“2025滨州科创成果首评·创新解码”系列报道｜滨州职业学院六年攻关为船舶装上“智慧大脑” 货损率降一半

茫茫大海上，一艘满载货物的巨轮正破浪前行。船舱内，传感器实时监测着温湿度、烟雾、货物位移；一旦出现火情隐患，系统在5秒内自动响应；遭遇风浪导致船体倾斜，智能稳性系统即刻启动压载水调节……这一幕并非科幻电影，而是滨州职业学院科研团队历时六年攻关打造的“智护舱安——智能船舱货物保护系统”的真实场景。

全球约八成的货物贸易依赖海运，但传统船舱货物保护手段长期停留在“人工巡检+简单监测”的初级阶段。据行业机构估算，全球船舶货损造成的经济损失高达数十亿美元。如何为远洋货物穿上一件“智能防护衣”？滨州职业学院宗永刚教授团队给出答案：用多模态数据融合技术，为船舶装上会思考的“智慧大脑”。

日前，由该团队完成的 “基于多模态数据融合的船舱货物智能保护关键技术研究” 项目，获评2025年度滨州市科技青年创新成果。这项集成物联网、人工智能、边缘计算等前沿技术的创新成果，将货损率降至3.6%，成为滨州服务海洋强国战略的生动注脚。

向海图强，从“人工巡检”到“智慧护舱”的跨越

习近平总书记指出，“经济强国必定是海洋强国、航运强国”。随着中国船级社《智能船舶规范》深入实施，船舶智能化升级已成为行业必然趋势。

然而，现实却不容乐观。传统保护方式的种种隐患，正严重制约着航运业的可持续发展：人工巡检无法24小时实时监控，简易设备功能单一、误报频发，火灾应急响应迟缓，船体稳性调节依赖人工经验……这一系列短板，导致货损率高达8%以上。

“必须用智能化手段，为船舱货物打造一道全天候‘安全屏障’。”项目负责人宗永刚说。2019年，团队开启向科技要安全的六年攻坚。

回忆研发最艰难的时刻，宗永刚记忆犹新：关键的稳性控制算法曾连续三个月调试失败，船舶在模拟风浪中频繁“失稳”。一次次失败让团队成员几乎怀疑这条路是否走得通。“但在近百次试验中，通过动态优先级调度+模糊自适应PID组合策略，系统终于完成了精准压载调节。”宗永刚感慨，“从‘靠经验’到‘靠算法’，这一步我们走了整整三年。”

三大创新，给船舶装上会思考的“智慧大脑”

如果把智能船舱比作一个生命体，那么高效响应是它的“神经反射”，精准定位是它的“视觉感知”，精准控制则是它的“运动执行”。团队正是从这三个维度入手，为船舶植入了一颗功能完备的“智慧大脑”。

构建系统高效响应新架构。 传统控制系统响应慢、处理能力弱，是制约智能船舱落地的首要瓶颈。团队创新采用FPGA+ARM异构计算架构，依托AXI高速总线实现异构芯片间0.5毫秒级低延迟数据交互，消防报警响应时间仅需8毫秒，较传统PLC方案提升6倍响应速度，完全满足船舶安全系统≤50毫秒的严苛标准。

研发提高事件定位精度新模型。单一传感器数据易受干扰，误报率高。团队自主研发自适应－时空融合模型，通过动态调整多源传感器权重，有效消除单一传感器误差；结合LSTM时序分析与CNN空间特征提取，实现环境参数与突发事件的精准关联。这套模型使货舱进水、火灾等事件的定位准确率高达95%，为货物安全提供了智能化保障。

探索精准保护货物控制算法。面对火灾、进水等紧急场景，多模块协同调度是关键。团队创新采用动态优先级调度机制，在紧急情况下智能分配系统资源，冲突规避成功率超过95%；结合模糊自适应PID控制算法，使火灾响应时间缩短至5秒以内，较传统方法提升60%以上。

以赛促学，青春力量在科研与竞赛中绽放

这项创新成果在第十九届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛中斩获全国三等奖。荣誉背后，是一支跨专业学生科技社团：成员来自航海技术、轮机技术、物联网应用技术、机电一体化等专业。他们从项目研发初期便全程参与，在宗永刚指导下深耕科研、备战竞赛，在“以赛促学、以赛促创”中稳步成长。

“刚加入时我连传感器原理都不懂，经常跟不上进度。”航海技术2023级学生夏梓啟坦言，宗老师便利用课余时间耐心补课，从基础知识点到复杂算法，一步步带着大家入门。

备战竞赛阶段，团队更是日夜打磨。“PPT改了30多版，答辩模拟了几十次，就想把项目讲清楚。”陈佳睿回忆。一次赛前测试中，传感器突然失灵、数据中断，此时距离省赛复赛仅剩3天。在宗永刚的鼓励下，大家分工协作，连续奋战两天两夜，终于排除故障、顺利晋级。

“这段经历让我明白，科研没有捷径。”陈佳睿感慨，从零基础到能独立完成调试，他不仅掌握了专业技能，更懂得了坚持与协作，也坚信职教学子同样能在科创路上发光发热。

“让学生在真实项目中锤炼本领，是职业教育的初心，而学生们的成长与蜕变，正是‘以赛促学、以赛促创’最生动的体现。”宗永刚表示。

从实验室到大海，写在浪花上的应用答卷

科技创新的价值，最终要在风浪中接受检验。

目前，该项目已获授权发明专利16项、其他知识产权15项，发表高水平论文多篇。2024年以来，相关技术通过专利转让和技术开发合同，在山东瑞辰科技、山东迈睿泰海洋科技、滨州欧森海洋科技、中鸿（山东）船舶管理等多家企业实现转化应用，累计产生直接经济效益超过300万元。

应用效果同样令人振奋。装有智能船舱货物保护系统的船舶，货损率从8%以上降至3.6%；冷藏船保鲜效果良好，能耗降低；活体运输船死亡率从4.5%降至3%；船体污水得到有效处理，实现节能减排。实验期间发生多次火灾警告并启动自动消防，有效避免了事故发生。

“该系统在散货船、冷藏船、渔船中应用，货物保护效果显著。”山东瑞辰科技发展有限公司相关负责人反馈。上海兴洋有限公司的应用评价也证实，火灾识别响应时间缩短至5秒，大大提升了船舶安全性。

当前，我国正加快推动现代航运服务业高质量发展。滨州职业学院科研团队历时六年研发的这套智能船舱货物保护系统，不仅能够实时监测货物泄漏、污染物排放，及时预警并启动应急响应，减少对海洋生态的损害，还能通过智能监控减少货物损失和运输延误，确保能源、粮食等战略物资的稳定供应，为海洋强国建设贡献着不可或缺的“滨州力量”。

从黄河之畔到辽阔大海，从实验室的无数次失败到“挑战杯”的领奖台，滨州职业学院用六年光阴，把论文写在浪花之上，把成果刻进船舱深处。这套“滨州造”的智能船舱货物保护系统，正以科技之名，护航每一艘远航的巨轮。

责任编辑：闫晓亮