1. 基地成立过程、背景等
在教育部、上海市教委、上海海事大学的领导和支持下，航运仿真技术教育部工程研究中心（以下简称“中心”）于2009年9 月获教育部批准立项，依托上海海事大学运行，并与航运技术与控制工程交通行业重点实验室共同构成面向全国航运仿真领域技术研究和应用开发的仿真技术工程研 究中心。
图1 “中心”成立论证会
“中心”针对我国航运仿真领域所需的共性技术以及水上智能交通发展中存在的重大技术问题进行研发，对有市场价值的重要科技 成果进行共性技术、关键技术的系统集成以及工程化、产业化；为上海国际航运中心建设、航运以及海事管理部门提供政策咨询与技术支持，为国内外航运企业、高 校和研究院提供航运仿真方面的技术开发、成果转化、产品测试、咨询和评估等服务。“中心”承担的已完成和正在进行的国家、省部级及重大和其它项目400余 项，在航运仿真技术发展战略、框架、标准、关键技术、产品、系统集成以及评价等方面取得了创新性的技术突破，形成了自有知识产权的成套技术成果，多项成果 处于国内领先水平，部分达到国际先进水平，如海难搜救机器视觉系统研究与应用、深水作业的标准和作业方式与安全研究、沪通铁路大桥通航实船试验、船舶机舱 全实物仿真系统技术、新能源船舶仿真和应用研究等；先后完成成果转化和推广应用10余项，并有特种船和船舶与海洋工程水池项目正在建设中，这些成果加快了 交通运输行业信息化、智能化建设步伐，为提高我国航运事业安全、有序、畅通、高效、服务和可持续发展提供有力的技术支撑，重视和加快航运仿真技术与相关产 业的发展具有重要的战略意义。
2. 基地现状
“中心”建设始终坚持服务国家、地方经济发展战略为指导思想，跟踪行业发展趋势，积极开展航海科技发展和人才培养基地的建 设，服务于上海国际航运中心建设、交通运输节能减排战略，航海教育培训设备（如VTS模拟器，ECDIS模拟器）研究开发，满足我国履行STCW公约需 要；研究商船北斗卫星导航技术，促进其在我国商船上的推广应用；开发新型船舶机舱仿真技术，倡导绿色节能。
“中心”现有员工100人，专职人员60人：正高级职称13人、副高级职称26人、中级职称17人，初级职称和其他5人。 其中：博士15人、硕士32人、本科13人。为了更好、更快递完成人才队伍的建设，“中心”采取了以下的措施：（1）从国内外引进人才成为“中心”建设期 间的工作重点；（2）自身培养的中青年骨干已成为“中心”的中坚力量；（3）充分利用社会资源，流动人员成为“中心”建设不可或缺的要素。在政策、举措、 经费等方面对人才的引进与培养提供大力支持，三年来共引进优秀人才5人，包括博士4人，高级船长1人。同时，有相当一部分中青年教师成长为学科带头人或骨 干教师。据统计，学科组中有1人入选上海市青年科技启明星人才培养计划；4人被选为上海海事大学学科带头人培养对象，6人被选为上海海事大学骨干教师培养 对象；3人晋升为教授；4人晋升副教授。
“中心”主任是“中心”的主要负责人，由“中心”管理委员会聘任，一般任期4年，可连聘连任。“中心”设主任1人，副主任若干人。建设期间，“中心”主任肖英杰教授，副主任施朝健教授、胡以怀教授。
“中心”主要研究机构和研究方向：
（1）航海仿真技术部：负责建设航海仿真一体化平台并进行航海仿真技术、智能船舶信息平台集成技术和海事信息处理与智能决策技术等的产业化方向的研究、开发与成果转化工作。
（2）港航仿真评估技术部：负责建设港航仿真评估监控平台并进行船舶交通流监测、船舶交通事故仿真分析技术、红外和视频监测、系泊测量等技术研究、开发与成果转化工作。
（3）轮机仿真技术部：负责建设轮机模拟器仿真平台，做为国内外航海院校的轮机工程、海洋工程等学科提供实践教学平台和研究交流平台，为航运及相关企业的实际操作训练提供培训基地，提升学术水平，形成一支具有持续发展能力的科研队伍，开拓轮机学科研究的新方向。
（4）中试基地建设与管理部：建设并管理木兰航运仿真纪念中心中试基地、中国引航协会/上海港引航站大型船舶模拟操纵中试 基地、航海与船舶工程校外实习基地中试基地和船舶机舱综合实验中试基地，并负责航海仿真技术部、港航仿真评估技术部和轮机仿真技术部研发产品或工程方案的 中试工作。
（5）市场推广部：负责技术推广与产品的产业化转化。
（6）中心办公室：负责“中心”行政、科研及日常事务处理。
图2、“中心”组织结构图
3. 基地成立以来突出科研成果
1）海难搜救机器视觉系统技术
以国家863项目和国家自然基金等国家项目为基础，针对海上搜救任务繁重，搜救现场依靠人眼视觉进行观察的现状，避免或缓 解人眼疲劳和视力有限对搜救的影响，研制基于机器视觉的搜救系统，为海上搜救提供一种新的技术装备，辅助搜救人员在海上不良环境下的目标搜寻，提高海上安 全和人命保障水平。为我国第一个航海领域国家863项目，主要研究多种成像设备采集的图像信息，分析水上搜救复杂背景的特征和水上弱小目标检测所存在的困 难，提出针对海上遇难船只或船员的目标检测方法。开发了基于机器视觉的船舶水尺自动识别和刻度测量方法，使操作人员能够通过采集船舶水尺图像数据快速准确 地测定船舶水尺，提高船舶水尺测量的稳定性和精确性，为建立一套便于携带，易于使用的船舶水尺自动识别系统奠定理论和方法基础。本项目的研究成果可提供一 种代替人眼的船舶水尺自动检测方法，改进传统检测方法的不足，可推广应用在船舶货运和检验检疫部门，具有较高的经济社会效益和实用价值。系统样机由可见光 子系统、红外子系统、雷达子系统、遥感子系统和控制平台五个部分组成，如图3、图4所示。研究成果可以为水上搜救提供图像处理分析手段，有效的辅助搜救人 员完成搜救工作，保障生命安全。在该项技术基础上已完成上海市自然科学基金项目一项（视觉注意机制在水上弱小目标检测中的关键技术研究，课题编 号：08ZR1409300）；已获批国家自然科学基金青年项目一项（基于多光谱分析和机器视觉的海难搜救目标检测方法研究，51109128）。
图3、框架结构图
图4、海难搜救机器视觉集成系统
2）大桥防撞安全设施、标准及风险控制关键技术
“中心”对嘉绍大桥和安徽省高等级航道桥群河段防撞安全设施和标准研究，重点研究基于航海仿真技术的船舶撞桥范围及速度，在大流速环境下航海仿真模拟失控 漂移试验；基于AIS系统的大桥附近水域的船舶航行规律，对大桥附近水船舶交通流中船舶交通量、船舶速度分布、船舶类型、船舶尺度、船舶航迹分布、船舶习 惯航路及其之间的关系；桥墩船撞风险识别及预测模型，针对大桥桥墩船撞风险分类与统计及风险识别的方法进行研究，如图5所示。
该项目已取得如下成果：
（1）建立了二维航道模型，模拟船舶航行路线，提出在有效航宽内的最安全航行路线，对航道进行安全性评估，并通过实船试验对模型进行修正。
（2）基于仿真模型，计算船舶对桥梁结构物的撞击角度及撞击力。
（3）通过国内外资料调研，提出了符合我国实际的防撞设施及系列化防撞标准设计，有效保护桥梁结构及船舶的安全。
（4）借助航道桥群河段交通系统主要控制点的检测技术（传感器和信号处理）和航道桥群河段交通安全智能管理控制系统（电脑桌面系统），提出航道桥群河段主动报警和预警关键技术。
图5、大桥防撞安全设施、标准及风险控制关键技术
3）集装箱坠海事故仿真系统
集装箱坠海事故仿真系统通过横摇角的不断变化模拟集装箱船舶在大风浪时的摇摆过程，横摇角每变化一次，就对集装箱系固系统 进行一次受力分析，并把受力数据在事故再现系统中显示出来，再对受力进行校核，如果超出强度，则改变相应集装箱的颜色，表示该集装箱坠海，如图6所示。通 过该方法形象再现集装箱坠海的过程，可十分方便地找到事故发生的原因，为事故责任的划分提供依据。
图6、集装箱坠海事故仿真系统
4）红外和视频监测技术研究
通过对内河高等级航道桥群河段进行实时视频监测，分析视频数据，检测、识别、跟踪内河航道内的运动船舶，建立相应的主动预 警模型，对桥区水域的运动船舶通航状态进行主动预警，为内河桥梁防船撞的主动预警措施提供参考，为桥群水域的通航安全提供技术支持，为水上安全主管部门对 内河桥区水域的通航安全管理提供技术手段。该技术以视频运动目标检测算法为核心、AForge.NET工具包为方法开发的桥梁防船撞主动预警技术，通过实 测实验，能够针对内河桥区水域环境，有效对桥区水域背景中的运动船舶进行检测与识别。将视频图像与实际场景相结合，建立桥区水域主动预警模型，对桥区水域 中出现的运动船舶进行分析，通过图像处理预测运动船舶的航行方向，比较运动船舶与桥墩的实时位置关系，给出运动船舶的危险系数，如图7所示。该研究对内河 桥区水域的通航安全具有实际意义，为内河桥梁防船撞主动预警措施提供了技术参考。
图7、高等级航道桥群视频监控
5）轮机模拟器技术
系统以5600TEU集装箱船舶机舱为模拟对象，包括Auto Chief Ⅳ主机遥控系统、SSU8810主机安保系统和DGS 8800e电子调速系统，全部功能符合IMO组织和中国海事局对海船船员发证的要求。整套模拟器包括模拟机舱、模拟集控室、模拟驾控室、模拟轮机长室、机 舱管系图解室和教员监控室。模拟设备有主机机旁操作台、机舱集中控制台、船舶电站主配电屏、应急配电屏、辅机监控台、教员监控台和17只辅机机旁起动箱。 轮机仿真中心已完成SMSC2010型轮机模拟器的研制开发，并能满足国家海事局最新颁布的有关轮机模拟器的培训要求，为广大用户提供了良好的轮机培训， 得到国内外航海院校和海事培训机构的广泛认同，产品遍及上海、南京、天津、镇江、大连、杭州、福州、广州、海南、宁波、北京、沈阳、丹东、珲春、佳木斯、 合肥、武汉、惠州、秦皇岛、济南等地。
图8、 轮机模拟器实验室
图9、轮机模拟器集控台
图10、轮机模拟器大型动态模拟操作屏
6）冷藏物流监控实验室
冷藏物流监控实验室已研发了二元冰真空制备系统，冷藏物流综合模拟实验平台原理图如图11所示，该系统为上海市教委批准 立项的技术创新项目，也是国内第一台拥有自主知识产权的真空制冰装置。该系统采用真空技术生产国际领先的二元冰，具有结构简单，制冷供冷效率高，节能环保 等特点。目前，二元冰真空制备系统项目已拥有十多项自主知识产权，并获得中国国际工业博览会创新奖。
图11、冷藏物流综合模拟实验平台原理图
6）网上船舶动态监控和海量船舶动态数据挖掘
网上船舶动态监控和统计分析系统，为航运企事业用户提供一个船舶动态监控和统计分析的公共网络平台，为用户提供便捷直观的 船舶动态服务，无论用户身处何处，只要能上网，甚至通过手机上网，即可获知船舶准确位置，如图16所示。利用AIS、Inmarsat和北斗卫星技术，用 户可以在全球范围内跟踪船舶动态，向注册用户提供如下服务：
- 中国沿海电子海图物标查找服务（7700多个海图物标）
- 全球沿海海域AIS船舶动态监控WEB服务（34000多条船舶在线）
- 沿海海域AIS船舶动态监控手机服务（34000多条船舶在线）
- 基于北斗船站的船舶动态监控（适用中印线、中澳线、东北亚航线、东南亚航线等）
- 预抵港船舶联系信息查询（17万多条船舶联系信息）现已实现技术转让。
图12、 网上船舶动态监控和海量船舶动态数据挖掘系统
4. 基地建设目标
取得一批具有国际先进水平和国内领先水平的航运仿真领域的科技和产业化成果，提高我国航运仿真的国际竞争力，将中心建设成 了航运仿真技术集成创新和产业孵化基地，提高我国航运仿真领域的国际竞争力；建立研发实验室以及中试基地；通过学科交叉与融合，建成了国内一流的科研开发 环境，通过项目研发基金，吸引国际、国内科研人员来中心从事研发工作，成为国际合作和交流的平台；推动高新技术在航运仿真技术的广泛应用，集聚和培养创新 人才队伍；初步建成国内一流的、可持续发展的工程研究中心。