進入為期1年的自主航行技術實證階段，驗證“自主(智能)航海”“發(fā)動機自動化”系統(tǒng)和包括“網(wǎng)絡安全”及“運用技術”等在內的自主航行船舶商用化的核心技術。該船在2020年韓國海洋水產部和產業(yè)通商資源部共同推進的自主航行船舶技術開發(fā)事業(yè)中，被指定為“自主航行實證船舶”。

2024年11月底，三星重工為“SHIFT-Auto”(SHI Future Transportation-Autonomous)舉行下水儀式，這是一艘從設計階段起就具備“完全自主航行”功能的研究船。據(jù)介紹，“SHIFT-Auto”配備了一個集成了人工智能和物聯(lián)網(wǎng)技術的自主導航平臺，該平臺從設計階段就具備了自動靠離岸、語音控制等多種自主航行技術，并且具有良好的可擴展性。

2024年12月初，韓國HD現(xiàn)代重工使用一艘8000TEU集裝箱船在蔚山前海海域進行了大型船舶自主航行遠程控制和通航密度較大區(qū)域內避碰的實證測試。此次實證測試中由位于直線距離290公里以外的HD現(xiàn)代集團全球研發(fā)中心(GRC)進行操控。