智能建造的背景

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智能建造的背景范文第1篇

【关键词】大数据；工业4.0；智能船舶水动力

【Abstract】2012 big data（data big） with the promotion of the concept of cloud computing eventually led to the explosion of information. The German government “industry 4” concept put forward， so that it almost raised to the height of the fourth industrial revolution. In October 10th， China’s first big data and smart ship development as the theme of the development of the summit forum held in Beijing， the parties to a lively discussion. In this paper， based on the large data background of hydrodynamic type line design， for example， discusses the intelligent ship will cause a new round of the shipbuilding industry reshuffle.

【Key words】Big data； Industry 4； Intelligent ship hydrodynamics

0 引言

德国政府以大数据时代为背景，在《高技术战略2020》中提出“工业4.0概念，作为一种新概念已经上升到继蒸汽机应用、规模化生产和电气、电子信息技术等三次工业革命后的第四次工业革命的高度，并将推动制造业的转型。今年10月10日，我国首届以大数据和智能船舶发展为主题的发展高峰论坛在京举行，包括政府机关、航运企业、研究院所的专家就运用新技术、新观念、新模式，促进行业转型发展进行了热烈的讨论。

1 什么是大数据时代

大数据是由著名未来学家阿尔文・托夫勒便于在1980年在《第三次浪潮》一书中首次提出，2009年随着互联网信息技术逐步引起关注，并在2012年大数据（big data）随着云计算概念的推广最终带动了信息爆炸。

大数据就是要收集数据“全”，处理数据“快”。所以互联网的普及程度最终会引起大数据时代的来临，因为大数据的本质是海量数据的集中分析，通过各个终端（如平板电脑、手机、信息采集器、手动输入设备等等）在互联网上汇总数据，再通过云计算调动联网计算机进行分析，从而得出客观全面的结论。例如，国际数据公司（IDC）的研究表明，中国2012年的数据是0.355ZB（1ZB=1024EB=1024*1024PB=1024* 1024*1024TB=1024*1024*1024*1024GB），约2.38亿美金的市场，从2010年到2020年数据量预计将会增加50倍，达到40ZB这样一个数量级。

2 大数据时代与船舶领域结合产生了什么

数据的集中分析实际上就是网络和实体的融合，也就是船厂和船东通过网络实现信息连接，以联合的形式共同承担风险，并使利益最大化。同时建造信息、设计信息、船队运营信息、港口信息实时更新，自己不注意的地方可能在对方眼里恰恰就是关键处，这样在建造阶段可以随时按照市场需要做最大努力的调整，例如，判定市场需要进一步降低排放，处在建造阶段的船舶就可以增加或改进节能装置；在运营期内也不会随着买卖关系的结束而中断合作，例如中国远洋运输（集团）公司战略发展部经理高勇军讲述了一个一直让他头疼的问题：从沿海到内地集装箱调运时，有时候有货进没货出，没有货出的时候只能调空箱，这就是港口货物信息与船队信息的沟通问题。如果这种情况长时间得不到解决，作为设计单位就可以根据实际载货量（常规设计按照设计吃水载货量计算，是不考虑纵倾和其他吃水的）作为航速优化的前提。实现联网后可以自动化监测航行时各机器的数据（温度、转速、压力等）、局部振动、全船油耗等数据，所以一方面保证营运安全，另一方面也可以为后续船型的改进提供数据支持。

这样看来船东除了提供数据以外，他们又得到了什么呢？中国船舶工业系统工程研究院院长、中船电子科技有限公司总经理、中国船舶工业集团海洋装备信息智能管理与应用技术创新中心主任张宏军就这个问题说过“我们没有全球服务网络，就走不出国门，如果在全球布很多服务网络，成本又很高，但是在信息时代，船上系统实现自动化互联后，可以最大程度降低风险。”服务网络细化后就可以进一步降低成本，例如在备件方面，我国某些船舶远洋航行，大概有80%的配件原封未动的带回来，因为不知道哪些配件会用到，如果有数值化水池的支持仅需携带20%的配件，如果国外建立集中统一备件站点，甚至可以进一步降低携带的备件率，就更不会产生大量的资金积压。在人员维护方面，也不用大量的高精尖人员跟随，常用问题集中编制手册就可以，另外数据共享、远程连接也可以解决大量问题，避免造成人力资源浪费。

这样大家把所有数据都上传，形成一个不断更新的数字水池，各方各取所需达到资源的合理应用，并最终实现船舶全寿命期的利益最大化。这样的会“思考”的船就是智能化船舶，这个船厂就是智能化船厂，对于营运公司就是全球智能化网络服务，这样系统内各方由“合作者”上升到“伙伴”，通过数值化转型，互联网公司和传统公司的结合，使“队员”竞争变成了“组队”竞争，必将开启船舶行业新一轮的洗牌。

3 水动力性能在智能船舶时代能干什么

目前船舶市场有两个特点，“快”和“细”。首先市场细化，造成局部市场变化更快，船东也需要时间才能抓住这一闪而现的机会，所以留给船舶前期设计的时间就更短了。其次低、中端市场产能过剩，以价格换数量现象严重，所以大批次建造同类船舶的现象已经不可实现，船舶定制化逐渐成为趋势。不是面对船舶市场推出某一线型，而是面对单独船东的需要进行单独投标，这就需要大量的前期设计方案以满足不同的要求。

水动力性能研究属于基础研究的一部分，水动力型线设计是船舶前期设计的核心，在前期竞标的时候不可能进行完整的详细设计，CFD模拟计算和模型试验完毕就可以了。而以前这部分都是专门的船池或线型公司来提供的，大量时间都花费在沟通上，进度也很难控制。

智能船舶时代是建立在数据共享和深度分析的基础上的。对于水动力性能来说，前者相当于船模报告，这需要慢慢积累。后者相当于型线设计，首先得有独立的型线设计能力，大量的方案会产生大量的费用，不可能都由外来公司来完成。

其次市场的特点需要快速的线型设计，公司间大量的沟通时间，往往错失良机。

再次，面对定制化的市场，考虑的因素越来越多（如温度、航线、载货量等），这些都对型线设计提出了新的要求。

大数据时代本身不重要，但是数据更加全面，更容易获得的背景下，带来的是一个大分析时代。以后交易的商品可能不是常规意义上的商品，而是数据库，是三维模型，是数值模拟，行业垄断和信息孤岛将被打破，新一轮洗牌即将开始。联合竞争成为趋势，增强自身的实力，联合强者将预示着集团化竞争的开始。水动力独立设计能力在智能船舶时代，将被大多数船厂所掌握（如大船、江南、沪东等），更多的相关数据使之精细化进一步提高。引用中国远洋运输（集团）公司战略发展部经理高勇军的发言“如果你看不见，瞧不起，看不懂，最后的结果就是来不及，活不了。”

【参考文献】

[1][英].维克托・迈尔・舍恩伯格，肯尼思・库克耶.大数据时代[M].盛杨燕，周涛，译.浙江人民出版社，2015.

[2]涂子沛.浅谈分析大数据的工具――MapReduce.[J].工业控制计算机，2015（4）.

智能建造的背景范文第2篇

【关键词】节约资源 可持续发展

引言：

绿色建筑是指在建筑在全寿命周期内，最大限度地节约资源（节能，节地，节水，节材），保护环境和减少污染，为人们提供健康，适用和高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑。所谓“绿色建筑”的“绿色”，并不是指一般意义的立体绿化、花园、屋顶，而是代表一种概念或象征，指建筑对环境无害，能充分利用环境自然资源，并且在不破坏环境基本生态平衡条件下建造的一种建筑，又可称为生态建筑、可持续发展建筑、回归大自然建筑、节能环保建筑等。从可持续发展的角度，对绿色建筑的重要性及特点进行分析和论述，提出绿色建筑在当前建筑中的应用，指出能源短缺已不容忽视，节约资源源势在必行。

一、绿色建筑的重要性

近年来，国家高度重视节能减排工作，把它放在维护中华民族长远利益的战略高度坚持不懈地推进，明确提出了建设资源节约型、环境优美型社会的战略任务。

目前我国仍有大部分地区采用传统的砖、瓦、灰、砂石来建造房屋，且绝大部分是由工艺落后、生产规模小的小型企业生产的，不仅毁坏了大量的良田，耗费大量的能源，而且生态环境遭到破坏，房屋的建筑功能也难以提高。

另一方面，随着全国各地工业化的发展，排放的工业废渣大量堆积，这些有害物质对环境造成严重污染，越来越引起全社会的高度重视，如何满足高速增长的经济对资源的需求，摒弃大量浪费有限资源的做法，做到既要保护耕地，节约能源，改善环境，实施可持续发展，又要废物利用，变废为宝，发展绿色建材是实现节能减排战略任务的重要途径之一。

二、绿色节能建筑的设计方法

1、整体环境的设计

所谓整体环境设计，不是针对某一个建筑，而是建立在一定区域范围内，从城市总体规划要求出发，从场地的基本条件、地形地貌、地质水文、气候条件、动植物生长状况等方面分析设计的可行性和经济性，进行综合分析、整体设计。整体环境设计的方法有：

（1）引入绿色建筑理论。城市开发建设应与当地自然环境、资源、社会、人文等背景相结合，在加快建设的同 时，创造性地保护和利用已有条件。一方面，改变不合理的布局模式、区域划分、空间结构和资源配置；另一方面，让城市的历史文脉、自然地理特征得以沿袭。

（2）加强环境绿化。用绿化覆盖地面，由于大量水分蒸发，往往可以造成比较凉爽、舒适的环境：高大的乔木在地面上形成了较大树荫，减少路面吸热，同时可以净化空气，提高空间的氧含量。因此，在人居环境住宅区的设计中，一定要注意绿化环境设计，创造出良好的微气候，应该将绿化量化标准引入设计规范。当前，环境绿化主要包括小区周围环境绿化和建筑立体绿化。

2、建筑单体的设计方法

（1）建筑的体型系数即建筑物表面积与建筑的体积比，它与建筑的热工性能密不可分。曲面建筑的热耗小于直面建筑，在相同体积时分散的布局模式要比集中布局的建筑热耗大，具体设计时减少建筑外墙面积、控制层高，减少体型凹凸变化，尽量采用规则平面形式。

（2）外墙设计要满足自然采光、自然通风要求，减少对电器设备的依赖，设计时采用明厅、明卧、明卫、明厨的设计，外墙设计要努力提高室内环境的热稳定。

（3）采用弹性设计方案，提高房屋的适用性、可变性，具体表现在建筑结构、建筑设备等灵活性要求上。①预留管道空间，包括水电、通讯的发展空间。②家具系统的可变化性。

③楼梯的可生长性，包括基础的预留量、楼段板承重的预先考虑，周边环境的生长预留地等。

（4）建筑智能设计。目前，大量电子通讯和自动化技术在建筑中得以运用，出现了智能化建筑，可以根据温度、湿度、风力的情况自动调节“智能犹濉钡目闭和空调量，保证了智能化大楼中智能化生产和脑力劳动的高生产率，智能化的发展可以促进绿色建筑在“高标准低能耗、高效能、低污染”状态下持续发展。

三、结束语

绿色建筑对我国房地产的启示是我国人口众多，建筑从业人员主要是农民工，传统的住宅建造方式也许适合目前我国劳动者密集的就业现实需要。而如今推广的低碳工业化住宅，是否适合现目前中国的建造方式，有待考究；节能建筑的理念需要在中国开发商中大量普及，使他们不要单纯地只考虑从成本和投入的问题，而要注重未来房地产的走势与发展。发展节能建筑是否会导致房价上涨。新的技术在普及时，价格是会在一方面，但是开放商要处理好与客户的沟通，促成他们的观念改变，进而促成交易；房地产界要防止各开发商一哄而上的产生新的建筑垃圾，要懂得如何把节能成熟技术应用到建筑当中。

参考文献：

[1]刘玉波. 城市绿色建筑与可持续发展探析[J]. 环境保护与循环经济，2013，06：53-55.

[2]顾孟潮. 论城市与建筑的可持续发展[J]. 华中建筑，1998，03：68-70+76.

智能建造的背景范文第3篇

关键词：智能楼宇；网络工程；仿真实训

智能大厦是智能楼宇的另一种称呼，它是将多种技术融合为一体的一种智能系统。主要包括建筑技术、计算机技术和通信技术等。它的出现能使工程投资更加合理、设备和信息更加灵活和科学化，提高工作效率，是能够适应现代信息技术快速发展的一种新型建筑。智能楼宇的核心是5A技术，它将这五个系统有机灵活地综合调控和管理，实现在智能建筑中最优的组合，使大部分的智能建筑拥有安全、便利、高效和节能的特点。智能楼宇也是一个交叉性的学科，其不仅涉及计算机技术和通讯技术，还涉及建筑技术、自动控制技术等。总而言之，越来越多的新技术被运用到智能楼宇当中。

1智能楼宇的含义和功能介绍

（1）智能楼宇最先起源于20世纪90年代，第一个智能楼宇出现在1984年的美国，人们将一所旧的金融大厦改装成为了一个集通信、配电、供水于一身的智能大厦。（2）智能楼宇的概念还未得到完全的统一，但是都有一个共性，那就是智能楼宇一定是一个集多种系统于一身的系统化工程，可以提供安全舒适便利的环境，体现出智能和人性化的特点。（3）智能楼宇的主要功能如下。①信息处理功能。大部分的智能楼宇中都配备自动信息控制系统，这种系统不单单局限在该建筑之中，而是对整个地区或者社会的信息的一种监控。②自动化功能。智能楼宇当中的排水、照明、供电、空调等各种系统都是自动化控制，可以实现各个设备间的管理自动化，形成一个健全的自动化防火防灾的控制系统。③智能楼宇在管理方面的主要功能。智能楼宇是各种系统的总和，其中最重要的就是广播以及照明系统，除此之外，智能楼宇还具有其他专用智能化系统，将这些系统集合为一个系统集。

2智能楼宇的主要组成和结构

智能楼宇作为一个为社会以及人民生活提供便利的智能系统，要达到比较高的要求，根据美国智能建筑协会制定的法则，可以将智能楼宇的建成要求分为以下几个：办公设备自动化、通信系统高效化、管理系统自动化等。并且智能楼宇的建造以及设计者必须围绕高效性、舒适性、安全性的特点来完成一个智能楼宇的设计和建造。智能楼宇通常由三大要素组成，即楼宇自动化、通信自动化、办公自动化三大系统，这三大系统通常被简称为BAS、CAS、OAS。智能楼宇的建造必须是这三者的有机结合。具体如表1所示。表1仅仅是粗略地对智能楼宇系统进行分类，接下来详细介绍。（1）智能楼宇集成中心（SIC）。这是智能大厦中最核心的部位，它是各个部位以及系统的信息汇集中心，主要实现汇集整个智能建筑中的各种信息，然后将这些信息加以处理，实现各个子系统之间的信息交换和信息监督的功能。（2）智能楼宇设备自动控制系统。这个系统被简称为BA系统，它主要对建筑中的设备的运行状况以及温度湿度进行监督和自动调控。（3）消防报警系统。这个系统被简称为FA系统，通过在整个建筑内安装烟火测控系统来实时监控大厦内每个位置的防火情况，更重要的是，如果在大厦内真的发生火灾，该系统可以第一时间发出警报，并且关闭所有电梯以及空调，然后开启自动淋水系统或者气体消防手段，为整个建筑中的人提供安全可靠的逃生方式。（4）安全防范系统。该系统被简称为SA系统，这个系统和消防报警系统有所不同，其主要是保护这个建筑中的人不受外界的干扰，保护每个人的人身以及财产安全，防止恐怖组织或者其他非法分子进入该建筑。该系统的子系统包括对讲系统、门禁系统等。（5）计算机网络系统。该系统是整个建筑中比较重要而且核心的一个系统，它主要是利用通信设备将多个计算机连接起来，实现整个大厦中的资源共享和信息传递。（6）视频会议系统。这个系统是一个远程控制系统，它将不同地区的人通过网络手段汇集在一个会议室里，方便了该大厦中人们之间的沟通。（7）卫星接收系统。该系统利用卫星来转发电视的信号，改善了高层建筑之间由于反射产生的信号屏蔽状况，人们可以更好地观看电视节目以及娱乐。（8）电话通信系统。该系统被简称为TCS，主要包括程控交换机，不仅实现内部人之间的电话通信，还能实现内外部相互通信的功能，主要的功能有数据通信和语音通信。（9）广播系统。该系统主要分为三类，一是公共广播，一般在大型商场都会有音乐背景或者紧急情况下播报语音的一种系统；二是厅堂扩声系统，该系统专门用于专业的音响扩声；三是会议系统，这种系统的要求比较高，不仅仅是单纯的扩音，有时可能还需要同声传译。（10）办公自动化系统。该系统被简称为OA，主要采用了传真机、打印机将所有的办公信息进行全面的加工整理，提高办公室的工作效率。（11）物业管理。这个系统主要是为物业管理部门提供高效的、便捷的管理流程，主要连接了车库管理、抄表管理等电子系统。（12）综合布线系统。该系统是智能楼宇中比较核心的一个系统，主要采用高质量的线缆在建筑内形成一个信息传输通道，采用模块化的设计，实现建筑大数据的传输和计算。

3我国智能楼宇的应用现状以及网络仿真实训方案

据不完全统计，亚太地区的能源消耗已达到了全球的30%，由此可以看出，亚太地区的能源需求巨大。亚太地区之所以能源消耗不断加大最主要的原因是亚太地区的经济市场不断崛起。2016年3月15号在北京举行的为期三天的中国国际智能建筑展览会，其中大华股份受邀携智能停车场、智慧景区等行业解决方案及行业新品亮相，在展会现场引起重大关注，并带着在智能、环保、开放小区等方面的深刻思考与行业专家展开热烈研讨。在展会现场，智能小区和智能停车场解决方案尤其受到业内专家和专业观众的青睐。大华智能小区解决方案，通过智能楼宇综合平台，为小区智能化建设提供一体化融合服务，解决了之前各子系统应用管理分散和通用平台脱离业务的问题，在设计源头就兼顾了业主、物业和开发商三者需求，目前，大华股份已服务于绝大部分百强地产企业；大华智能停车场解决方案，主要基于大华全球领先的视频车牌识别技术和人性化的智能交互系统，完全消除车主进出场不畅、找车位难、找车难、缴费慢的烦恼，提高顾客对停车场的满意度，也可以加快整个停车场的车辆周转，提高整个公司企业的经济效益，降低管理人员成本，提升停车场管理水平。以下是实现智能楼宇的网络仿真实训的几个方案。网络仿真实训其实是一种简便的教学手段，可以根据设计的方案建立相对应的网络模型，将智能楼宇的设计方案通过网络实训平台的方式呈现出来，是一种简便而且高效的手段。

1、演示阶段

首先要在学生面前讲解与演示智能楼宇的工作原理及其结构，让每个人都能够了解智能楼宇。这需要分为几个步骤。①软件安装以及部署。先安装好Window2003和数据库Server2008，然后安装好服务器。第二步就是安装.Net框架，最后就是配置运行环境、创建网站。②然后将所有的关于智能楼宇的知识添加到网络的演示模式当中。整个企业可以配置路由器设置、连接设备、配置AP。将这些基本工作做好后就可以进入演示模式。

2、实训阶段

实训阶段就相当于传统教育模式当中的教学阶段，这一阶段必须要求严格。要确保每一个人都能准确掌握智能楼宇的概念以及所有系统的结构和功能，例如熟悉消防报警系统中的具体机构以及它在智能楼宇当中发挥的主要功能；物业管理系统主要负责的区域和它主要包括哪些子系统等。所以实训阶段是智能楼宇在网络仿真实训中最重要的一个阶段，每个开发该项目的企业都应予以高度的重视。

3、考试阶段

经过一系列的学习和实训，考试就是验证每个人学习成果的衡量标准，当然这一阶段也是在网络上完成的，每个人都应掌握在实训平台上的考试操作方式，认真总结和学习。

智能建造的背景范文第4篇

关键词：智能船舶；顶层规划；体系架构；标准化接口；集成展示

1背景分析

1.1依据与标准2015年5月19日，国务院印发了《中国制造2025》。这是我国部署实施和全面推进“制造强国”战略第一个十年的行动纲领，把“海洋工程装备和高科技船舶”作为需要聚集资源并实现突破发展的十大重点领域之一，并将集成化、智能化、模块化的重点配套设备及关键造船技术作为所需掌握的核心技术。2016年3月1日，中国船级社（CCS）编制的《智能船舶规范（2015）》［1］正式开始生效，该规范主要从智能船舶的定义描述以及主体功能（智能航行、智能船体、智能机舱、智能能效管理、智能货物管理和智能集成平台等六个方面的功能），进行具体细化明确。

1.2基础与条件智能船舶的提出顺应了船舶装备发展与物联网技术应用的新潮流。首先，随着船舶装备数字化、智能化、信息化技术的持续发展与广泛应用，越来越多的设备具有可接入其领域局域网或船舶互联网的可能。其次，随着物联网概念的提出与相应技术的发展，基于现场总线、领域局域网、互联网等形式的数据采集、数据分析、应用开发、系统集成、集中监控、分析预警、辅助决策等信息技术得到充分发展并进而推广和应用。再者，随着减员增效及人性化需求的不断发展，无人机舱、中央集控系统、数字化桥楼系统等平台化的应用实现也获得逐步推广。

1.3现实的痛点物联网软硬件架构体系及实现技术现已基本成熟并得到充分验证和发展，但其相关标准及其应用还主要局限于分领域范围内，整个体系的标准化、平台化、融合化的向基础设施方向的发展进程较为缓慢。现阶段，船舶领域装备系统的智能化为有限智能（初级），其有效范围也仅限于各装备系统自身，船舶装备的物联网化发展进程较为缓慢，信息化水平较低，主要表现为以下几个方面：（1）信息孤岛效应明显。表现为主机、辅机、冷水机组等既有智能装备的信息接口开放度不够，信息的第三方应用集成与二次开发相对困难。（2）重复建设成本较高。表现为各类型装备硬件形式的应用终端在特定区域平台上的集中布置与应用实现、信号采集、通讯接口、资源部署、应用终端等的实现基本上都是相互独立的，系统建设的复杂度、重复性等其他成本较高，系统调整变更的实现成本较高。（3）数据接口的等级较低。表现为以硬点信号线为承载的报警点信号量偏多，以串口通讯、宽带通讯、光纤通讯等标准化接口及通讯协议为承载的应用开发还不够广泛。（4）智能化信息化应用的体系度还不够。比如：主推进系统中的主机、齿轮箱、可调螺距桨等的智能化监测与控制，与其辅助系统中的燃油驳运及分油系统、滑油驳运及分油系统、中央冷却水系统等的管理与控制，主、辅两类系统间的数字化智能化信息化的能力水平差距较大，基于相互间信息融合的应用不足。（5）信息化应用的层级水平还较低。应用范围仅限于现场总线级具有互操作能力的应用终端以及有限智能的软件交付，其故障预警与自诊断能力、故障处置的决策支持能力、维修保养的计划性管理与实时监测能力、备品件管理能力等智能化的应用实现还不足。（6）信息有效应用的形式较少。表现为用于支持复杂业务场景的信息融合与应用开发还非常欠缺，用于评价装备可靠性与体系能力贡献率的模型、框架及相互间逻辑关系的应用还没有。（7）平台化集成的实现等级还较低。集成方式仍主要体现为对各类型终端设备在统一物理平台上的布置位置的空间规划、优化与调整等，基于信息集成、应用集成、服务集成、网络集成的标准化客户端及网络服务的信息化数字平台还稀少。

1.4指导方法智能船舶的提出、研究与建设，就是要在既有数字化、智能化装备基础上，以及无人机舱、中央集控系统、数字化桥楼系统等平台化的应用实现上，借鉴物联网软硬件架构体系及其实现方式，借助成熟的计算机网络技术及其资源配置管理方法，适用性地提出船舶装备物联网及信息化应用的软硬件体系架构，定义相应的接口标准，并据此规划与部署相应的网络资源、进行相应的应用开发，突出对用户需求的调研、分析、挖掘、发现与实现，最终以网络平台环境下的基础资源及应用服务向广泛的用户提供权属范围内的业务支撑，促进装备信息的有效流动、科学管理、高效应用，使数字化智能化的船舶分装备向船舶装备物联网及信息化智能化协同化的应用体系转变。

2概念分析

2.1基本定义目前，英国劳氏船级社（LR）和中国船级社（CCS）都有针对智能船舶的描述。英国劳氏船级社智能船舶入级指导文件，定义了船舶自动化的程度，从AL1-AL6，分为六个等级，从设计到营运，针对每个等级的特征进行定义。相比之下，CCS的定义相对更具体。智能船舶系指利用传感器、通信、物联网、互联网等技术手段，自动感知和获得船舶自身、海洋环境、物流、港口等方面的信息和数据，并基于计算机技术、自动控制技术和大数据处理、分析技术，在船舶航行、管理、维护保养、货物运输等方面实现智能化运行的船舶，使船舶运行更加安全、环保、经济、可靠［2］。中国船级社（CCS）《智能船舶规范》，针对常规的轴系柴油机推进的运输商船提出有关智能的六大基本符号，概括为：i-ship（N）智能航行/Navigationi-ship（H）智能船体/Hulli-ship（M）智能机舱/Machineryi-ship（E）智能能效/Energyi-ship（C）智能货控/Cargoi-ship（I）智能集成平台/Integration智能船舶与常规船的技术差异主要是在常规船的基础上增设以下功能：（1）增加船端统一集成平台，实现船端各系统的互联互通，通过数据的综合分析和评估，提供辅助决策功能，同时通过船岸通讯实现远程监测。（2）船舶实现自主学习能力，并可完成部分的自主操作，通过加强岸端系统的建设实现对船舶的远程控制。（3）通过船岸港的一体智能化建设，船舶实现最终的无人驾驶，自主航行、自主靠港。基于以上定义以及相关功能组成，智能船舶是以用户需求及关键业务内容为牵引，将人性化、智能化的应用实现，贯穿于船舶平台设计、建造、运用、管理、维修等全寿命周期的所属产品、环境及体验的船舶系统的总称，包含物联网体系中的感知层、传输层、应用层等各层级领域内容［3］，并需要选用较为经济、高效、便捷、可靠的计算机网络及其资源为支撑，采用合理的接入、控制、承载、叠加、部署、认证和协同形式等，目的是以人性化智能化网络服务的形式实现对船舶系统及其装备的体系性信息描述及高效合理的信息使用。

2.2内涵分析智能船舶实现的物理平台是船舶，这是由其领域特性及服务对象所决定的，其人性化、智能化应用的首要目的是支持船舶系统所属功能性能的发挥。其实现形式及主要内容必然是围绕船舶系统领域范围内的相关业务内容而展开；其次才是对船舶系统辅助功能及相关应用的拓展。所交付的产品也是支持船舶系统相关业务需求的终端产品、应用环境、交互体验等。

2.3外延分析（1）智能船舶实现的基础条件是数字化智能化装备、物联网技术、计算机网络技术等，其相关技术与实现方式亦具有通用性、多样性等特点，在多领域、多系统的数据集成中需要做好“云与海”体系规划，在大系统的应用集成中需要做好分布式应用部署与虚拟化集中部署的体系规划，在多镜像系统中需做好数据的同步、缓存、更新等。（组成要素及硬件体系）（2）智能船舶实现的核心是以用户需求及关键业务内容为牵引，及以此为目的的对相关人性化智能化应用的技术实现及条件创造。简单便捷、智能高效、安全可靠的人性化交互界面、业务内容、应用环境的保障是用户体验的首要关注点，相关技术、设施、设备的应用是实现手段。（用户关注点及其输入条件）（3）智能船舶实现的关键是可用于指导智能船舶设计、建造的高可用性的开发框架及标准化的接口体系，包括硬件体系架构及其网络拓扑形式、软件体系架构及其业务逻辑关系、交互信息及通讯协议等。按照该框架、体系，总体负责单位就可以对分系统设备商和分系统开发团队形成有效的规定约束并开展相应的分工、协同，从而实现智能船舶设计建设过程的敏捷化和高效化。（系统框架及标准化接口）（4）智能船舶实现的工质是船舶系统及其装备的描述信息。通过对智能装备及其信息接口的开放和补充，对装备信息的数据采集、分析、管理、控制、消费等的应用开发，以及所需元数据库建设、数据中心建设、数据消费方式实现、软件开发平台建设、应用部署环境建设、人员身份信息及信息访问权限管理等，实现对船舶系统及其装备信息的科学、高效、合理使用。

（信息流是智能船舶的血液）（5）智能船舶实现的难点是基于业务逻辑的数据分析、数据挖掘、知识表示、知识完善、知识应用的底层领域应用开发。数据分析时，主要以基于既有知识及相关业务逻辑的特征提取，通过对数据的向上钻取，实现对系统状态空间数据在时间序列上的最大程度的降维与性能评价，并用以支持系统监控与运维管理等；当发生异常状态评价时，可基于特定的知识及业务逻辑，对数据进行向下钻取，实现对系统状态空间数据在时间序列上的最大程度的增维，通过对系统状态空间的可观性来支持辅助决策。数据挖掘时，主要以基于时间序列的统计分析、回归分析、关联分析、分类分析、聚类分析等方法为主，并且需要对所发现的知识特征以及奇异点等进行基于业务逻辑的分析解释，并采用计算机逻辑语言的形式为知识表示，进而将其补充到可供分析应用的知识策略库中。（中间产品及资源消耗）（6）智能船舶实现的亮点是基于用户需求及业务内容的人性化交互接口、信息聚合方式、消息推送服务等顶层应用开发，包括基于人员身份信息的单点登录、访问权限控制等。面向用户的顶层应用开发及其终端设备、平台环境等是支持用户完成特定业务内容的信息化交互接口，是智能船舶的外在表现形式，是用户体验获取与应用评价的直接对象，也是底层应用实现及数据产品消费并表现相应价值的承载主体。（终端产品及价值体现）（7）智能船舶实现的特点是基于接口的通用性、实现上的多样性、建设上的经济性，以及功能性能上的安全性、可靠性、稳定性，还有规模、内容、空间、时间上的扩展、延伸、变更、迁移、异构、演进等。其中，功能、性能的安全性是依靠相对独立的有限开放来实现，尤其是要求快速响应的领域系统或智能化装备，如船舶主机、发电机等的控制主要依靠于本地化的智能模块及控制器；建设上的经济性是通过接口上的通用性和实现上的多样性来保证，并构成为可扩展、变更的基础；空间上的延伸性包括感知层面有效节点的扩展、异构网络接入方式的扩展、传输层面信息隧道的应用与端到端信息镜像的管理等。（一般性特点、要求、关系等）

3顶层规划

3.1概念智能船舶实现的显著特征是智能，是在船舶设计、建造、运用、管理、维修等全寿命周期中将人性化智能化的应用需求实现；并将其集成到相应的终端产品、应用环境、系统平台中；具有友好的交互体验，对船舶系统相关业务的开展具有良好支撑作用。3.2顶层规划体系智能船舶实现的内在本质是对船舶系统及其所属装备相关信息体系的科学规划、正确描述、安全管理、高效使用的应用实现方式。在规划这套信息体系时，需要充分考虑现有的船舶系统，包括总体、船体、轮机、电气以及舾装等特征，能够对船舶系统及其所属装备的相关功能、性能、状态进行准确全面的描述和反映，并以网络服务的形式给出相应的评价分析、趋势分析、诊断分析、决策分析、管理分析或信息支持等。

4体系架构

4.1硬件体系架构与物联网体系的硬件实现相类似，在技术实现上，智能船舶的硬件体系也可切分为多个逻辑平面，可分为现场感知层、异构接入层、基础网络层、平台叠加层、用户接口层、平台环境层。其中，现场感知层主要由开放接口的智能装备及基于现场总线的感知网络、基于光纤的传感网络等组成，如用于船体健康监测的分布式光纤传感网络及其设备终端等；异构接入层主要是指实现对现场感知网络的协议转换并将其接入TCP/IP网络环境的设施设备，包括光纤、以太网、总线和无线接入的各种形式。基础网络层是船舶系统通讯实现的最基本方式，实现形式如以太网、光纤等；平台叠加层主要用于部署数据中心、基础应用服务器、Web应用服务器、加解密服务器、CDN服务器等；用户接口层主要为人性化智能化应用的终端设备，包括计算机工作站、桌面、移动终端等；平台环境层主要是指用以集成或支持终端设备的台体、电源、接入网及其他人性化的设计实现等。其网络拓扑形式可以概括为基于TCP/IP基础网络的泛在接入与无限扩展，包括处于网络前端的现场感知网络、处于网络中端的平台叠加层、处于网络后端的客户终端等。另外，对于岸船协同系统，其还包括数据中心相关内容的镜像迁移与管理等，以及所需的通讯隧道技术的应用。

4.2软件体系架构与计算机网络的应用实现相类似，智能船舶在技术实现上其软件体系可以分为数据采集层、数据分析层、数据管理层、应用层等。其中，数据采集层主要部署于异构网络接入节点并实现相关通讯协议的转换；数据分析层主要部署于专业化的数据分析、处理工作站，其配置有丰富的数据分析策略及相关应用，并可以向数据中心订阅相应的有待分析的数据源；数据管理层主要由数据中心或数据库及其管理工具来实现，实现对有效数据的存储管理、访问控制、消息推送等；应用层主要由分布式应用服务器、Web应用服务器等来提供应用服务，用户可以采用基于富客户端的网络服务或基于瘦客户端的Web服务来获取应用服务。其业务逻辑关系可以简述为：数据采集层主要用以支持底层业务数据的汇聚；数据分析层主要用以专业化的数据分析及领域范围内的数据逻辑解读，其产品输出是可供消费的有效数据、评价、决策等；数据管理层是数据存储、管理、访问、推送的中间层，可以隔离底层应用开发与上层应用开发之间的接口耦合关系，并且简化对海量数据的精准管理与有效控制；应用层是面向用户的网络服务实现，是对有效数据、评价、决策等信息的消费接口，也是网络服务与用户间的交互接口，并可以分为服务端和客户端，其表现层的实现方式还可以细分为MVC开发框架。

4.3标准化接口体系标准化接口体系的基础是模型语言与功能属性描述，表现形式是元数据及其资源库，模型对象库，以及模型对象间发生相互作用时所需的消息应用协议。其中，模型表述所需的元数据是有粒度的，具有自描述、自包含的特点，以及格式化、结构化的特点。模型对象之间的关系必须是面向对象（OO）的和具有实体关系（ER）的。采用元数据，通过可编配、可扩展的方式来结构化地定义各种信息模型的数据类型、组成结构、属性特点、数据格式、单位度量等，能使各种数据类型在其相应组成、属性、格式、度量等的描述与定义方式上高度一致，从而为跨系统集成与信息融合等提供有利条件，并降低数据分析、数据挖掘等的实现成本与运算复杂度，也为数据的存储、查询与使用等管理提供有效的技术手段。元数据信息模型的设计与生成，按照面向复用的原则，在中心数据库及其数据字典的统一环境下，采用自顶向下的细化设计，以及自底向上的编配组合。区别于传统的ER数据库信息模型的设计方法，元数据信息模型通常采用星形模型或雪花模型。这种基于细粒度的元数据信息模型的编配与组合方式，能够在特定的领域主题范围内实现数据库或数据仓库的范式要求，且体现了ER数据库信息模型设计的基本思想。由于领域范围内相应主题关注点的部分交叉，不同主题应用间的多个大粒度的元数据信息模型，会存在一定程度的信息冗余。由于采用在统一环境下的元数据信息模型的设计与生成方法，该部分冗余并不会导致信息在表述上的不一致。相反，其更有助于发现各分系统间的信息关联，有效促进信息融合与系统融合。且能使大粒度的元数据信息模型可以基于此逐渐生成并不断完善。面向对象的实体关系，即对象间接口关系，包括数据接口和功能接口两个部分，并可采用技术元数据与业务元数据分别描述。其在应用实现上可以采用SOAP、JOSN、XML等语言形式来表述。

5主要内容

5.1基于框架体系的设计、采购、建造依托于高可用性的指导智能船舶设计建造的开发框架及标准化的接口体系，总体责任单位就可以对分系统设备商和分系统开发团队形成有效的规约并开展相应的分工、协同，从而实现智能船舶在设计、建设、管理过程中的敏捷化和高效化，并且有效促进各类型装备、设备、设施向该框架体系的靠拢与发展。智能船舶的实施是一项综合性系统工程，在设计之初就应该根据船级社的入级要求从总体、船体、轮机、电气和舾装各专业综合考虑。以智能机舱为例，设计者除了要考虑常规船机舱的设备、系统、布置以及安装外，还应根据规范要求，综合利用状态监测系统所获得的各种信息和数据，对机舱内机械设备的运行状态、健康状况进行分析和评估，用于机械设备操作决策和维护保养计划的制定。对机舱内的主推进发动机、辅助发电用发动机、轴系的运行状态进行监测；根据状态监测系统收集的数据，对机械设备的运行状态和健康状况进行分析和评估；根据分析与评估结果，提出纠正建议，为船舶操作提供决策建议［2］。要实现这一目标，不但需要确定物联网系统的软、硬件框架，同时需要整理出数据采集和控制点的清单。为解决本文1.3节中列出现实的痛点，设计者需要和设备供应商进行充分的沟通和协商，整理出各个设备的数据接口格式、数据类型等。把有数据接口的设备数据利用采集终端转换成标准数据格式上传，设计者同时还应该对没有数据接口的设备增加传感器和采集终端。由于船用设备供应商多样性，这需要采购部门和供应商共同努力，对于相关设备尽量采用标准的数据接口。从短期来看，这些确实是阻碍智能船舶发展的痛点，但从长期来看则是大势所趋。另外，对于像主机遥控、监测报警、阀门遥控和液位遥测等本身就有控制台的设备和系统，应考虑从标准数据接口拿数据，减少或取消控制台，由应用层服务器统一显示和控制，将来甚至可以取消集控室或货控室，由数据监测和设备控制中心取代。

5.2能化感知系统的补充与完善随着船舶安全监测及人居环境评价等相关业务需求的发展，可以建设用以船体健康监测的分布式光纤传感网络及其智能化的设备终端，可以建设用以船体、设备、平台振动或噪声监测的感知网络。

5.3泛在接入的模块化标准化实现对于现场感知层异构网络，其数据定义格式、网络实现形式等的差异性较大，需要采用接口及协议转换模块来实现由底层异构网络向平台性基础网络的接入。采用模块化标准化的接口转换模块，并实现相应转换协议的自定义配置，这将是高效便捷的实现方法及应用模式。

5.4基于策略集的数据分析与补充策略集是对装备系统构成及其内部逻辑的计算机语言表述，这是由装备系统的构成原理、分系统间关系、人员认知水平等先验知识所决定的，对装备功能性能的描述与评价具有非常积极的作用。由于认知水平的发展，以及分系统间关系的变更等，策略集需进行相应补充、完善或调整。

5.5基于相关属性的数据挖掘与解释实现数据挖掘是需要成本的，这就需要采用较为经济高效的分析方法。而基于相关属性的数据挖掘则相对较为容易，对于其所产生的知识特征也较为容易判读和解释，对于有用的知识特征可将其补充到数据分析的策略集中。

5.6顶层应用开发及其终端设备以面向用户和需求拉动的方式来规划设计顶层应用，并且按照人员的领域特性及视角特点来规划信息实现，通过不同的信息聚合方式及上下钻取方式、导航方式等来提供人性化智能化的信息消费及应用服务。

5.7远程监控、诊断、托管等实现智能船舶实现所需的基础设施、网络资源、计算资源、存储资源、软件资源、应用资源等的订购、开发、建设、部署、应用等相对受设计建设时的资金预算、布置空间分配、使用范围及其体系性作用、可复用程度及其成本摊薄、智能化实现的软件能力及等级水平等条件所限制。因此，即使最先进的智能化船舶，其单船智能化程度在实现上也是受限制的，更为专业而复杂的业务功能，如领域性故障分析诊断、路径规划决策、方案优化设计等，需采用服务租用的形式，交付给相应的岸基服务中心来获取。通过相应的隧道通信技术、镜像管理技术等保证岸船间的准实时性和近似同步；相应的监控、诊断、托管等技术实现也是柔性化的，相应物理系统间的关系是自主化的；岸基服务中心的软硬件资源、知识库资源、专家库资源都是最优化的。

5.8特殊应用开发及其业务实现环境（1）船舶安全中心：火灾报警、疏散指示、防火门及防火风闸控制、风机控制、速关阀控制、水喷淋控制、CO2释放报警与控制、船体健康监测、舱室环境监测、船体振动监测等监控系统的开发与应用集成。（2）视情维修监测、决策、保障系统：基于装备系统构成与业务逻辑的故障分析、预警、告警、诊断、评价、决策的装备监控系统的开发与应用集成，以及基于设备维护保养规程的计划性维修提醒、基于设备实时监控与状态性能评价的视情性维修决策、备品件出入库管理及申报管理等智能化的管理软件。（3）完整性、安全性、可靠性能力评价系统：基于船舶系统间接口关系与业务逻辑的模型描述，以及对平台体系内相关能力的评估和体系贡献率的计算，并据此设计的评价推演软件或仿真平台。

5.9用户端无线接入与桌面集成的平台环境包括人性化的移动用户端的无线接入与单点登录方式，以及对工作站形式的桌面应用客户端主机及其显示器等的统一桌面集成，还有所需的网络管控、正常电源、应急电源、接地系统等平台条件、环境条件。这是智能船舶实现人机交互的宏观接口，是增强或改善人机交互体验的一个重要环节。

6集成展示环境

智能船舶集成展示环境的打造引领了未来船舶设计建造与装备使用管理的新方向。船舶系统的设计建造具有典型的集约性，从设计到交付的时间周期相对较短，而所需集成的设备设施却日益增多、日趋先进，以满足不断提高的功能性能要求。与此相比，智能船舶对于智能装备及其标准化接口、通讯协议的要求更严，系统实现的难度和复杂度更高。这就需要有较为成熟、经济、敏捷、高效的指导船舶系统进行装备集成的设计开发框架、标准化接口体系和总体责任单位，并可以采用推的方式来促进智能装备、智能船舶的应用实现。对于具体的船舶项目而言，其总体设计单位、总体施工单位基本具有唯一性，在此基础上引入智能船舶系统集成的总体责任单位可以形成更为专业化、系统化、标准化的业务分工与协同合作，并形成为船舶系统设计建造过程中高效运行推进的一种新形式。基于高安全性、可靠性、稳定性、经济性、可变更性、可扩展性、可演进性的软硬件体系架构，构建人性化智能化的数据分析、消息推送、应用开发、软件部署、配置管理、应用交互、辅助决策、监控管理的平台化应用集成环境，这是满足用户关于设备智能化集约化平台化管理、应对复杂业务场景、新功能新需求可以不断植入、变更实现较为敏捷经济高效的必然趋势与有效途径，并可以由该类型业务需求及其应用实现的不断丰富、完善与发展来拉动智能装备、智能船舶的不断发展。对于需要新造船舶的用户而言，智能船舶的集成展示环境实际上是用户各类型潜在需求及其应用实现的范例性成果展示平台。基于该平台，用户可以获取相关应用实现的感互体验，并对其作用、价值等作出合理评估，进而可用以指导自身的业务需求分析与选择规划，最终以菜单选项的方式完成对相关业务需求及其应用实现的快速配置。总体责任单位则可据此进行基于相关框架体系、标准接口、使用经验、应用范例的项目定制，对内外部产品及其配套厂商等进行合理计划、分配、跟进、管理等；可据此进行基于产品设计制造流程的资源配置、范例复制、软件移植等工作。

7结论

本文以实现智能船舶的应用为关注点，突出了用户需求及关键业务内容的牵引性作用，从顶层规划层面分析其在功能实现上的基本内涵和在技术实现上的主要外延；提出符合智能船舶平台化集成要求的软硬件体系架构及标准化接口体系，该框架可以敏捷经济高效地指导智能船舶相应规划设计、设备订购、船厂施工、分系统调试、大系统集成与信息融合等应用实现；指出用以支持智能船舶应用实现的关键技术及应用内容，确认智能船舶由概念走向实现的主要内容及基本方法；并论述了集成展示环境对于促进智能船舶推广应用的意义及作用。

参考文献：

［1］中国船级社.智能船舶规范［S］.北京：中国船级社，2015：1-39.

［2］龚瑞良，吉雨冠.智能船舶技术和无人驾驶技术研究［J］.船舶，2016（5）：82-87.

智能建造的背景范文第5篇

1测控技术在工业建筑上的应用

工业建筑一般都需要一些桁架结构的厂房、车间，这些的跨度都比较大，一般会采用桁架结构的形式，而由于建筑使用功能的要求，桁架结构的跨度不断增加。由此造成的后果之一就是抗震性能不断减弱。良好的抗震性不仅在这样的桁架厂房、车间中很重要，在航天领域也有着相当重要的地位。对于大跨度的桁架结构振动的研究，在测控技术,尤其是传感器的快速发展的背景下，取得了很大的进步。利用传感器来控制桁架振动的技术逐渐发展成为智能桁架结构，虽然这主要是应用在航空航天领域中的，但是对于其他性质的建筑，也是一个很好的、可以借鉴的方法,在这种结构中所应用的有压电材料、光纤材料等新型材料，而使用范围最为广泛的是压电材料，它所具有的良好性能很适合控制桁架的振动。主要的工作原理就是将桁架振动时产生的变化转变成电能，然后传输到相关的控制部件中进行控制。这样不仅控制地迅速、有效，还没有大的噪声，对声环境污染小。虽然智能桁架结构的发展还不够成熟，在工业建筑上的应用也很有限，但是我认为这是测控技术在工业建筑应用上的一个很好的发展方向，应该引起大家的重视。

2测控技术在高层建筑的应用

比萨斜塔闻名于世，但是如果现实中的高层建筑像比萨斜塔一样存在，我想会有很多人都不敢接近，更不要说在里面生活学习了。因此，在建造高层建筑时，最重要的一个问题就是要保证高层建筑的垂直。这既包括建筑与地面基准的垂直，又包括每一层与每一层之间的垂直，随着高层建筑高度的增加与立面造型的变化，保持垂直的难度也就越来越大，而现在主要是由测控技术来保证建筑的垂直度的，因此对于测控技术的要求、测控技术与建筑的融合要求也就越来越高。在对高层建筑的垂直方向校正这一问题上，运用测控技术时一定要遵守以下几点：首先，要符合相关的规范，这既有国家制定的关于高层建筑本身的指标标准，也有使用相关测控仪器时需要注意的问题；其次，在测量过程中一定要严格，尽量减小误差，要校正精准；最后，要由相关部门进行严格的检测。这几点都要切实保证，才会让测控与施工人员感觉到强制性，才不会发生由于人为失误造成的损失现象。在测控过程中，主要需要测控轴线的垂直，这是基准所在，为了保证轴线没有误差，通常要对地基的承载力进行检测、反复验算，还要进行相应的抗滑移程度、抗倾覆程度进行验算，这些都是缺一不可的，当然，以上所说的只是最基本的测控，真正的建造过程中还会有很多细微之处需要注意。

3测控技术在钢结构建筑中的应用

钢结构由于自身良好的性能被越来越多的运用到建筑结构中，测控技术在钢结构的安装中的应用主要集中在对钢立柱的测控上。测控技术最核心的任务就是要保持立柱轴线的垂直，并且要在立柱上标示出标高线，在安装每一个部件时，都要保证上一步的正确与稳固。在对钢立柱进行了定位轴线放线工作后，要对结果进行检测、验证，校正，要切实保证钢立柱的垂直度，这样才能够控制好钢立柱的扭转和倾斜程度。以上只是针对于建筑行业的三个方面来阐述了测控技术的应用，在整个建筑行业中，无论从施工还是设计，需要用到测控技术的方面还有很多，将测控技术与建筑结合是非常有必要的。