内河通航桥梁助航标志创新技术研究

王兴华

摘 要：本文主要介绍如何解决在不利天气状况下如何确保桥梁助航标志标志航标效能，解决职工频繁上标更换电池等设备的难题，更好的引导船舶有序安全航行

关键词：航标 恒压输出 航标效能 过充保护

1.引言

内河航道上的助航标志就像船舶的眼睛，指引着船舶行驶方向，只有一路按照助航标志指引行驶，才能确保船舶安全抵达目的地。因此，确保助航标志的正常发光，尤其是恶劣天气（大雾、暴雨）情况下显得尤为重要。

本文主要通过探讨研究，航道部分桥梁助航标志经常在冬季连续低温阴雨天气出现太阳能充电不足，会引起助航标志灯光变暗，甚至会引起电池耗尽导致航标失常，造成船舶事故;广东夏季天气炎热，也有一部分桥梁助航标志由于夏季采光过于充足，出现“过充现象”，导致航标蓄电池寿命大大缩短，增加维护成本的同时，也造成资源的浪费。

航道养护一线职工需要通过加强巡查和频繁的更换电池来确保航标效能，湿冷天气职工上标的劳动强度和安全风险进一步加大。为进一步减轻职工劳动强度，减少船舶出航维护时间，积极响应国家节能减排政策，通过采取助航标志“冬病夏治”的创新技术，我们通过前期与广州翔曦能源科技有限公司及华南理工大学加强合作，力争这项创新技术能够取得突破。

《内河助航标志》（GB5863-93）附录C7中关于桥区航道航标配布要求：

（1）桥区航道的航标配布由桥涵标及标示桥区航道的侧面标组成。

（2）双孔或多孔通航的桥梁，一般选择主流通过的桥孔，供下行船舶通航，并在该桥孔面向上游一面设置桥涵标;选择流速较小的桥孔供上行船舶通航，并在该桥孔面向下游一面设置桥涵标。

（3）航行条件复杂的桥区航道，应在通航桥孔迎船面一面两侧桥柱上加设桥柱灯。

2. 助航标志“冬病夏治”创新技术介绍

创新技术的目的是要达到在冬季低温阴雨天气下可以有效满足连续一个月、多盏桥柱灯同时供电的需求，同时也要保证在夏季太阳光比较强烈时防止过充导致电池寿命降低。

我们通过与科技公司及华南理工大学科研团队研发出一种满足需求的装置，该装置的原理主要是通过大功率的太阳能电池充电到大容量电池，然后通过设计出一套装置恒压输出到航标灯器来确保助航标志效能。恒压装置的安全性和稳定性无疑是最大的难题，因为一旦该装置出现故障可能导致过压损坏灯器和电池，从而影响助航标志效能。

为确保该装置的安全性和稳定性，我们通过对装置的反复试验、改进，最终研发出智能切换恒压输出装置该恒压装置采用了三重保险，同时增加了过压保护装置设计。

2.1产品概述

智能切换恒压输出直流变压器主要用于直流低电压电子设备匹配使用。具有直流恒压输出及智能切换供电电路（1路工作另2路备用），保证工作设备稳定性。尤其适用于恶劣环境的助航标志直流低压供电系统。

本产品由一路12V直流电源输入，经变压稳压后，三路并联输出4.3V，可自动识别输出故障自动切换处理，保障电子设备（如航标灯、桥柱灯）一直处于稳定的工作状态。

2.2 工作原理及产品特点

通过外接12V电源接通，提示指示蓝色灯光亮起，由单片机接收信号，约3秒钟检测并导通第一组电源，由变压线组及稳压电路工作，输出4.3V稳压电源，提示指示黄色灯光亮起，航标灯点亮。

因运行出现故障①输出电源4.3V±0.5V故障，②出现短路故障;③电子元器件损坏故障;），第一组电源断开，提示指示黄色灯光变成红色灯光，经单片机检测到第一组电源故障，单片机瞬间切换到第二组电源导通，第二组提示指示灯亮起黄色灯光，航标灯电源由第一组切换至第二组电源供电几乎没有间隔时间。当第二组出现在故障，同第一组切换至第二组同理。

2.3 技术参数

太阳能板18V 80W ;输入电压：DC 12V;输出电压：DC 4.3V;最大电流：≤3A;工作温度：-20～+60℃;防护等级：IP67;净重：0.5kg;外观尺寸：230mm×150mm×85 mm;

2.4 接线示意图见图1。

2.5 增加遥测遥控RTU设计

目前，随着信息化的发展，大多数航标灯已采用遥测系统RTU装置。为适应发展需要，在该装置基础上进一步优化研发出了智能切换恒压输出直流变压器与遥测RTU集成装置，该装置减少了占用空间及连接线路。

3.通用型助航标志

3.1 通用型RTU概述

通用型RTU是采用现代数字技术、微电子和微功耗技术开发的一种新型RTU，主要器件均采用世界名厂的产品，它具有体积小、性能稳定可靠、能耗低、安装便捷、监控手段灵活、维护方便和适用范围广等特点。可应用于多种型号航标灯的远程监测，基层人员经过简单培训即可迅速掌握操作方法，是实现航标灯远程监测的极佳选择。2019年最新版本RTU集成高可靠的复位模块，使RTU受雷电等强干扰后，能自动恢复正常工作，确保RTU能长期稳定可靠工作。对航标灯的电源系统有充电过充保护功能。

3.2通用型RTU的工作方式

通用型RTU与闪光仪、太阳能电池板和蓄电池组成航标灯遥控遥测终端。通用型RTU对闪光仪、太阳能电池板和蓄电池的工作状态进行实时监测，具有实时报警、定时上报和查询上报功能。上报信息经GSM通信网络传递给监控中心或授权监测手机。RTU与监控中心的通信方式：兼容SMS和GPRS。监控中心可以设定和修改通用型RTU的工作方式（如上报时刻、上报次数、报警距离等）。监控中心和授权手机可随时查询航标灯终端的实时工作状态。

3.3航标灯报警参数

蓄电池电压低于规定值;灯电流异常;太阳能板电压异常;闪光灯质异常;浮标位置异常;光敏管异常。

3.4 RTU功能要求

RTU应具有定时上报和报警功能，定时和报警数据上传至监控中心，报警信息可上传至授权监控手机; RTU与监控中心的通信方式：兼容SMS和GPRS; 监控中心可查询RTU实时状态和终端编号; 授权监控手机可查询RTU实时状态和终端编号; 定时上报时间、定时上报次数和浮标漂移报警距离可由监控中心设置; 当太阳能板对蓄电池充电时，RTU具备充电过充保护功能; RTU故障时不影响航标灯的正常工作;RTU具有防潮防水功能。

4.使用效果

我们通过前期在码头平台通过多种环境状态下（码头面和码头二层平台）开展试运行，每天记录助航标志各项参数。通过半年多的试运行，各项参数稳定，达到了使用效果。

在某大桥进行现场试点应用，该桥梁助航标志根据《内河助航标志》（GB5863-93）要求，在通航桥孔迎船一面两侧桥柱上，各垂直设置绿色单面定光桥柱灯4盏，标示桥柱位置。所以在下行通航孔两侧桥柱的上游迎船面共设置8盏桥柱灯，在上行通航孔兩侧桥柱的下游迎船面共设置8盏桥柱灯。采用一套装置同时供应上下游桥柱共8盏桥柱灯用电。经过一年多的运行，由于是恒压输出，航标灯视觉效果同比其他未使用新技术灯器更清晰。

目前，该装置先后在多座通航桥梁正式投入使用，在确保助航标志效能的同时，大大减轻了职工的劳动强度，保证了设备的使用寿命，确保航道通航安全，也创造了良好的经济效益。

随着航道等级的提高，船舶大型化发展趋势明显，利用信息化新技术提高助航标志效能，加强对助航标志各项参数的监测预警，减轻职工劳动强度，打造智慧航道，不断创新永远在路上。