【新闻】浦东优秀智能航运应用案例——系列二
精品案例
“智能航行系统”项目简介
——上海海阳气象导航技术有限公司
一、项目建设的背景
随着计算机技术的蓬勃发展，物联网、大数据在航海领域的广泛应用，船舶智能化已成为必然趋势。国内在此背景之下，各高校企业等纷纷迎合时代改革的潮流，如上海海事大学历时十年研发出智能高速无人水面艇“海腾01”号；2017年12月，我国研制出了通过船级社认证的智能船舶“大智号”等。上海海阳气象导航技术有限公司打造的“智能航行系统”应运而生，重点解决船舶在复杂航道条件、气象海况、交通态势等因素影响下的航行优化问题。
二、项目建设方案简介
本项目旨在通过大数据统计学习、数据挖掘等人工智能方法，结合船舶信息物理系统，研究船舶海上航行态势感知技术与航行优化决策技术，重点解决船舶在复杂航道条件、气象海况、交通态势等因素影响下的航行优化问题，开发具有自主知识产权的智能航行系统产品e-VoyageTM ，该系统主要包括中长期精准气象预报数据可视化推演、航路航速推荐、智能航行避碰、全船视觉态势感知，以及船岸协同航行等功能，帮助船舶快速、准确地推荐合理的航路与航速，实现船舶航行安全与节能。该产品已在国内的超大型集装箱、大型散货船，以及自主航行船舶等60多艘上开展了大量示范应用，并且获得中国船级社CCS 智能航行系统型式认可证书与电子海图显示与信息系统ECDIS型式认可证书。
三、项目建设的创新点
本项目不仅掌握智能航运的核心技术，还与世界大型航运物流企业、专业高等院校和全球著名海洋气象数据分析研究所SMHI合作，利用计算机技术、控制技术等对感知和获得的信息进行分析和处理；获取中短期和长期气象预报数据，在保证船舶、人员和货物安全的条件下，设计航速和航路；建立船舶性能模型，结合气象预报数据和船期计划对船舶航路进行优化，使燃料消耗最低，并在整个航行期间不断优化。
四、效益分析
智能航行系统不仅可以给航运企业的智能船舶航行带来“安全，经济，节能减排”，也为自主航行船舶（无人船）研发提供必要的技术基础，是未来自主航行船舶（无人船）不可或缺的构成部分。
安全：智能航行系统将气象数据进行可视化，与电子海图进行融合，并结合气象、海况预报、船舶性能和航行任务，根据用户设定的浪高限制以优化航线，避开恶劣风浪区，提高航行安全。
经济：智能航行系统运用人工智能范畴中先进的算法，可以精确预测船舶航行过程中的船舶阻力，燃油消耗，并可以实现船舶各项数据的跟踪同步，根据航程最短、航时最少、耗油最少等不同需求下为船舶优化出一条最佳气象航线，提高船舶的抵港准班率和节省油耗。
节能减排：智能航行系统融合了现代信息技术和人工智能等新技术，为用户提供多种决策方案，在提高现有船舶导航系统的智能化程度基础上也提高了船舶的营运效率，在一定程度上提高燃油经济性和减少二氧化碳的排放，从而带来巨大的社会效益。
公司简介
上海海阳气象导航技术有限公司成立于2001年，是一家从事全球气象导航服务和相关航行系统软件开发，拥有自主产权的气象导航产品和服务的国内全资的高科技企业。公司主要从事海上智能交通、智能航运及智能船舶、全球气象导航等科技领域内的技术开发、技术咨询和技术服务。公司依托上海海事大学，拥有一批从事船舶气象导航、船舶驾驶、计算机等领域的专家和高端技术人才，共同致力于航海气象导航、船舶智能化关键技术的研究，为国内多家航运公司提供自主气象导航技术服务及船队监控平台服务。公司被认定为上海市高新技术企业并通过CCS船级社的ISO9001质量管理体系认证。
“基于视觉感知的大型船舶智能感知系统和数据融合平台”项目简介
——中国船级社、中国远洋海运集团有限公司、迈润智能科技(上海)有限公司
一、项目建设的背景
为深入贯彻《交通强国建设纲要》和《海运业高质量发展意见》精神，在上海国际航运中心新一轮建设中发挥积极作用，中国船级社和中国远洋海运集团共同发起成立“航运技术联合创新工作室”，将大数据、区块链、人工智能等先进技术融入航运服务业态，助力航运业安全绿色智能发展，为交通强国建设和上海国际航运中心建设提供重要技术支撑。视觉感知的大型船舶智能感知系统和数据融合平台项目是在创新工作室这个平台上，由中远海运和中国船级社发起，跨行业联合科技创新企业迈润智能科技，开展船舶智能感知、认知、决策系统、船联网系统和数字孪生技术等前沿技术的研发。
二、项目建设方案简介
本项目针对大型集装箱船等大型船舶在安全、成本以及船员体验等方面的痛点，开发大型船舶智能系统，达到提高船舶运行安全性、大幅降低运营成本、降低船员劳动强度、提高船员体验等目的。
三、项目建设的创新点
1、形成高度盲区覆盖的船舶可视化靠泊辅助系统
本项目在图像畸变矫正技术和图像拼接技术等一系列船舶视觉感知核心技术的基础上，研制了船舶可视化靠泊辅助系统，形成了可视化靠泊辅助硬件系统整体设计技术和摄像头设计技术。创新性地利用图像拼接算法整合摄像头信息，获得船只周围360°的实时图像，大幅降低船舶视觉盲区，提高靠泊安全性。
2、形成高效的航道安全预警系统
项目建立准确高效的航道安全预警系统。创新性地利用数据融合技术，结合AIS、雷达和视觉感知优势，将船舶在航行过程中的环境清晰完整地进行感知。基于深度学习技术对视觉感知图像进行处理，对障碍物的进行识别，精准分析其类型、尺度，融合雷达等数据对其进行定位，同时对本船态势进行预测，并对其碰撞距离和碰撞时间进行计算并预警，降低船舶碰撞事故的发生概率，提升船舶安全航行的效率。让驾驶员对船舶航行过程中的周边态势进行全面的、实时的掌握，选择符合人眼观测习惯的位置和角度，降低碰撞等安全事故的发生。
四、效益分析
本项目的实施代表了中国船舶智能光学感知技术领域的最新进展，具有全球性的科技示范意义，是对抢占无人船科技制高点的大力支持，商业应用前景广阔，可有力支持军民融合领域的应用，创造广泛的经济效益和社会效益。依托于本项目的研发和实船应用测试，能显著降低了船员劳动强度，提升船舶在高风险场景下的操作管理，实现降本增效的目的。
公司简介
中国船级社是交通运输部直属事业单位，也是交通运输部直属四大系统（海事、救捞、长航、船级社）之一，原名中华人民共和国船舶检验局。主要职责是为船舶、海上设施及相关工业产品提供技术规范、标准并对其实施监督检查，在服务国家水运安全、维护国家海事权益、推进国防建设等领域发挥技术保障作用。中国船级社上海分社主要负责上海辖区内新造船舶、海上设施、营运船舶、船用产品、远洋渔船的现场检验、审核、认可、发证工作。
中远海运发展股份有限公司是中国远洋海运集团有限公司所属专门从事供应链综合金融服务的公司，是中远海运集团旗下核心产业之一。公司致力于围绕综合物流产业主线，以航运租赁、集装箱租赁及集装箱制造业务为核心，以拓展航运物流供应链金融服务为辅助，以投资管理为支撑，实现产融投一体化发展。
迈润智能科技（上海）有限公司成立于2018年，是专注于航运和海事领域人工智能视觉感知和多源感知融合技术的公司。拥有领先的人工智能图像处理和视觉感知技术、多源感知数据融合技术和船岸互通技术，能有效弥补现有传统AIS和雷达等感知手段的不足。在船舶态势感知、数据融合、辅助驾驶等诸多领域拥有丰富的行业经验及技术实力。公司具有ISO9001认证，被认证为上海市2021年度高新技术企业。
“洋山港区台风预警细分作业区发布法”项目简介
——上海海洋中心气象台
一、项目建设的背景
洋山深水港是世界第一集装箱大港，2005年开港以来连续12年集装箱吞吐量排名世界第一，港区工作繁忙，分秒必争。上海海洋中心气象台作为市应急办洋山应急单元指定的气象发布机构，承担着洋山港区灾害天气的预报预警工作。
上海海洋中心气象台提出的“洋山港区台风预警细分作业区发布法”应运而生。通过精细化预报预警有效的缩短了台风影响期间的空港期，在确保安全的前提下力争港区效益最大化。
二、项目建设方案简介
本项目将洋山深水港的台风决策服务分以下三个工作区域进行：（1）洋山主航道，位于最东侧（2）码头桥吊作业区（3）东海大桥和堆场作业区。每次台风来临，根据台风路径和影响预报，预警发布按以上（1）（2）（3）区域顺序渐进式启动，台风过境后，根据港区风力减小，但主航道涌浪仍维持的特点，解除应急状态按（3）（2）（1）顺序进行，即先解除东海大桥预警信号，让集卡车进入港区堆场开始地面装卸，接着选择抗风浪能力强的船舶优先靠港，开启码头桥吊作业，最后主航道预警解除，恢复常态化管理。
三、项目建设的创新点
上海海洋中心气象台于2018年提出了《洋山港区台风预警细分作业区发布法》，通过精细化预报预警有效的缩短了台风影响期间的空港期，在确保安全的前提下力争港区效益最大化，得到港区海事、引航、码头单位一致好评。
四、效益分析
该项目从2019年开始实施，在历年的台风决策服务中发挥很好的服务效益，例如：2019年利奇马台风服务，通过细分预警发布，将风雨影响预警时限缩短12小时，据洋山港区盛东公司不完全统计海洋气象服务减少停工损失超过1000万元，同时减少各船公司因台风影响出现的待泊和营运费用预计金额超过800万元。盛东、尚东集装箱码头有限公司送来了感谢信。
在社会效益方面，空港期的缩短为航运链高速运转起到积极作用。
公司简介
上海海洋中心气象台作为全国三大海洋气象中心之一，经世界气象组织授权，承担着包括北至渤海湾，南至台湾海峡，东至琉球群岛在内的公海范围海洋气象预报信息发布任务，以及预报海区内海上重大活动气象决策保障任务。合作的领域有风电、港口运输、跨海大桥、海洋工程、船舶制造、渔业捕捞、海上救援、远洋导航等。
最佳创新案例
“智能船舶岸端数据管理中心（DMC）”项目简介
——中远海运科技股份有限公司
一、项目建设的背景
为落实国家“一带一路”倡议、落实“海运强国、交通强国、科技强国”战略、落实“智能航运”发展计划、积极参与建设上海国际航运中心，中远海运科技股份有限公司打造了“智能船舶岸端数据管理中心（DMC）”，为航运企业提供数字化创新赋能。
二、项目建设方案简介
智能船舶岸端数据管理中心，形成了一整套自主研发的，支撑从采集、存储、分析、可视化展示、移动应用的航运数据中台技术框架体系，广泛采集智能船物联网数据、航运相关专业数据、行业公共数据等，进行大数据整理加工，将原始数据、分析数据以API方式呈现并对外服务，一方面支持专业机构利用中台提供的大数据分析能力和数据服务，一方面可以连接上下游企业不断挖掘数据价值，作为数据服务产品进行推广，为航运企业提供数字化创新赋能。
三、项目建设的创新点
项目采用层次分析法，对智能船舶岸端监管和应用需求和基础展开层次分析，采用先进体系架构对平台进行顶层设计，将前后端进行隔离，提升后续开发技术难度，降低开发周期。满足当前规模下功能需求和未来功能提升等多项技术要求。
项目在顶层设计中引入数据中台的概念，将数据共享和服务共享的职权提升，封装给不同权限下的功能系统进行使用，减少技术风险，同时将功能和平台系统进行脱离，可以保持平台的稳定性和功能的实时快速更新。
四、效益分析
1、项目建成后可公开、共享、交换的信息及其效益
航运产业是天然的大数据产业，其产业链长、包含的业务元素众多，本项目通过收集各船端船上能源消耗和航行数据，为航运和管理需求进行相应分析统计，实现节能减排目标，同时满足法规及相关机关数据报告要求。针对海量数据分析展开工业大数据挖掘分析，助力船舶高效运营、船舶高端设计和制造等产业，可以有效提升企业和行业核心竞争力。
2、在业务、服务、管理等方面的创新效益
DMC中心将推动上海地区工业互联网生态的协同发展，中远海科将积极推动并参与建设本地船舶行业工业互联网产业联盟，积极组织并参与联盟的各项活动，提供基于DMC中心的专家支持和相应解决方案，为船舶行业、设计、运营上平台的政策制定、工作推进、技术攻关提供决策、咨询等服务。发挥DMC中心的引领作用，释放工业互联网产业联盟的生态效应，培育上海地区船舶行业工业互联网领域人才，提升上海地区基于DMC的船舶行业创新设计和船舶运营创新应用能力。
3、项目实施对行业的影响和带动作用
DMC中心可首先围绕中远海运集团各个智能船舶过程为主，面向船舶设计、船舶运营，打造端到端的智能船舶系统解决方案，实施重点项目，积极打造船舶航运创新应用来带动上海产业整体智能化的转型。项目还将协调相关产业资源支持本地工业互联网的技术研发、产业发展、应用创新，上海船研所统筹全产业链资源，积极构建工业互联网生态。以“平台+服务+生态”的行动纲要，聚合当地众多船舶设计、运营、检验细分场景的合作伙伴，以平台化的模式领衔产业生态，以服务化方式整合产业资源，形成具有当地行业特色的工业互联网生态体系。
公司简介
中远海运科技股份有限公司是经交通部和国家经贸委批准，由交通部上海船舶运输科学研究所为主发起设立的国有控股高新技术企业，2010年5月在深圳证券交易所挂牌上市（股票代码：002401）。公司是国内智能交通和交通信息化领域的开拓者之一，也是国内航运信息化领域的领军企业。依托大数据、人工智能、云计算、物联网、区块链等新兴技术，公司积极开展技术创新和商业模式创新，为航运物流企业实现数字化赋能。
“招商局工业海洋智能运维平台V-mine”项目简介
——上海宇佑船舶科技有限公司
一、项目建设的背景
随着海工装备大型化、自动化、高速化和复杂化的不断提高，船舶和海工项目上设备故障诊断和维护难度日益扩大。船舶航行在世界各地，难以直接获得厂家或故障诊断与维护中心的强力技术支持，许多复杂的实际问题，依靠船员的技术能力无法解决。因此,如何保障船舶安全和稳定的持续运营是当前急需解决的问题。上海宇佑船舶科技有限公司打造了“招商局工业海洋智能运维平台”，能为船东或船舶运营方提供远程设备监控服务，对机舱内设备与系统的运行状态等提供维修预警与建议，为用户带来数据互联的智能化高价值技术支撑。
二、项目建设方案简介
招商局工业海洋智能运维平台V-mine集合了AIot、船岸通信技术、大数据、云数字平台、区块链等技术为一体，全力打造海事整体数字化解决方案。基于多年海事信息化建设经验，设计了代表当下行业智能综合管理平台。平台根据用户需求定制设计，综合收集来自子系统如通航环境、机电设备、视频分析、消防、系统平台报警等触发信息，自动进行预案处理，同时监控所有船舱设备进行协调运转，时间智能化行为分析和现场相应处理，是当前行业中集成系统最多、专业最深、融合程度最紧密的控制系统。
三、项目建设的创新点
本产品是全云化构建多功能复杂船管系统，能够实现海事管理全场景、全要素、全过程线上化、数字化，促进船舶精益管理、智能管控、智联物联。其中岸基平台发挥云计算和边端技术特点、船岸数据双向同步，实现船岸流程、数据实时贯通，船岸一体紧耦合。船基终端平台是智能船舶的核心，模块分为智能航行、智能船体、智能机舱、能效管理、货物管理和集成平台六个部分。多算法深度融合，达到国际先进水平，已在多地落地实施。
本项目的能够形成船岸一体化智能平台的数据标准化规范、建立标准的设备清单、标准的技术评估方案及旧船改造的标准检验流程等，为智能船的发展提供标准的业界参考体系文件。通过实船的示范应用，建立船舶设计、生产、交付等全生命周期的管理，将船舶制造融入到船舶运营的全价值链中，实现由单纯船舶制造向综合服务模式及数字化交付的转变。
本项目从产业链角度分析船舶，智能平台服务于多种类型的船舶和海工产品，能为船东或船舶运营方提供远程设备监控服务，对机舱内设备与系统的运行状态、健康状况进行分析和评估，提供维修预警与建议，为用户带来数据互联的智能化高价值技术支撑。同时，系统打通供应链系统、备品备件系统，实现从船东、船厂、设备供应商和港口的上下层级间的全物流系统融合。
四、效益分析
平台的发展应用为我国智能船舶系统的研发奠定基础，有利于我国船舶企业延伸智能船舶产业链，同时也有利于提升我国船舶配套业竞争力、促进我国船舶配套业发展，实现跨企业间的协同合作。
公司简介
上海宇佑船舶科技有限公司成立于2018年5月，注册资金2000万元。公司成立以来陆续承接海洋船舶工程实施及研发项目共50多项，是国内领先的船舶和海洋行业信息化解决方案服务商。公司专注数字化、智能化管理的技术研发、技术推广及科研课题成果转化服务，不断追求产品技术先进性和应用服务的个性化，为客户提供船舶和海洋整体智慧解决方案。