第11卷第6期 智能系统学报 Vol.11 No.6 2016年12月 CAAI Transactions on Intelligent Systems Dec.2016 D0I:10.11992/is.201605007 网络出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail,/23.1538.TP.20170111.1705.032.html 智能航运系统的发展现状与趋势 严新平123，柳晨光12,3 (1.武汉理工大学智能交通系统研究中心，湖北武汉430063；2.武汉理工大学国家水运安全工程技术研究中心，湖 北武汉430063：3.武汉理工大学能源与动力工程学院，湖北武汉430063) 摘要：智能航运系统是一种应用于水路环境的智能运输系统。交通感知，通信、信息处理、人工智能等相关理论和 技术的发展，以及航运信息化系统的不断完善为智能航运的逐步实现提供了重要支撑。首先，分析了智能航运系统 的功能和体系框架，综述了智能航运涉及的关键技术，具体包括大数据技术、船联网技术、云计算技术和智能航行技 术：其次，从智能航道、智能港口、智能船舶和智慧海事等4个方面分别阐述了其发展现状以及对智能航运发展的作 用：描述了现有或正在研发的典型智能航运系统：最后，展望了未来智能航运系统的技术发展方向。 关键词：航运：智能系统：船联网：智能航行：大数据：云计算：信息物理系统 中图分类号：TP18,U6文献标志码：A文章编号：1673-4785(2016)06-0807-11 中文引用格式：严新平，柳晨光.智能航运系统的发展现状与趋势[J].智能系统学报，2016,11(6)：807-817. 英文引用格式：YAN Xinping,LIU Chenguang.Review and prospect for intelligent waterway transportation system[J].CAAl Transactions on Intelligent Systems,2016,11(6):807-817. Review and prospect for intelligent waterway transportation system YAN Xinping'23,LIU Chenguang'2.3 (1.Intelligent Transport System Research Center,Wuhan University of Technology,Wuhan 430063,China;2.National Engineering Research Center for Water Transport Safety,Wuhan University of Technology,Wuhan 430063,China;3.School of Energy and Power Engineering,Wuhan University of Technology,Wuhan 430063,China) Abstract:An intelligent waterway transportation system,i.e.,a system used for intelligent waterway transportation, has been rapidly developed in recent years because technologies and theories related to the system,namely,trans- portation perception,communication,data processing,artificial intelligence,and information systems,have ma- tured.In this paper,first,the main functions and architecture of the system were analyzed.Second,the state of the art technologies related to the system,e.g.,big data,internet of vessels,cloud computing and intelligent naviga- tion,were introduced.Third,components comprising the system,i.e.,intelligent waterway,intelligent port,intel- ligent ship and intelligent maritime,were analyzed.Fourth,several representative intelligent waterway systems were presented.Finally,the future technology development of the system was forecasted. Keywords:shipping;intelligent system;internet of vessels;intelligent navigation;big data;cloud computing;cy- ber-physical system 航运(shipping)是指通过水路运输来运送人或 低、环保等突出优点，在国际贸易和我国国民运输中 货物的运输方式。航运由于运量大、能耗小、成本 占有重要地位四。航运系统由3个最基本的要 素—航道、船舶和港口，以及各种支持保障系统构 收稿日期：2016-05-10. 成)。航运的发展必然是航运系统中各要素共同 基金项目：国家科技支撑计划(2015BAG20B05). 通信作者：严新平.E-mail:xpyan@whut.ed.cm. 发展的结果，只有航运系统各要素有机地协调发展，第 １１ 卷第 ６ 期 智 能 系 统 学 报 Ｖｏｌ．１１ №．６ ２０１６ 年 １２ 月 ＣＡＡＩ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｄｅｃ． ２０１６ ＤＯＩ：１０．１１９９２ ／ ｔｉｓ．２０１６０５００７ 网络出版地址：ｈｔｔｐ： ／ ／ ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ ／ ｋｃｍｓ／ ｄｅｔａｉｌ ／ ２３．１５３８．ＴＰ．２０１７０１１１．１７０５．０３２．ｈｔｍｌ 智能航运系统的发展现状与趋势 严新平１，２，３ ，柳晨光１，２，３ （１．武汉理工大学 智能交通系统研究中心，湖北 武汉 ４３００６３； ２．武汉理工大学 国家水运安全工程技术研究中心，湖 北 武汉 ４３００６３； ３．武汉理工大学 能源与动力工程学院，湖北 武汉 ４３００６３） 摘 要：智能航运系统是一种应用于水路环境的智能运输系统。 交通感知、通信、信息处理、人工智能等相关理论和 技术的发展，以及航运信息化系统的不断完善为智能航运的逐步实现提供了重要支撑。 首先，分析了智能航运系统 的功能和体系框架，综述了智能航运涉及的关键技术，具体包括大数据技术、船联网技术、云计算技术和智能航行技 术；其次，从智能航道、智能港口、智能船舶和智慧海事等 ４ 个方面分别阐述了其发展现状以及对智能航运发展的作 用；描述了现有或正在研发的典型智能航运系统；最后，展望了未来智能航运系统的技术发展方向。 关键词：航运；智能系统；船联网；智能航行；大数据；云计算；信息物理系统 中图分类号： ＴＰ１８，Ｕ６ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７３－４７８５（２０１６）０６－０８０７－１１ 中文引用格式：严新平，柳晨光． 智能航运系统的发展现状与趋势［Ｊ］． 智能系统学报， ２０１６， １１（６）： ８０７－８１７． 英文引用格式：ＹＡＮ Ｘｉｎｐｉｎｇ， ＬＩＵ Ｃｈｅｎｇｕａｎｇ． Ｒｅｖｉｅｗ ａｎｄ ｐｒｏｓｐｅｃｔ ｆｏｒ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｗａｔｅｒｗａｙ ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ［ Ｊ］． ＣＡＡＩ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍｓ， ２０１６， １１（６）： ８０７－８１７． Ｒｅｖｉｅｗ ａｎｄ ｐｒｏｓｐｅｃｔ ｆｏｒ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｗａｔｅｒｗａｙ ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ＹＡＮ Ｘｉｎｐｉｎｇ １，２，３ ， ＬＩＵ Ｃｈｅｎｇｕａｎｇ １，２，３ （１． Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｓｙｓｔｅｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ， Ｗｕｈａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｗｕｈａｎ ４３００６３， Ｃｈｉｎａ； ２． Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ ｆｏｒ Ｗａｔｅｒ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｓａｆｅｔｙ， Ｗｕｈａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｗｕｈａｎ ４３００６３， Ｃｈｉｎａ； ３． Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｎｅｒｇｙ ａｎｄ Ｐｏｗｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｗｕｈａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｗｕｈａｎ ４３００６３， Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｗａｔｅｒｗａｙ ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ， ｉ．ｅ．， ａ ｓｙｓｔｅｍ ｕｓｅｄ ｆｏｒ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｗａｔｅｒｗａｙ ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ， ｈａｓ ｂｅｅｎ ｒａｐｉｄｌｙ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｉｎ ｒｅｃｅｎｔ ｙｅａｒｓ ｂｅｃａｕｓｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ａｎｄ ｔｈｅｏｒｉｅｓ ｒｅｌａｔｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ， ｎａｍｅｌｙ， ｔｒａｎｓ⁃ ｐｏｒｔａｔｉｏｎ ｐｅｒｃｅｐｔｉｏｎ， ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ， ｄａｔａ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ， ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ， ａｎｄ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍｓ， ｈａｖｅ ｍａ⁃ ｔｕｒｅｄ． Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ， ｆｉｒｓｔ， ｔｈｅ ｍａｉｎ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ａｎｄ ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ． Ｓｅｃｏｎｄ， ｔｈｅ ｓｔａｔｅ ｏｆ ｔｈｅ ａｒｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｒｅｌａｔｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ， ｅ．ｇ．， ｂｉｇ ｄａｔａ， ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ ｖｅｓｓｅｌｓ， ｃｌｏｕｄ ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ ａｎｄ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｎａｖｉｇａ⁃ ｔｉｏｎ， ｗｅｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ． Ｔｈｉｒｄ， ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ， ｉ．ｅ．， ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｗａｔｅｒｗａｙ， ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｐｏｒｔ， ｉｎｔｅｌ⁃ ｌｉｇｅｎｔ ｓｈｉｐ ａｎｄ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｍａｒｉｔｉｍｅ， ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ． Ｆｏｕｒｔｈ， ｓｅｖｅｒａｌ ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｗａｔｅｒｗａｙ ｓｙｓｔｅｍｓ ｗｅｒｅ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ． Ｆｉｎａｌｌｙ， ｔｈｅ ｆｕｔｕｒｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｗａｓ ｆｏｒｅｃａｓｔｅｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ： ｓｈｉｐｐｉｎｇ； ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ； ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ ｖｅｓｓｅｌｓ； ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ； ｂｉｇ ｄａｔａ； ｃｌｏｕｄ ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ； ｃｙ⁃ ｂｅｒ⁃ｐｈｙｓｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍ 收稿日期：２０１６－０５－１０． 基金项目：国家科技支撑计划（２０１５ＢＡＧ２０Ｂ０５）． 通信作者：严新平． Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｘｐｙａｎ＠ ｗｈｕｔ．ｅｄｕ．ｃｎ． 航运（ｓｈｉｐｐｉｎｇ）是指通过水路运输来运送人或 货物的运输方式。 航运由于运量大、能耗小、成本 低、环保等突出优点，在国际贸易和我国国民运输中 占有重要地位［１］ 。 航运系统由 ３ 个最基本的要 素———航道、船舶和港口，以及各种支持保障系统构 成［１］ 。 航运的发展必然是航运系统中各要素共同 发展的结果，只有航运系统各要素有机地协调发展