VTS交通服务系统训练实验室建设和维护研究

庄新庆，陆 瑛

(上海海事大学 商船学院，上海 201306)

VTS交通服务系统训练实验室建设和维护研究

庄新庆，陆 瑛

(上海海事大学 商船学院，上海 201306)

分析船舶交通服务系统（Vessel Traffic Services，VTS）在导航中的应用和VTS交通服务系统训练实验室在教学、科研等方面的作用。结合目前实验室的建设方案和航运业的发展前景和趋势，研究了VTS交通服务系统训练实验室建设和维护方案，并利用该实验室开展航海技术等相关专业的教学和科研工作。通过VTS实验课程设计和相关设备的维护案例对实验室建设目标进行了验证。结果表明，实验室建设方案合理，维护效果良好。

船舶交通服务系统；船舶监控；实验室建设和维护；实验教学

船舶交通服务系统(Vessel Traffic Services，VTS)是我国航海中常用的船舶监控预警系统，用于增进交通安全和提高交通效率以及保护环境[1]。目前，国内外的海事院校和各级海事局都配有VTS系统[2_3]，如大连海事大学的船舶导航系统国家工程研究中心在原VTS系统的基础上，新添加了专家知识库和GIS信息库，具有了船舶航行危险预测、管理水域交通形势分析评价、紧急事故处理计算机辅助决策等功能。目前，在我国沿海及沿长江地区共建有VTS系统26个，其中沿海18个、沿长江8个。

VTS是利用雷达、CCTV、无线电话等通信设施监控航行在港湾和港口的船舶，给这些船舶提供在航行中所需安全信息的一种服务系统，可预防海上交通安全事故的发生。在管理中心的雷达显示屏上，将清楚地显示所有进出港船只的航向、航速、位置及相对方位，从而对船只进行准确导航。基于VTS系统的重要作用，建设和维护VTS交通服务系统训练实验室，对航海技术等相关专业学科建设、航运人才的培养将起到重要作用。

1 实验室建设目标

我校是一所拥有百年历史的航海类学校，被誉为“航海家的摇篮”。结合学校航运特色、专业需求和国内外高校同类实验室建设案例，本实验室初步确立两项建设目标[4]。

1.1 为航海专业的相关课程学习和专业人才培养提供综合实践平台

我校开设VTS实操课，体现了航海专业实验教学在海事调查分析、船舶监控等领域的一种创新和探索，凸显了我校航海专业实验教学有别于其他院校相关专业实验教学的特色。

VTS交通服务系统训练实验室可为航海技术、船舶电子电气工程、通信工程等相关专业本科生、高职生和船员提供一个具有航运特色的综合实践平台，满足海上交通信息服务、交通组织服务、助航服务和应急处置等相关专业课程实验、课程设计、毕业设计以及大学生创新活动的需要。

同时，它也可以为载运工具运用工程、交通信息工程及控制等专业的研究生和教师从事智能化船舶交通信息服务系统等领域的研究提供先进的实验条件，为教师承担教学研究项目、支持学生参加学科竞赛提供平台。

1.2 提供相关的辐射作用

从实验室建成至今，先后接待过上海海事局、宁波海事局、华东师范大学、北京华力创通科技股份有限公司、上海615所、上海708所和上海吴淞海事处等单位的参观、交流，该实验室也可作为海事局VTS培训考证的示范基地。

2 实验室建设方案概述

2.1 系统硬件配置

本实验室购置了挪威康斯伯格公司生产的单站式VTS船舶交通服务系统一套，如图1所示。

图1 VTS船舶交通服务系统组成框图

在此基础上增加了一套VTS仿真训练系统，其结构框图如图2所示。

图2 VTS仿真训练系统结构图

该仿真训练系统主要由教练员控制台、数据库服务器和VTS模拟终端组成。教练员主控台系统是VTS模拟器的中央控制单元;VTS模拟终端包括：双屏雷达显示处理机、MIS终端处理机和VHF电台，模拟VTS9760系统操作台界面。VTS系统需要的硬件设备配置如下：

1)高性能服务器和图形工作站，操作系统为Windows XP和Windows 7。

2)VHF控制端，与计算机数据接口为RS232。

3)VTS终端操作台，每个操作台上装有电子海图、VTS系统模拟器和三维船舶模型。

4)音箱、语音设备和网络通信器材，全双工28口交换机和六类非屏蔽双绞线网线。

2.2 系统软件配置

VTS系统可以监控目标船航行信息，设定VTS终端目标属性，可以模拟AIS目标与雷达回波目标，设定本船故障(包括碰撞、火灾等)、训练过程音/视频记录、训练过程打印、教练员控制台与VTS终端的实时网络通信、潮汐与流场编辑与管理、航行计划编辑与管理等。系统主要功能及特征是：(1)监控和识别沿海水域的船舶以及其他一些航行物标;(2)对预设关键区域提供报警与消息通知;(3)连续记录航行状态数据以便将来回放与分析;(4)连续而且同步记录无线电对话和CCTV视频数据以便将来回放与分析;(5)CCTV系统与RADAR/AIS跟踪器相结合，使得CCTV能够自动监控某一选中的船舶;(6)为操作员提供了易于理解的交通状况描述方法，提供了自定义、友好的人机操作界面;(7)系统集成了一系列通信、数据采集传感器，如雷达、AIS基站、可控CCTV摄像机、VHF无线电测向仪等;(8)远程监控设备状态和环境条件;(9)传感器远程控制;(10)远程互联网访问。

2.3 实验室建设场地要求

VTS交通服务系统训练实验室内设有空调，无干扰信息源;宽敞、明亮、通风，无强磁场、无噪音;并能接入Internet(千兆以太网口)。实验设备均置于固定的水平面上，防潮放置，远离热源;均按要求在室温下操作，防静电。

3 实验内容设计

为满足交通部高等学校航海类专业教学指导委员会提出的特色专业和精品课程建设要求，以及海洋船舶驾驶专业本科和专科相关课程教学大纲的要求，为在航海教学中大力推进创新教育，培养出创新型的航海技术人才，满足建设国际航运强国的需要[5]，我们重新编写了《航海仪器实验指导书》。指导书围绕实验操作步骤、实验设计思路及实验思考问题进行了系统的、直观的阐述。

配合教学计划和实验教学大纲等教学文件的修订和完善工作，在已开设的VTS实操课程中设计了相应的实验项目，如表1所示。

表1 VTS实操课程实验项目一览表

4 实验室维护部分实例介绍

实验室的正常运行离不开实验设备的日常维护。在日常实验教学中，实验设备出现过最为典型的故障是雷达天线接地问题和VTS模拟器无法开机问题。

4.1 雷达天线接地问题

雷达是利用电磁波探测目标的电子设备。通过发射电磁波对目标进行照射并接收其回波，由此获得目标至电磁波发射点的距离、距离变化率(径向速度)、方位、高度等信息[6]。实验室拥有一台英国凯文修斯公司生产的S波段固态雷达。在实验过程中，曾出现无雷达图像显示的故障。经过详细检查，发现雷达的接地出现问题。接地是最有效地抑制干扰的方法，可解决50的电磁兼容问题。正确的接地必须体现在整个电路、系统设计的各方面和全过程中[7]。考虑到实际问题和常用的接地方式，选择混合接地方式，效果良好。

4.2 VTS模拟器无法开机问题

实验过程中，VTS模拟器曾出现了无法开机的故障。计算机会由于散热不良、灰尘过多、内存条故障、硬盘故障、CPU超频等问题造成机器无法正常开机[8]。经检查情况如下：

1)打开计算机机箱检查，未发现主板异常;

2)去除雷达板卡等外部设备，仍无法开机;

3)更换电源、内存，仍无法开机;

4)考虑CPU卡的问题。

经上述步骤检查和更换设备，确定是CPU卡的问题。更换CPU卡，更新程序，机器恢复正常。

5 结束语

实验室已于2012年通过学校组织的验收，得到了通信导航领域多位专家的认可，为学校航海技术、船舶电子电气工程、通信工程等相关专业提供良好的教学、科研平台和海事局考证基地。实验室从设计到建设均采用模块化设计理念，使实验室设备维护和软件更新等更容易管理和监控。该实验室对航海技术专业等学科建设、航运人才的培养和辐射示范起到重要作用。

[1]孔吼.船舶交通服务系统介绍[J].中国水运，2011 (7)：3.

[2]於健，张新光，张锡海.海洋船舶驾驶专业课程设置新探[J].航海教育研究，2008(3)：37_39.

[3]王佳，刘德平.海上交通态势观察判断在VTS值班中的运用[J].世界海运，2011，34(4)：46_49.

[4]蒋景华.贝尔实验室创新经验的启迪[J].实验室技术与管理，2010，27(3)：6_8.

[5]蔡业颖，王滨.在航海教学中推进创新教育的探讨[J].中国水运，2008，4(12)：171_172.

[6]宋玉清，黑立相.相参雷达接收机建模与仿真分析[J].兵工自动化，2009，28(2)：36_42.

[7]曹俊锋.雷达系统中的接地设计[J].信息与电子工程，2008，6(1)：29_33.

[8]赵政宇.浅析计算机维护中的常见故障及其处理方式[J].计算机光盘软件与应用，2012(5)：138，141.

Construction and M aintenance Research of VTS Traffic Services Laboratory

ZHUANG Xinqing，LU Ying
(College of MerchantMarine，ShanghaiMaritime University，Shanghai201306，China)

This paper analyzes the applications of VTS(Vessel Traffic Service)system in ship navigation andthe role of VTS traffic service systems training laboratory in teaching，research and other aspects.Combined with the current laboratory building programs and the development prospects and trends of shipping industry，we research the laboratory construction and maintenance programs of VTS trafficservice systems training laboratory and carry outmaritime technology and other related professional teaching and research work based on the laboratory.By the design of VTSexperimental curriculum andmaintenance cases of related equipment，the goalof laboratory building are verified.The results showed that laboratory construction scheme is reasonable and maintaining well.

vessel traffic service;ship monitoring;laboratory construction and maintenance;experimental teaching

U692；G482

A

10.3969/j.issn.1672_4550.2014.01.057

2013_10_09

上海市科委能力建设项目（13510501600）。

庄新庆（1969_），男，硕士，助理研究员，研究方向：交通运输工程。