船舶通信导航设备配套综合设计分析

2011-03-31李国荣

船电技术 2011年11期

李国荣

（中国外运长航金陵船厂设计公司，南京 210015）

1 引言

船舶通信导航是个既古老而又现代的领域。从最早的指南针作为船舶最早的导航设备，莫尔斯电报作为船舶上的与地面进行联系的通信手段到目前的一人桥楼综合导航系统、FLEET BROAD BAND 和VSAT宽带海事卫星系统，经历了技术上不断的革新和发展。当前通信导航设备向着集成化，网络化，综合化方向发展，一人桥楼的设计越来越被广泛应用。近几年船舶通导的新规范主要集中在导航雷达，电子海图，值班报警和综合报警系统等桥楼主要设备的技术性能更新和配备上。同时，在随着卫星通信技术的不断发展，利用先进的通信系统，LRIT实现了陆地对船舶实时位置的监测。E-导航系统，逐步实现陆地海洋信息一体化。非规范强制要求的FLEET BROAD BAND 和VSAT更是实现了船舶宽带网络，使船舶上接收卫星电视，电视电话会议等与陆地的实时联系变成了可能。

本文就目前已经生效或即将强制生效的几个船舶通讯导航设备的规范进行介绍和分析。

2 雷达、导航显示规范和配套设计

2008年7月1日以后安装的所有雷达以及显示器其主要内容必须包含：雷达最小显示直径、最小显示尺寸、自动目标探测能力、最小捕获雷达目标能力、最小启用和停用AIS目标数量、较强目标探测性能、在手册上预与标注探测能力、ARPA和AIS标识的变化、传感器信息的统一规定、报警显示方式等。

雷达，导航显示的规范的更新和设备的配备要求已经于2008年开始执行，新规范对于厂家雷达性能的更新，维护保养，以及AIS接口和符号上都做出了更加高的性能要求，和更加规范的统一。雷达作为船舶的“眼睛”一直是导航设备的核心和灵魂，IMO对于雷达性能不断提出更高的要求以确保船舶的安全航行。而AIS作为雷达的重要辅助导航设备可以更加精确的提供其他船舶的位置和相关信息，使对其他船舶目标的识别更加准确清晰。为船舶避碰起到了重大的作用。新规范主要对于雷达厂家提出了更高的性能要求，对于雷达系统的船厂配套设计本身没有新要求，但是由于电子海图的强制配置，这样雷达的配套设计除了考虑原来传统的罗经、GPS、计程仪、测深仪、AIS、VDR接口以外，还必须考虑与电子海图的接口。同时，现在世界主流厂家纷纷推出了CHART RADAR(海图雷达)，这样雷达和海图一体化，在系统设计上必须考虑雷达和海图的兼容性，以便实现海图雷达和雷达OVERLAY(叠加)功能。在配套选型时通常建议采用一个品牌的产品。

3 远程识别目标系统（LRIT）规范和配套设计

2008年12月31日以后建造的船舶必须具有远程识别目标系统（LRIT）功能证书，其主要内容包含：发射数据，MMSI和船舶位置将每6个小时发送一次。远程识别目标系统，大多数通信导航设备厂家原有的INMARSAT-C带或者升级后带有该功能，因此该功能也多将集成于原有卫星通信C站系统内部。在系统设计配置时需要增加该项目功能，对于生产厂家和船厂的配套设计而言并不复杂，基本集成于原来卫星通信C站中。通过每6小时的船舶位置更新，使陆地上可以实时监测船舶的航行位置。但是对于船舶的管理和航行安全确有很大意义。小成本地实现了陆地对船舶实时监测；被称为远距离的AIS系统。

4 桥楼航行值班报警系统规范和配套设计

2011年7月1日以后建造的大于150总吨以上的货船和所有尺度的船舶必须配备桥楼航行值班报警系统，根据据桥楼值班报警系统（BNWAS）的性能标准，其主要内容包含：驾驶位置安装主单元、复位装置若干和办公区域和公共场所报警板等。

桥楼航行值班报警系统是新设备的配备，设计时需要特别考虑。虽然该类设备在规范未强制执行前也有，但是强制执行后，设备的性能标准和配备要求都有了很大的变化和提高。BNWAS系统按照普通船舶规范强制要求需要配备的是桥楼航行值班报警系统，而非航行设备报警系统。往往这两个系统容易混淆，值班报警系统是作为监督船员值班功能，需要船员在值班时间定时进行按钮复位操作，否则将会输出报警以防止值班船员玩忽职守，打瞌睡等，如果值班人员未能及时响应，该系统可以立即向船长或者其他被授权人员发出报警。而航行设备报警则是导航设备故障的综合报警系统，可以接入多种航行设备，当设备出现故障时会输出报警到该综合报警系统，以便船员及时方便的统一处理设备报警。

当然，这两个系统可以进行组合，但是需要注意的是普通船舶只要满足值班报警，但是在某些船级社的一人桥楼配置中，必须要有航行设备综合报警功能，一人桥楼对于自动舵以及TCS有要求能自动激活航行值班报警的功能，因此在配置上要特别注意。

目前很多航行设备报警将集成于电子海图和CONNING(桥楼综合显示器)中。对于DNV最新的一人桥楼要求，不但需要设备输出报警信号到航行设备综合报警系统中，而且要能够在该系统中显示具体的故障现象（例如：GPS设备有报警，而且要显示 GPS是天线损坏，还是电源出了问题，还是显示器的问题）。这不但给导航设备提出了更高的报警的要求（设备需要有自身分析系统，能够识别故障点），而且对于航行设备综合报警系统，以前只是接收触点信号的简单报警信号，而目前需要接收有语句格式的NEMA数字信号。在船厂的系统设计中必须根据不同船级社以及不同的一人桥楼符号来配置适合的报警系统。

5 电子海图系统规范和配套设计

下列要求的船舶，必须要配备电子海图：2012年 7月 1日以后建造的 500总吨以上的客船和3000总吨以上的油轮；2013年7月1日以后建造的 10000总吨的货轮；2014年7月1日以后建造的 3000总吨以上的货轮。

新规范对于电子海图的性能和证书有了更高和严格的要求，设计时按照船舶建造时间特别考虑。电子海图显示与信息系统作为航行信息系统可以替代纸质海图，显示包括电子海图、全球定位、雷达、罗经、测深仪、AIS等集成实时定位信息，在紧急状态下发出报警。

电子海图的系统配置首先在数量上未要求必须双套配备，一套电子海图可以符合新规范要求，只是要求有备份，纸海图也可作为电子海图的备份。当然如果船东要实现无纸化，必须要配置两套独立的电子海图，分显示器等不可以作为备份。针对有一人桥楼符号的船舶，配置仍然还需要遵循特别要求。如DNV一人桥楼必须要配备两套独立的电子海图作为备份，而ABS的一人桥楼认可带操控键盘的分显示器可以作为主电子海图的备份（当然同时需要配置纸质海图）。

电子海图接口非常复杂而且数量非常之多，这也是电子海图配套设计中的重点和难点。通常电子海图几乎需要和所有的导航设备具有接口包括，GPS，NAVTEX,计程仪，测深仪，风速风向仪，VDR，AIS，电罗经，雷达，自动舵。带综合显示仪的电子海图还需要有很多机舱模拟信号的输入。因此根据输入要求不同，需要配置不同类型和数量的接口装置。

同时电子海图与雷达的接口将涉及到雷达图像叠加功能，即在电子海图上显示叠加的雷达图像，以便船员在海图上可以看到雷达的图像来分析其他船舶和障碍物的位置。该功能的实现需要雷达和海图的图像软件速率等相互兼容，具有较高的专业性。在系统设计中配置不同品牌设备的时候需要特别注意。另外，电子海图和自动舵的接口也是非常特殊和重要的，特别是在综合桥楼要求的船舶中，电子海图和自动舵软件的兼容性和是否有TCS证书，将成为TCS（航迹控制系统）系统设计的考虑重点。

6 一人桥楼指导规范和配套设计

一人桥楼指导原则在2009年完成，驾驶室报警管理将成为 2009年的一人桥楼指导原则的一部分，新的驾驶室设备和系统布置集成的指导原则将需要认可后运用。

随着目前船舶现代化的发展，一人桥楼的导航桥楼设计越来越多的被广泛运用于各船舶，各船级社按照新的规范要求又在近两年进行一人桥楼符号船舶通信导航设备的性能和配置更新。IBS一人桥楼的指导规范不但提高了性能要求和配置，而且不断细化，可以使船舶的导航设备设计有章可循，逐步实现系统化，规范化，模块化。虽然目前还没有正式出现国际上统一的一人桥楼指导规则，但是随着 NAV54会议上对 IBS的提出，相信不久将来，新的IBS指导规则必将出台。IBS的指导规则对于船舶通信导航设备的系统设计具有重大意义和深远影响，因为IBS不仅是对于设备的配置数量和性能要求，更是对驾驶室的布置提出了全面的位置和视线要求，这种规范的意义将逐步改变船舶通信导航设备非常散杂，配置变化多，缺乏系统化，规范化，模块化的弊端。这样给船厂的系统设计工作提供了规范的依据。逐步改变目前不同船型，不同船级社甚至不同船东都有很大的通信导航设备配置和布置的变化，耗费了大量的设计时间和工程时间。IBS一人桥楼的规范将大大提高系统设计效率。