1. 基地成立過程、背景等

在教育部、上海市教委、上海海事大學的領導和支持下，航運仿真技術教育部工程研究中心（以下簡稱“中心”）于2009年9 月獲教育部批準立項，依托上海海事大學運行，并與航運技術與控制工程交通行業重點實驗室共同構成面向全國航運仿真領域技術研究和應用開發的仿真技術工程研究中心。

圖1 “中心”成立論證會

“中心”針對我國航運仿真領域所需的共性技術以及水上智能交通發展中存在的重大技術問題進行研發，對有市場價值的重要科技 成果進行共性技術、關鍵技術的系統集成以及工程化、產業化；為上海國際航運中心建設、航運以及海事管理部門提供政策咨詢與技術支持，為國內外航運企業、高 校和研究院提供航運仿真方面的技術開發、成果轉化、產品測試、咨詢和評估等服務。“中心”承擔的已完成和正在進行的國家、省部級及重大和其它項目400余 項，在航運仿真技術發展戰略、框架、標準、關鍵技術、產品、系統集成以及評價等方面取得了創新性的技術突破，形成了自有知識產權的成套技術成果，多項成果 處于國內領先水平，部分達到國際先進水平，如海難搜救機器視覺系統研究與應用、深水作業的標準和作業方式與安全研究、滬通鐵路大橋通航實船試驗、船舶機艙 全實物仿真系統技術、新能源船舶仿真和應用研究等；先后完成成果轉化和推廣應用10余項，并有特種船和船舶與海洋工程水池項目正在建設中，這些成果加快了 交通運輸行業信息化、智能化建設步伐，為提高我國航運事業安全、有序、暢通、高效、服務和可持續發展提供有力的技術支撐，重視和加快航運仿真技術與相關產 業的發展具有重要的戰略意義。

2.?基地現狀

“中心”建設始終堅持服務國家、地方經濟發展戰略為指導思想，跟蹤行業發展趨勢，積極開展航海科技發展和人才培養基地的建 設，服務于上海國際航運中心建設、交通運輸節能減排戰略，航海教育培訓設備（如VTS模擬器，ECDIS模擬器）研究開發，滿足我國履行STCW公約需 要；研究商船北斗衛星導航技術，促進其在我國商船上的推廣應用；開發新型船舶機艙仿真技術，倡導綠色節能。

“中心”現有員工100人，專職人員60人：正高級職稱13人、副高級職稱26人、中級職稱17人，初級職稱和其他5人。 其中：博士15人、碩士32人、本科13人。為了更好、更快遞完成人才隊伍的建設，“中心”采取了以下的措施：（1）從國內外引進人才成為“中心”建設期 間的工作重點；（2）自身培養的中青年骨干已成為“中心”的中堅力量；（3）充分利用社會資源，流動人員成為“中心”建設不可或缺的要素。在政策、舉措、 經費等方面對人才的引進與培養提供大力支持，三年來共引進優秀人才5人，包括博士4人，高級船長1人。同時，有相當一部分中青年教師成長為學科帶頭人或骨 干教師。據統計，學科組中有1人入選上海市青年科技啟明星人才培養計劃；4人被選為上海海事大學學科帶頭人培養對象，6人被選為上海海事大學骨干教師培養 對象；3人晉升為教授；4人晉升副教授。

“中心”主任是“中心”的主要負責人，由“中心”管理委員會聘任，一般任期4年，可連聘連任。“中心”設主任1人，副主任若干人。建設期間，“中心”主任肖英杰教授，副主任施朝健教授、胡以懷教授。

“中心”主要研究機構和研究方向：

（1）航海仿真技術部：負責建設航海仿真一體化平臺并進行航海仿真技術、智能船舶信息平臺集成技術和海事信息處理與智能決策技術等的產業化方向的研究、開發與成果轉化工作。?

（2）港航仿真評估技術部：負責建設港航仿真評估監控平臺并進行船舶交通流監測、船舶交通事故仿真分析技術、紅外和視頻監測、系泊測量等技術研究、開發與成果轉化工作。

（3）輪機仿真技術部：負責建設輪機模擬器仿真平臺，做為國內外航海院校的輪機工程、海洋工程等學科提供實踐教學平臺和研究交流平臺，為航運及相關企業的實際操作訓練提供培訓基地，提升學術水平，形成一支具有持續發展能力的科研隊伍，開拓輪機學科研究的新方向。

（4）中試基地建設與管理部：建設并管理木蘭航運仿真紀念中心中試基地、中國引航協會/上海港引航站大型船舶模擬操縱中試 基地、航海與船舶工程校外實習基地中試基地和船舶機艙綜合實驗中試基地，并負責航海仿真技術部、港航仿真評估技術部和輪機仿真技術部研發產品或工程方案的 中試工作。

（5）市場推廣部：負責技術推廣與產品的產業化轉化。

（6）中心辦公室：負責“中心”行政、科研及日常事務處理。

圖2、“中心”組織結構圖

3. 基地成立以來突出科研成果

1）海難搜救機器視覺系統技術

以國家863項目和國家自然基金等國家項目為基礎，針對海上搜救任務繁重，搜救現場依靠人眼視覺進行觀察的現狀，避免或緩 解人眼疲勞和視力有限對搜救的影響，研制基于機器視覺的搜救系統，為海上搜救提供一種新的技術裝備，輔助搜救人員在海上不良環境下的目標搜尋，提高海上安 全和人命保障水平。為我國第一個航海領域國家863項目，主要研究多種成像設備采集的圖像信息，分析水上搜救復雜背景的特征和水上弱小目標檢測所存在的困 難，提出針對海上遇難船只或船員的目標檢測方法。開發了基于機器視覺的船舶水尺自動識別和刻度測量方法，使操作人員能夠通過采集船舶水尺圖像數據快速準確 地測定船舶水尺，提高船舶水尺測量的穩定性和精確性，為建立一套便于攜帶，易于使用的船舶水尺自動識別系統奠定理論和方法基礎。本項目的研究成果可提供一 種代替人眼的船舶水尺自動檢測方法，改進傳統檢測方法的不足，可推廣應用在船舶貨運和檢驗檢疫部門，具有較高的經濟社會效益和實用價值。系統樣機由可見光 子系統、紅外子系統、雷達子系統、遙感子系統和控制平臺五個部分組成，如圖3、圖4所示。研究成果可以為水上搜救提供圖像處理分析手段，有效的輔助搜救人 員完成搜救工作，保障生命安全。在該項技術基礎上已完成上海市自然科學基金項目一項（視覺注意機制在水上弱小目標檢測中的關鍵技術研究，課題編 號：08ZR1409300）；已獲批國家自然科學基金青年項目一項（基于多光譜分析和機器視覺的海難搜救目標檢測方法研究，51109128）。

圖3、框架結構圖

圖4、海難搜救機器視覺集成系統

2）大橋防撞安全設施、標準及風險控制關鍵技術

? “中心”對嘉紹大橋和安徽省高等級航道橋群河段防撞安全設施和標準研究，重點研究基于航海仿真技術的船舶撞橋范圍及速度，在大流速環境下航海仿真模擬失控 漂移試驗；基于AIS系統的大橋附近水域的船舶航行規律，對大橋附近水船舶交通流中船舶交通量、船舶速度分布、船舶類型、船舶尺度、船舶航跡分布、船舶習 慣航路及其之間的關系；橋墩船撞風險識別及預測模型，針對大橋橋墩船撞風險分類與統計及風險識別的方法進行研究，如圖5所示。
該項目已取得如下成果：

（1）建立了二維航道模型，模擬船舶航行路線，提出在有效航寬內的最安全航行路線，對航道進行安全性評估，并通過實船試驗對模型進行修正。

（2）基于仿真模型，計算船舶對橋梁結構物的撞擊角度及撞擊力。

（3）通過國內外資料調研，提出了符合我國實際的防撞設施及系列化防撞標準設計，有效保護橋梁結構及船舶的安全。

（4）借助航道橋群河段交通系統主要控制點的檢測技術（傳感器和信號處理）和航道橋群河段交通安全智能管理控制系統（電腦桌面系統），提出航道橋群河段主動報警和預警關鍵技術。

圖5、大橋防撞安全設施、標準及風險控制關鍵技術

3）集裝箱墜海事故仿真系統

集裝箱墜海事故仿真系統通過橫搖角的不斷變化模擬集裝箱船舶在大風浪時的搖擺過程，橫搖角每變化一次，就對集裝箱系固系統 進行一次受力分析，并把受力數據在事故再現系統中顯示出來，再對受力進行校核，如果超出強度，則改變相應集裝箱的顏色，表示該集裝箱墜海，如圖6所示。通 過該方法形象再現集裝箱墜海的過程，可十分方便地找到事故發生的原因，為事故責任的劃分提供依據。

圖6、集裝箱墜海事故仿真系統

?4）紅外和視頻監測技術研究

通過對內河高等級航道橋群河段進行實時視頻監測，分析視頻數據，檢測、識別、跟蹤內河航道內的運動船舶，建立相應的主動預 警模型，對橋區水域的運動船舶通航狀態進行主動預警，為內河橋梁防船撞的主動預警措施提供參考，為橋群水域的通航安全提供技術支持，為水上安全主管部門對 內河橋區水域的通航安全管理提供技術手段。該技術以視頻運動目標檢測算法為核心、AForge.NET工具包為方法開發的橋梁防船撞主動預警技術，通過實 測實驗，能夠針對內河橋區水域環境，有效對橋區水域背景中的運動船舶進行檢測與識別。將視頻圖像與實際場景相結合，建立橋區水域主動預警模型，對橋區水域 中出現的運動船舶進行分析，通過圖像處理預測運動船舶的航行方向，比較運動船舶與橋墩的實時位置關系，給出運動船舶的危險系數，如圖7所示。該研究對內河 橋區水域的通航安全具有實際意義，為內河橋梁防船撞主動預警措施提供了技術參考。??

圖7、高等級航道橋群視頻監控

5）輪機模擬器技術

系統以5600TEU集裝箱船舶機艙為模擬對象，包括Auto Chief Ⅳ主機遙控系統、SSU8810主機安保系統和DGS 8800e電子調速系統，全部功能符合IMO組織和中國海事局對海船船員發證的要求。整套模擬器包括模擬機艙、模擬集控室、模擬駕控室、模擬輪機長室、機 艙管系圖解室和教員監控室。模擬設備有主機機旁操作臺、機艙集中控制臺、船舶電站主配電屏、應急配電屏、輔機監控臺、教員監控臺和17只輔機機旁起動箱。 輪機仿真中心已完成SMSC2010型輪機模擬器的研制開發，并能滿足國家海事局最新頒布的有關輪機模擬器的培訓要求，為廣大用戶提供了良好的輪機培訓， 得到國內外航海院校和海事培訓機構的廣泛認同，產品遍及上海、南京、天津、鎮江、大連、杭州、福州、廣州、海南、寧波、北京、沈陽、丹東、琿春、佳木斯、 合肥、武漢、惠州、秦皇島、濟南等地。

圖8、 輪機模擬器實驗室

圖9、輪機模擬器集控臺

圖10、輪機模擬器大型動態模擬操作屏

6）冷藏物流監控實驗室

?冷藏物流監控實驗室已研發了二元冰真空制備系統，冷藏物流綜合模擬實驗平臺原理圖如圖11所示，該系統為上海市教委批準 立項的技術創新項目，也是國內第一臺擁有自主知識產權的真空制冰裝置。該系統采用真空技術生產國際領先的二元冰，具有結構簡單，制冷供冷效率高，節能環保 等特點。目前，二元冰真空制備系統項目已擁有十多項自主知識產權，并獲得中國國際工業博覽會創新獎。

圖11、冷藏物流綜合模擬實驗平臺原理圖

?7）網上船舶動態監控和海量船舶動態數據挖掘

網上船舶動態監控和統計分析系統，為航運企事業用戶提供一個船舶動態監控和統計分析的公共網絡平臺，為用戶提供便捷直觀的 船舶動態服務，無論用戶身處何處，只要能上網，甚至通過手機上網，即可獲知船舶準確位置，如圖16所示。利用AIS、Inmarsat和北斗衛星技術，用 戶可以在全球范圍內跟蹤船舶動態，向注冊用戶提供如下服務：

• 中國沿海電子海圖物標查找服務（7700多個海圖物標）
• 全球沿海海域AIS船舶動態監控WEB服務（34000多條船舶在線）
• 沿海海域AIS船舶動態監控手機服務（34000多條船舶在線）
• 基于北斗船站的船舶動態監控（適用中印線、中澳線、東北亞航線、東南亞航線等）
• 預抵港船舶聯系信息查詢（17萬多條船舶聯系信息）現已實現技術轉讓。???

圖12、 網上船舶動態監控和海量船舶動態數據挖掘系統

4. 基地建設目標

取得一批具有國際先進水平和國內領先水平的航運仿真領域的科技和產業化成果，提高我國航運仿真的國際競爭力，將中心建設成 了航運仿真技術集成創新和產業孵化基地，提高我國航運仿真領域的國際競爭力；建立研發實驗室以及中試基地；通過學科交叉與融合，建成了國內一流的科研開發 環境，通過項目研發基金，吸引國際、國內科研人員來中心從事研發工作，成為國際合作和交流的平臺；推動高新技術在航運仿真技術的廣泛應用，集聚和培養創新 人才隊伍；初步建成國內一流的、可持續發展的工程研究中心。