船舶技术:从自动化到自主化

随着人工智能、大数据、物联网等前沿技术与传统船舶的深度融合,船舶技术由自动化向自主化方向"进化",船舶自主化技术的应用将引发船舶行业的技术革命,为船舶技术的发展带来新的机遇与挑战。同时,船舶自主化技术是一门新兴技术,产品规范、技术标准、法律法规等方面尚未成熟,而自动化技术在船舶领域已经有了几十年的应用经验,技术及配套体系相对完善,船舶自主化技术在发展过程中即借鉴了船舶自动化技术的应用经验。     

基于多源大数据分析的船舶图像检索技术

图像检索技术是船舶图像处理研究的重点,当前船舶图像检索技术采用单源数据进行检索研究,由于提供的信息量小,导致船舶图像检索精度低,为了提高船舶图像检索精度,克服当前船舶图像检索技术存在的缺陷,提出了基于多源大数据分析的船舶图像检索技术。首先分析船舶图像检索技术的国内外研究现状,找到单源数据分析技术的不足,然后根据多源大数据分析理念,提取船舶图像检索的局部二值模式特征和Brushlet域复特征,根据这2种特征进行船舶图像检索,最后进行了船舶图像检索性能的验证性测试分析。测试分析结果显示本文技术的船舶图像检索的查全率超过96%,远远高于当前其它船舶图像检索技术,而且船舶图像检索时间更短,船舶图像检索可靠性得到有效改善,解决了单源数据分析技术的不足,为后续船舶图像处理打下了良好的基础。     

船舶安全通航高度测量系统设计

本文总结船舶安全通航保障技术,包括船舶通航净空宽度、船舶和桥墩之间的安全距离、航道水深以及弯道曲率半径,着重分析了三角高程测量技术以及双目立体视觉测量技术.构建了船舶高度测量系统,阐述了船舶目标检测、轮廓提取以及变换矫正技术.本文研究对于推动船舶安全技术、促进船舶高度测量系统的发展有积极地意义.     

加强船舶技术规范促进海事事业发展

对船舶的安全和防污染的管理可概括为船舶的监督管理和技术检验.船舶的技术检验包括法定检验和入级检验两个部分,在海事局组建以前,船舶的法定检验技术规则和船舶入级检验规范均由中华人民共和国船舶检验局(中国船级社)组织制定和实施.1998年交通部进行的体制改革使中华人民共和国船舶检验局和中华人民共和国港务监督局合并组成中华人民共和国海事局,船舶技术检验的法定部分将由海事局制定和组织实施.     

基于物联网技术的船舶高效调度系统

船舶的定位和调度系统包含船舶位置、航行状态、航线交通状况和船舶通信等信息,对提高航运物流水平、应对海上突发事故和船舶导航等方面有重要意义。随着通信技术、无线网络技术和自动化技术的发展,船舶调度系统需要进行技术升级。本文主要结合新兴的物联网技术和AIS技术,对传统的船舶调度系统进行优化,提高了船舶调度系统的自动化水平和工作效率。     

船舶振动噪声控制技术的现状与发展

本文概述船舶噪声的定义、来源、造成的影响以及降低船舶噪声所采用的技术方法,介绍国内外船舶噪声控制技术的研究现状,从主动控制技术、被动控制技术、主被动混合控制技术3个方面论述船舶降噪技术。重点介绍了表面涂层技术对于降低船舶噪声的应用,分析了阻尼涂层的降噪机理及降噪性能,最后阐述几种对于船舶降噪技术具有应用前景的新型材料以及未来船舶降噪技术的发展趋势。     

基于视频处理技术的船舶移动位置跟踪研究

移动位置跟踪是船舶航行过程中的重要技术,针对当前船舶移动位置跟踪误差大,受环境因素影响大的缺陷,为了提高船舶移动位置跟踪性能,设计了基于视频处理技术的船舶移动位置跟踪方法。首先分析当前船舶移动位置跟踪的研究进展,并描述视频处理技术的船舶移动位置跟踪原理,然后采用分帧技术对船舶移动位置跟踪视频进行处理,并提取船舶移动位置跟踪视频图像特征,通过特征替换提高船舶移动位置跟踪视频质量,最后引入Mean shift算法实现船舶移动位置跟踪,并采用仿真实验对船舶移动位置跟踪效果进行测试,结果表明,基于视频处理技术的船舶移动位置跟踪精度超过95%,跟踪速度快,获得比当前其他方法整体性能更优的船舶移动位置跟踪结果。     

船舶信息系统与QoS保障技术中物联网的应用

随着网络技术的快速发展,物联网技术也得到了广泛应用。本文基于物联网技术,研究了船舶的信息系统以及QoS保障技术。本文研究了船舶的信息技术,着重分析了船舶信息系统的特点以及系统的整体结构;分析了船舶QoS保障技术的关键技术以及需求;探讨了物联网技术,最后给出了船舶信息系统物联网的整体架构。本文的研究对于我国船舶信息系统的建立有着积极的指导作用。     

基于云计算技术的船舶航向智能控制技术研究

船舶航行的环境十分复杂,环境信息具有比较强的动态性,导致船舶航向变化的频率相当高,当前船舶航向控制技术存在控制精度低、控制速度慢等问题,无法适应船舶高速航行的要求,为了提高船舶航向控制的准确性,改善船舶航向控制效率,设计了基于云计算技术的船舶航向智能控制技术。首先分析当前国内外船舶航向控制技术的研究进展,找到引起船舶航向控制不足的因素,然后建立船舶航向控制的数学模型,并采用改进卡尔曼滤波算法对船舶航向进行估计,从而实现船舶航向智能控制,最后采用云计算技术搭建船舶航向智能控制平台,并进行了船舶航向智能控制仿真实验,结果表明,本文技术可以对船舶航向进行高精度跟踪与控制,船舶航向智能控制误差小于当前其它船舶航向控制技术,且船舶航向智能控制速度更高,具有十分广泛的应用范围。     

船舶辅机节能控制与管理技术研究

由于世界能源短缺问题日益严重,船舶节能技术已成为船舶设计、船舶建造及航运行业的研究热点。辅机是船舶的重要耗能负载,因此辅机节能是船舶节能技术研究的重要内容。介绍了一种基于柔性控制及信息自动化技术的船舶辅机节能技术途径,阐述了船舶辅机节能原理,提出了船舶辅机柔性控制节能技术方案。在提升辅机电动机能效、实现自适应变频调速控制节能的基础上,进而提出根据全船平台信息进行辅机节能综合管理的技术方案,从而减少全船辅机能耗,达到船舶节能的目的。     

基于3D扫描的全息处理及三维构图技术研究

在船舶改装工程中,采用传统的人工手段进行测绘,不仅工作量大,耗时长,而且数据精度难以保证。同时手工测绘的图纸资料无法输入到三维设计软件中,不利于原船结构系统与改装部分的接口管理。本次研究引入了3D激光扫描技术,对原船进行自动扫描,并生成三维模型,直接导入到三维软件中进行设计,缩短了测绘的时间,提高了测量精度,很好的解决了改装工程工期紧张的问题,同时又节省了大量的人力和物力成本,提高了经济效益。     

三维精密测量技术在船舶脱硫系统改造中的应用

以三维扫描精密测量技术为基础,利用实景复制技术实现船舶形体及部件三维数字化采集、三维建模及船体检测,并应用于在役船舶脱硫系统快速改造工程。可以实现型线绘制、三维建模、三维虚拟安装等,为后期改装设计、零部件检测、虚拟装配、船型验收等应用提供数据支撑,极大提高从采集到检测等工序效率,减少在航船舶停泊时间,节约船舶改装和维修成本。     

基于地面三维激光扫描技术的跨河建筑物测量

传统方法在测量桥梁等跨河建筑物时,存在精度低、耗时长等缺点。在论述三维激光扫描测量原理的基础上,提出利用地面式三维激光扫描方法对跨河建筑物进行测量。以某内河桥梁测量为例,对单站点云配准后进行整体坐标转换,获取目标点云成果,并将若干检查点的点云坐标与RTK坐标进行对比以验证精度。结果表明：地面式三维激光扫描测量成果点位精度优于6 cm,能够满足城市跨河建筑物建模的需求,可为三维激光扫描技术在市政测量方面的应用提供经验。     

Web3D船舶电站在线考核评估系统的研制

Web3D技术在海船轮机员实操训练和考核评估中的应用是一种创新和突破.利用Web3D技术建构具有交互功能的船舶电站三维场景,采用PHP动态网页技术,结合Ajax信息传送,以及Apache 服务器和MySQL数据库的使用,设计并实现了Web3D船舶电站在线考核评估系统.从系统设计原理的分析、在线考核评估系统功能的介绍、学员在线考核评估过程和教师评阅过程的实现,全面阐述该系统的整体结构及其使用功能.系统经海事主管机关的测试、应用后,取得令人满意的效果.     

激光测舱设备及工艺优化

针对激光扫描测舱技术使用过程中易受船舶移动、砂堆形态、船舶形态等多种因素影响,造成测量数据不准确的问题,以香港第三跑道3206标段测运砂船的体积为例,通过现场实际施工介绍三维激光扫描仪的工作原理、外业操作方法以及内业数据处理,分析其不足,并对设备、工艺及测量方案进行改进。结果表明,优化方案提高了测量数据采集准确度和效率,可为类似工程提供借鉴。     

基于Unity3D的船舶分段仿真制造系统开发

为提高船舶制造效率，优化船舶分段制造工艺，基于Unity3D进行船舶分段仿真制造系统开发。结合开发目的和使用对象，论述系统的设计思路、虚拟仿真技术应用和使用方法，并分析系统应用效果，为船舶分段仿真制造工艺优化提供参考。     

面向船舶制造的MBD技术应用分析

系统研究面向船舶制造的基于模型定义(Model Based Definition,MBD)技术。以船体和舾装为例,定义基于三维模型的船舶三维数据集应用框架,并基于产品结构树建立三维标注模型与数据库之间的关联关系,使得MBD数据的存储与调用更为直观方便。基于二次开发技术建立基本数据集传递规则,提高数据传递效率。开发面向船舶制造数字化检测环节的MBD数字化检测系统,验证该应用框架的有效性。将MBD技术运用于船舶制造中,旨在使用集成化的三维实体模型完成船舶产品信息的表达,实现基于单一产品数据源的数字化设计。     

激光除锈在船舶分段除锈中的应用

针对绿色造船技术发展对船舶分段清理除锈的工艺需求，研究船舶分段激光除锈技术。对不同表面状况的船舶分段试验样板开展激光除锈试验，在清洗效果、作业环境和投资运营成本等方面，与传统的喷砂除锈进行对比，分析激光除锈效果及适用性。结果表明，激光除锈技术应用于船舶分段除锈，具有能耗低、污染小、工作环境好等优点。激光除锈可为船舶分段除锈提供一种新的方法。     

三维地面模型测量技术在水运工程中的应用

码头、航道等水运工程的三维设计、BIM设计需要更精细的、直观的、全覆盖的三维地面模型。利用多波束测深技术、无人机航测技术和三维激光扫描技术采集高精度的测量点云数据,基于AutoCAD、Civil 3D等软件平台,建立高精度、直观的三维地面模型的技术方案,结合工程实例进行论证分析。结果表明,从陆域到水域再到局部重点建构筑物三维测量内外业技术解决方案合理、效果显著,能较好地满足三维设计、BIM设计等要求,具有较高的应用和参考价值。     

基于VR技术的多人协同船舶消防系统开发及应用

针对当前船舶消防培训的现状和不足,结合VR技术和网络通信技术,以Unity 3D为开发平台,基于典型船舶火灾处置流程,搭建多人协同船舶消防系统。借助VR设备捕捉人体运动数据,并将数据进行处理映射到虚拟角色的骨骼系统中,从而实现虚拟角色的动作跟随。以散货轮火灾为训练对象,借助三维建模技术,搭建消防训练虚拟火场环境,通过体感交互方式来对虚拟消防设备进行操作。通过网络通信技术搭建网络后台并开发客户端接口,实现多个客户端之间的交互数据同步,从而实现多个消防工位的协同消防演练。该系统能够提供一个安全的动态火灾训练环境,以实现提高学员的协同作战能力,降低船舶消防演习训练成本,提高学员训练效率的目的。实践表明,该系统的培训效果良好,可应用于消防培训。