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大數據不僅對航運作用巨大，對造船業(yè)也具有重要作用。圖片來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )

對大數據進(jìn)行分析，挖掘大數據所蘊涵的價(jià)值，目前已成為許多行業(yè)的熱點(diǎn)，并在行業(yè)評價(jià)、預測及企業(yè)運營(yíng)方面發(fā)揮著(zhù)重要作用。上海船舶運輸科學(xué)研究所副總工程師、航運技術(shù)與安全國家重點(diǎn)實(shí)驗室負責人陳昌運認為，船舶行業(yè)是個(gè)傳統產(chǎn)業(yè)，與互聯(lián)網(wǎng)和大數據技術(shù)的結合相對滯后，但船舶行業(yè)又是一個(gè)全球性且規模龐大的行業(yè)，聯(lián)系著(zhù)設計、制造和運輸業(yè)等，與許多行業(yè)的大數據有著(zhù)根深蒂固的關(guān)系，這其中就包括航運大數據。日前，他向造船業(yè)同仁介紹了航運大數據技術(shù)的有關(guān)研究情況，以及如何讓航運大數據為造船業(yè)所用。

航運大數據收集與傳輸已有技術(shù)支撐

陳昌運介紹說(shuō)，航運大數據包括船舶營(yíng)運管理、船舶航行環(huán)境、船舶航行性能及營(yíng)運能耗等數據內容，通?？梢酝ㄟ^(guò)航運信息管理和船舶營(yíng)運監測兩種方式獲取。

最常見(jiàn)的實(shí)船數據是船舶試航時(shí)測試到的數據，主要包括航速、航向、風(fēng)速、風(fēng)向、主機轉速和扭矩等。但這類(lèi)數據是在特定環(huán)境下獲取的，采集的時(shí)間特定，數據量有限。因此，要獲得最全面的數據，必須對營(yíng)運船舶進(jìn)行長(cháng)期監測。

以往，營(yíng)運船舶的航行數據主要是采用定時(shí)報送方式獲取，通常每4小時(shí)或6小時(shí)由船上報送岸上，人工統計抄報的情況較為普遍。目前，隨著(zhù)船舶設備逐步智能化，衛星定位技術(shù)和通信技術(shù)日漸成熟，營(yíng)運船舶很多物理數據的測量已成為可能，航運業(yè)船岸信息一體化也成為現實(shí)。陳昌運提出，要想實(shí)現航運數據傳輸量大且成本不太高，目前條件下可以采用兩種簡(jiǎn)單實(shí)用的方法。一是進(jìn)行數據岸端有線(xiàn)傳輸，即當船舶靠岸或靠泊碼頭時(shí)，將數據采用有線(xiàn)加密方式發(fā)送到指定的岸上網(wǎng)絡(luò )信息平臺，該岸上網(wǎng)絡(luò )信息平臺的所有者可以是該船舶所屬公司，也可以是合作的科研機構。二是通過(guò)移動(dòng)存儲介質(zhì)，在船舶每個(gè)航次返回特定港口時(shí)，由指定船員交到岸上指定機構。

鑒于海上風(fēng)浪和船上各種設備運行環(huán)境的復雜性，監測得到的數據難免會(huì )有不完整或失真的情況。陳昌運表示，對于船舶監測數據要進(jìn)行修正?？梢愿鶕O測數據的特性查找出失真數據，也可以根據數據的量級以及數據變化趨勢進(jìn)行判斷，還可以根據其他相關(guān)信號量的值進(jìn)行判斷，例如，可以根據船舶運動(dòng)來(lái)判斷浪高監測數據是否失真等。一旦判斷出失真數據，就要采用一定的數值方法對失真數據進(jìn)行修補，通過(guò)后續監測的數據進(jìn)行再驗證，通過(guò)多次迭代與分析，逐步逼近正確的結果。

航運大數據對造船業(yè)意義巨大

通過(guò)對營(yíng)運船舶數據進(jìn)行收集、統計分析以及價(jià)值挖掘，可以獲得很多有價(jià)值的信息，如船舶的功率與航速、船舶能耗數據、風(fēng)浪對船舶航速的影響、各種節能措施的效果、污底對功率的影響、航線(xiàn)航區的海況資料和各類(lèi)設備運行狀態(tài)等，不僅對航運業(yè)作用巨大，對于造船業(yè)也具有重要的價(jià)值。陳昌運為此著(zhù)重介紹了六個(gè)應用領(lǐng)域。

一是分析得出船舶能效營(yíng)運指數(EEOI)。對于船舶營(yíng)運中監測到的大量功率與航速數據，通過(guò)數據清洗后，可以分類(lèi)提取出類(lèi)似于交船試航測試的相應數據。對于這些數據，可通過(guò)數據的關(guān)聯(lián)性分析，從一種數據或幾種數據中推算出缺失的數據，驗證與校正失真的數據。然后，應用有關(guān)實(shí)船測試分析與換算方法，分析營(yíng)運船舶的功率與航速指標，換算得到相應的EEOI，不僅可為航運能效管理服務(wù)，也可為未來(lái)的國際海事MRV(監測、報告、核查)制度實(shí)施提供支持。

二是分析出波浪對船舶航速的影響。波浪對船舶航速的影響，可歸結為波浪對船舶功率(阻力)的影響。一旦獲得比較準確的波浪中船舶消耗功率的數據，就能夠將其用于不同船型氣象因子的驗證與評價(jià)，為船舶能效設計指數(EEDI)的驗證提供支持。從長(cháng)期監測的角度看，營(yíng)運中的船舶會(huì )遭遇各種等級的波浪，通過(guò)與不同等級波浪分類(lèi)統計的數據比較，可以分析出波浪對船舶航速以及失速的影響，而且得到的結論也將越來(lái)越接近實(shí)際情況。

三是評價(jià)節能技術(shù)產(chǎn)生的效果。近年來(lái)，船舶附體節能裝置的應用比較廣泛，但實(shí)船節能效果往往無(wú)法通過(guò)交船試航得到驗證，當前仍主要借助于船模試驗進(jìn)行預報，如何評價(jià)節能裝置的實(shí)船節能效果已成為造船行業(yè)節能技術(shù)開(kāi)發(fā)應用的一道難題。而借助船舶營(yíng)運大數據，通過(guò)分類(lèi)提取節能裝置安裝前和安裝后的相關(guān)數據進(jìn)行統計分析，同時(shí)，借助數據挖掘得到相關(guān)數據之間的影響關(guān)系與修正方法，消除諸如波浪、吃水、浮態(tài)、水深、水流等因素的影響后，就能夠確切得出所用節能裝置的實(shí)際節能效果。

四是分析污底對船舶功率的影響。船舶污底是船舶運營(yíng)中的常見(jiàn)問(wèn)題。隨著(zhù)航行時(shí)間的推移，船舶水下船體和螺旋槳葉表面形成的污底會(huì )越來(lái)越多，越來(lái)越厚，使得船舶的阻力增加，導致油耗增加。污底導致的船舶營(yíng)運功率的提高，通常很難測量與評估，給船舶的能效管理與成本管理帶來(lái)了難度和不確定性。而應用大數據技術(shù)，可進(jìn)一步分析出船舶污底與船舶營(yíng)運時(shí)間及航線(xiàn)間的關(guān)系，再結合塢修時(shí)清污成本的測算，分析得出最低成本的塢修清污時(shí)間節點(diǎn)。這對于船舶營(yíng)運能效管理以及營(yíng)運成本管理具有重要的現實(shí)意義。

五是海況資料應用于船型開(kāi)發(fā)等研究。船舶航運大數據還包含了對海況環(huán)境的長(cháng)期監測數據，如風(fēng)、浪、流、水深、水溫等的情況。這些海況資料，可應用于船型開(kāi)發(fā)設計研究、海事法規與管理研究、航線(xiàn)優(yōu)化和航速優(yōu)化研究等，將是造船、航運及海事管理的寶貴資料。

六是判斷評估設備運行狀態(tài)。通過(guò)不間斷對船舶主要設備運行數據的分析，可判斷設備的運行狀態(tài)，再結合設備的運行特性，預警設備故障，從而確定必要的維護措施，為設備日常維護、安全管理以及成本管理提供有力的支持。

另?yè)惒\介紹，歐洲已經(jīng)發(fā)布了“MUNIN”項目，旨在發(fā)展新一代控制系統與通信技術(shù)，顯示在港和離港船舶的狀態(tài)。日本船舶技術(shù)研究協(xié)會(huì )正開(kāi)展船舶“大數據路標”研究工作，大量搜集船舶的航行及其相關(guān)數據形成大數據，應用于船舶的節能航行、船型開(kāi)發(fā)、裝備遠程維護等項目。在這種情況下，我國船舶行業(yè)也應加快大數據技術(shù)的應用研究。陳昌運希望上海航運、造船兩大行業(yè)能夠率先開(kāi)展合作，盡早啟動(dòng)相關(guān)大數據科研項目，為船舶節能減排、航運安全提供更加有力的科技支持。