海事监管新模式 | 智慧舰船三维可视化管理

那年那人 · 发表于海洋技术发展 2022-11-15 22:31:56

前言

跨入新世纪以来，云计算、大数据、人工智能等新一代信息技术正迅猛发展。通过利用新兴技术的优势，使海事业各方通过数据联系在一起，实现复杂问题简单化，隐性成本显性化。开展探索海事监管新模式，同时也催生了新作战思想和作战手段，成为继机械化、数字化后推动新一轮产业变革的强大动力。

应用国产化 Hightopo 自主研发的 HT 产品，全程低代码搭建智慧舰船 3D 可视化管理平台，以大型水面舰艇航空母舰为模型，集成了能源动力、任务执行、防火抗沉、航行状态、综合概览的数据监测和视频监控，汇聚态势感知、风险评估、行动过程控制等因素，实现可靠、可控、精确的全维信息感知运用。

效果展示

船舰综合管理可视化

整体场景采用了轻量化建模形式，对舰船所需的监控区域、周围环境、外观样貌进行高精度建模还原。

现代化舰船的导助航设备主要包含 GPS、雷达、船载 AIS、ECDIS 等电子仪器，在一定程度上满足了舰员的驾驶强度，但在使用过程中往往拘泥于动态水面信息，尤其是在近岸浅水区域航行时，海域的静态信息无法在三维实时监测中为舰员提供易识别环境信息。

选择与地理信息系统（Geographic Information System，GIS）相结合，可为空间信息分析带来新的模式，能直观准确展示舰船的经纬度、艏向角以及航速、水温水深、风向等信息。融合智能感知设备数据，展开对舰船任务进度、能源留存、损管安防等多项关键指标实施综合性可视分析。加强舰船自身安防数据的闭环管理，面对潜在危机予以宏观调控，达到全方位规划、布局、分析和决策的目的。

引擎自带鼠标的缩放、旋转、平移、拉近拉远操作，还可在触屏设备上进行单指旋转、双指缩放、三指平移操作，不必为跨平台的不同交互模式而担忧。

能源动力

舰船动力系统作为核心部分之一，是现代化船舶设备中至关重要的一环，可保证航行安全、船舶动力以及人员的日常生活所需。

选以科技感的线框模式，将航空母舰的机库、动力舱、甲板等部分透明化，方便舰员查看整体布局结构。运用 HT 虚拟仿真技术构建动力舱、锅炉舱等设备的交互，通过连接设备传感器，实时获取舰船设备运行状态、综合电力数据、动力分布信息的动态数据。顺应“绿色船舶”发展潮流，协助舰员提高舰船能效管理。

可视化不仅可以用图像描绘出肉眼所见的对象，也能将设备的信息状态生动展现。运用丰富的可视化图形组件，将水冷泵房、滑油、燃油、空调等系统运行的关键数据直观呈现，同步采集消防风机、近防弹库、热力机房、水泵管道等设备的损管次数、故障时长、故障次数，多重指标浮于 2D 面板两侧，创建多参数实时监测。通过联接船舶各系统之间的数据实时共享，从而更好地保障动力系统的运行质量和运行水平。

加入智能预警分析功能，可了解设备的健康状况，判断设备是否处于稳定状态或呈现恶化趋势，针对超过安全临界值情况立即触发告警装置，提供切实的故障诊断依据。提升事故紧急处置效率和事故应急能力，打通在线监测、远程控制、自主调节的内循环，不但能取代以往复杂的人工巡检流程，还能满足在复杂多变航行的条件下，依旧提供高质量供电需求。

任务执行

航空母舰奠定了海洋霸权对陆上强国的优势，其任务执行是以航空母舰为核心，配备多种舰船，进而形成海上作战群体，可执行多类复杂的作战任务，具备机动和迅速的抗击能力。但对于庞杂繁琐的舰船想获取超精度、大范围、高效率的处理分析数据来说，则需要基于空间、时间、类型等多源数据进行综合研判，进而动态呈现出航空母舰的护航编队信息、任务地图、任务计划及舰载机状态信息。任务地图中可根据需求添置任务执行的运行历程，方便历史回溯和路径跟踪，点击对应事件节点播放过程动画。

运用 HT 引擎强大的渲染功能，将护航编队与航母在不同状态下的行进效果予以真实复现，可 360°全景无盲区实时勘察场景，增强作战指挥控制的质量和效能。点击场景中任意舰船即可查看需求信息，如舰船型号、规格或运维状况。确保形成战备执勤、战略预警、武器装备物资等作战要素的网络化、精细化、一体化。

防火抗沉

防火

搭载自动火灾探测系统，可对船舱内的集中控制室、锅炉舱、坞舱、居住舱、机库等全区域进行 24 小时的态势感知、识别、定位，根据接入既有海量数据的特定指标，基于聚簇、栅格、活动规律等多样化可视分析手段，按需求进行多方位并行分析。

为了完善应急防御流程的标准化，系统可依据监测到的舰船失火状态和喷气燃料可燃气体浓度，对防火门、停止风机、油泵、燃油速关阀等设备采取远程遥控启停。当接收到预警告警异常状况时，系统将自动释放声光报警信号，启动自检诊断功能并对危险区域进行迅速定位，高效协同舰员排查故障，避免火灾的进一步扩大或产生爆炸。

由于舰船火灾的特殊性，三维可视化防火模块还可用于模拟演习，帮助舰员感受真实的火灾场景。HT 支持结合 WebVR 进行展示，通过适配 VR 设备，用户匹配头戴式设备与手柄，实现通过手柄对设备进行抓取、移动等功能，进行沉浸式船舱火灾体验,强化舰员对船舱火势规律的认知水平，弥补当前火灾演练中无法进行大规模场景模拟的不足。

抗沉

舰船的不沉性是象征舰船生命力的重要指标，是在舱室破损浸水后仍然具备足够的稳性和浮性，保证漂浮于水面的固有能力。

在原有舰船结构防沉的基础上有机结合 3D 可视化，往往防沉管理工作能达到事半功倍的效果。匹配智能探测器，即可满足燃油舱、滑油舱、喷气燃料舱、淡水舱等液舱液位在线查看。

针对舰船多种装载状态下的纵横倾角度、舰船艏、艉吃水、平均吃水等形态，系统设有自主分析预判、异常报警、智能识别功能。当舰船发生破损时，将依据抗沉措施，采取遥控关闭水密区域边界及通道上的水密关闭装置，支撑舰员完成堵漏、支撑、排水、平衡和扶正负初稳度，保持舰船的浮力和稳性。

航行状态

传统的航道信息多以二维静态为主要表现形式，监测数据量级庞大且信息筛选分析也相对分散，导致在理解性、直观性方面存有较大局限性。

为避免出现数据缺失或冗余现象，HT 结合 GIS 地图，根据经纬度信息、水下地形、水流流态、风速风向等环境要素，构造点-线-面-体的三维动态航行地理环境。运用视景中的导助航设施帮助判定本船位置方向，进而弥补在能见度不良条件下相对位置感的缺失或动态感知陌生水域水文信息。实现加速获取位置感知及外界交通环境，优化作业效率，满足航行环境的全面可视化。

HT for Web GIS 产品意在解决用户 GIS 类项目的实现，减少用户对 GIS 的学习和投入成本。结合 HT 强大的可视化引擎技术，实现不同的地图瓦片数据、倾斜摄影实景、三维精细化人工建模模型、POI 等数据的叠加展示。颠覆传统的 GIS 系统的开发，让开发变得更加便捷，数据更直观，展现更多样化。

总结

智能船舶以大数据为基础，结合数据分析、远程遥控技术展开实时数据传输汇集，再由数据可视化技术将图文视景一屏集合复现。Hightopo 可视化促成了舰船检测、抢修、管理应用过程中的集约、高效、可控需求，以增强海域感知能力为抓手，打通舰船运行的监管盲区，安全监管设施的薄弱环节，推进各环节信息共享、横向协作，赋能新时代船舶智能发展、平安发展、高效发展、绿色发展，为我国海洋强国战略提供更加强有力的海事服务。

HT 可视化支持 2D 、3D 融合贯通展示各类数据，叠加视频融合、BIM、GIS 等技术，深度融合工业生产、电力能源、轨道交通、城市园区各个行业，不断积累完善产品，顺应市场数字化转型的大势所需，助推产业高质量发展。

更多行业应用实例可以参考图扑软件官网案例链接：图扑软件 - 构建先进 2D 和 3D 可视化所需要的一切

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