成果编号：1644

完成单位：中交一航局第一工程有限公司、中交第一航务工程局有限公司

登记编号：CAPE-CXCG-2024-G-1 

登记年份：2024年

发布时间：2024-07-17

成果主要完成人：张文海、安秀山、刘玉宝、李亮、刘明、刘均良、李立、苏义如、刘国娜、张京

一、成果项目背景

随着我国海洋工程、港口基建、海上风电、跨海桥梁等重大涉水工程高速发展，超大型海上打桩作业逐步向深水化、大型化、高精度、高安全、高效率方向升级。海上施工环境复杂多变，风浪、洋流、潮汐等不确定因素多，传统打桩船普遍存在设备监测分散、数据孤岛严重、作业姿态可控性差、安全预警滞后、施工质量难以追溯、船务管理智能化程度低等行业痛点。

传统船舶管理模式多依赖人工经验操控，各设备子系统独立运行、数据不通、联动性弱，难以满足超大型海上桩基工程高精度定位、高安全性作业、全过程质量管控、数字化溯源的现代化施工要求。针对以上行业难题，项目团队自主研发超大型打桩船“一航津桩”数智化综合管理系统，通过软硬件一体化研发、多系统融合集成、智能感知与自动控制技术落地，全面革新大型海上施工船舶的运维管控、施工管控、安全管控模式，填补了超大型打桩船全业务智能化综合管控的技术空白。

二、核心研发内容与系统功能

本成果面向140米级超大型打桩船作业场景，自主研发集设备状态监控、安全风险预警、智能运转调控、船务实时监测、施工全过程管控、工程质量追溯于一体的数智化综合管控平台，打通船舶设备、航行、施工、安全、通信、视频、机电设备等全维度数据链路，实现船舶运维与海上桩基施工的数字化、可视化、智能化、精准化管理。

1、多维度环境感知与船舶安全预警系统

针对海洋工况瞬息万变的特点，系统搭载高精度气象、水文、环境感知模块，实时采集海上风力、海浪、洋流、潮汐等环境数据，结合船舶实时运行参数构建智能预警模型。可提前识别恶劣海况作业风险，动态指导船舶施工调度、作业启停与姿态调整，彻底解决传统海上施工环境预判滞后、安全管控被动的问题，大幅提升海上施工安全冗余。

2、全场景船舶智能感知与姿态精准调控体系

本次研发实现国内同类打桩船领先的全方位智能感知能力，首次实现船舶航行轨迹智能控制、船位与首向精准感知、船体运动状态实时监测、电站功率智能预判、舵桨推力精准调控。针对海上打桩高精度施工需求，系统可实时采集船舶浮态、桩架角度、设备姿态等核心参数，依托预设智能算法，自动完成姿态纠偏、参数适配或作业优化建议推送，彻底解决海上风浪干扰导致的打桩精度偏差问题，保障桩基施工高标准精度要求。

3、全船数据融合与一体化通信链路搭建

项目构建高效、稳定、畅通的全船网络通信体系，整合沉桩施工、船位定位、船体浮态、液压系统、机舱设备、视频监控、航行数据等全维度业务数据，实现全船关键设备运行状态集中监测、数据自动分析、异常智能研判、信息统一发布、多媒体协同通信。彻底打破传统船舶各子系统数据孤立、信息不通、管控分散的弊端，实现船舶运行数据一体化、管理集中化、调度协同化。

4、施工全过程管控与质量追溯体系

系统嵌入施工全流程管控模块，覆盖桩基施工前期筹备、作业过程监测、设备运行管控、施工参数记录、异常问题闭环整改、竣工数据归档全链条管理。所有施工数据、设备运行数据、环境参数、操作记录全程自动留存、可查可溯，构建海上桩基工程数字化质量追溯体系，有效规范施工流程、规避人为操作偏差、保障工程施工质量标准化、规范化。

三、项目创新亮点

1、软硬件自主可控，实现超大型打桩船数智化管控国产化

整套综合管理系统为完全自主研发，核心算法、控制逻辑、数据架构均实现自主可控，适配140米级超大型打桩船复杂海上作业工况，摆脱传统船舶依赖进口控制系统的局限，具备极强的行业适配性与技术创新性。

2、多业务系统深度融合，构建一体化智能管控新模式

打破传统船舶监控、施工管理、安全管理、设备运维分割式管理模式，将状态监测、安全预警、智能控制、施工管控、质量追溯、船务调度多业务高度融合，实现设备联动、数据互通、业务协同，构建全新的大型海上工程船舶智慧管理体系。

3、具备动态环境自适应作业能力

依托实时环境感知与船体姿态智能调控技术，船舶可根据海上工况动态自适应调整作业状态，有效抵消风浪流干扰，大幅提升复杂海况下的施工稳定性、精准度与作业安全性，拓展了大型打桩船的海上作业适配场景与施工窗口期。

四、成果应用成效

通过“一航津桩”超大型打桩船综合管理系统落地应用，彻底升级了大型海上桩基施工船舶的运维管理模式与施工管控水平，实现船舶各子系统高效协同运转，设备运行稳定性、施工智能化水平、数据应用能力全面提升。

在施工效率层面，系统智能调控、精准定位、自动纠偏功能有效减少施工偏差、降低返工概率、压缩作业周期，显著提升海上桩基施工整体效率；在安全管控层面，全方位环境感知、状态监测与提前预警能力，有效规避恶劣海况、设备异常、姿态偏移引发的安全风险，大幅提升船舶作业安全性；在运维管理层面，全船数据集中管控、智能分析，实现设备故障早发现、早预判、早处置，降低船舶运维成本、延长设备使用寿命。

同时，数字化施工追溯体系实现工程质量全程可查、可溯、可管，为海上重大基建工程质量管控、标准化施工、精细化管理提供了强有力的技术支撑，全面提升超大型海上施工船舶的运行经济性、安全性与智能化水平。

五、成果推广价值

本成果针对大型、超大型海上打桩船行业共性技术难题，研发形成一套成熟、稳定、可复制、可推广的数智化综合管理解决方案，广泛适用于海上风电桩基施工、港口航道基建、跨海桥梁工程、海洋油气平台基础施工等各类海洋工程场景。

成果有效解决了传统海上工程船舶智能化程度低、数据碎片化、施工精度差、安全管控弱、质量追溯难等行业痛点，为海洋工程船舶智能化升级、设备数字化运维、施工精细化管控、安全标准化管理提供了成熟的实践范例，对推动我国海洋工程装备智能化、高端化、国产化发展具有重要的示范意义与广阔的行业推广价值。