灯浮标遥测遥控系统浅析

杜育军

（交通运输部北海航海保障中心 青岛航标处，山东 青岛 266000）

0 前言

近年来，随着港口建设迅猛发展，新航道不断开拓，与之配套提供助航保障的航标数量也迅速增加。就目视航标来说，灯浮标是最重要也是数量最多的助航标志，灯浮标就像高速路两边的路灯，在茫茫大海上清晰地标示出船舶航道，指引船舶沿安全通道航行。因此，如何监测灯浮标正常发挥助航效能是航标遥测遥控系统必须解决的问题。本文探讨了建设灯浮标遥测遥控系统的侧重点，并介绍了两种目前普遍使用的灯浮标遥测遥控方式。

1 灯浮标遥测遥控系统设计理念

1.1 位置监控最重要

灯浮标能为船舶提供准确的航道信息，前提条件是灯浮标在海上的位置准确，此位置由航标配布工程确定，事先经过了详细论证，然后由海图发布机构发布，提供给航海者使用。虽然目前船舶有多种定位手段，比如GPS、雷达等，但是灯浮标作为目视航标，在茫茫大海上带给航海者的是“眼见为实”的安全感。不同的浮标类型标示的位置信息亦有不同，比如左侧标标示航道左边界，右侧标标示航道右边界；方位标提示可航水域的相对方位；孤立危险物标提示航标附近有碍航物存在等等。而灯浮标标身形状、灯光颜色、闪光频率等提供的助航信息的有效性无不以灯浮标自身位置准确为前提。灯浮标漂浮在海上，使用锚链和沉石固定位置，但是偶尔也会因锚链断裂或船舶碰撞以致出现漂失情况。在海上，灯浮标的位置如果发生大的误差将给航海者带来显而易见的困惑进而使灯浮标由助航物变为碍航物。所以，灯浮标的位置准确性监测是航标遥测遥控系统首要考虑的问题。

目前灯浮标实时位置监控功能均由安装于灯浮标上的遥测遥控终端的GPS模块实现，此模块经过多年发展，技术成熟、可靠性高、体积小巧。随着我国自主研发的北斗导航系统不断完善，将来可以尝试使用北斗导航模块定位。

1.2 其次考虑发光单元监控

在晚上，灯浮标的发光单元提供视觉助航信息，比如根据国际航标协会海上浮标制度规定，侧面标志的灯器发光使用红、绿光色，专用标志的灯器发光使用黄色等。不同类型的灯浮标发光的灯质也不同。发光单元的监控主要是针对航标灯器、太阳能板、蓄电池连接系统的监测，灯浮标遥测遥控终端通过检测各个单元的工作电流、电压来判断发光单元工作状态，实现故障报警功能。

1.3 遥测遥控设备应有高可靠性

海上环境高温差高湿度高盐度，遥测遥控设备应该保证其在此环境下的可靠性，最好要求其稳定工作期长于航标大保养周期（大于3年）。还应做到遥测遥控设备自身故障不会导致灯浮标发光单元失效。

1.4 遥测遥控设备应方便维护

方便在恶劣海况下进行灯浮标故障抢修。依照我的实际经验，集灯器、太阳能板、蓄电池为一体的一体化遥测遥控灯器更换、维护最便捷。

1.5 应配套遥测遥控监控软件

安装于灯浮标上的遥测遥控终端采集灯浮标工作参数后，通过通信网将数据远程传送到航标管理中心，此时还需要配套的软件进行数据分析处理，实现灯浮标实时监控和故障报警、回放、存储等功能。

2 灯浮标遥测遥控系统分类

从目前来看，灯浮标遥测遥控系统依据终端传送信息选择通信网的不同，可以分为两类。

2.1 GPRS 模式

整个终端内嵌至LED灯器内，通讯模块带手机卡插糟，使用民用移动通信网络，采取GPRS/短信的方式通信。举例:GPRS遥测遥控灯器。

2.2 AIS 模式

终端独立，分别与太阳能板、灯器、蓄电池连接。通讯采用FATDMA或RATDMA调试方式，在甚高频（VHF）频段通信，接入AIS岸基网络。举例:数字化AIS航标管理终端。

图1 GPRS遥测遥控灯器

图2 数字化AIS航标管理终端

3 两种遥测遥控模式比较

AIS模式与GSM/GPRS模式相比较是有一些明显的优势的。

3.1 AIS模式的航标具备与船舶通信能力；适应E-Navigation的理念。

3.2 AIS模式的航标运行费用低，GSM/GPRS方式需依赖公网，必须给运营商交费，而AIS方式利用已有的AIS岸基网络，不会产生其它费用；

3.3 GSM/GPRS公网的作用距离与公网基站的布设情况有关，而公网基站多设置在陆地人口稠密地区，海上航标设置区域正是公网基站覆盖较弱区域，AIS方式的遥测遥控航标作用距离会更远，同时目前已经基本实现AIS岸基网络在我国沿海全覆盖；

3.4 AIS模式的航标的可靠性更高，由于GSM/GPRS方式要受公共应用的影响，故障的不确定因素多，而AIS方式是在自有网络内运行，维护的自主性高，更容易处理引发故障。

3.5 AIS模式的航标可为船舶提供数字化服务。该航标可用报文6、8、12、14、21与Class A、Class B船台建立通信，既可以将自己的助航信息（如:标名、灯质、航标性质、当前位置等）发送给船舶，也可以获得周围船舶的相关信息（动态和静态信息）。我们可以把这种设备看作是具备遥测遥控功能的AIS RESPONDER。

3.6 对于安装了AIS设备的船舶来讲，这种可控的AIS RESPONDER比RACON（雷达应答器）更易于识别，可以在一定程度上减少RACON的使用量，从而使得雷达显示界面更加清洁。

3.7 AIS模式数据传送率高，基本可以达到3分钟更新一次数据，配合终端软件，可以近实时地监控航标，故障报警更及时。GPRS模式一般1小时更新一次数据，实时性差。

3.8 AIS模式可以配合相应软件，实现船舶和航标在发生碰撞后各自的历史轨迹回放，为航标受损事故提供证据，方便查找肇事船舶，提高航标受损索赔率。

4 结语

采用AIS模式的灯浮标遥测遥控系统可以实现真正意义的数字化航标，使得目视航标不但可以用眼睛观察到，同时也可以在电子海图上显示出来，使航标的助航效能提升到一个新的层面，实现了实体航标与虚拟航标的结合，必将是灯浮标遥测遥控系统发展的方向。