小型航标船舶导助航设备的综合应用

2019-10-11王福成梁福民

世界海运 2019年10期

王福成邵华梁福民

一、船舶导助航设备简述

船舶导助航设备主要是指在船舶航行及作业中，用以实现船-岸、船-船之间的观察、联络、导航、作业等行为的相关设施设备，主要包括航海罗经、测深仪、船用雷达（RADAR）、船载定位系统、船载AIS（船舶自动识别系统）、全球海上遇险与安全系统（GMDSS）和电子海图系统（ECDIS、ECS）等。

国际海事组织早在2006年就提出了e-航海概念，其本质也就是在船-船、船-岸之间搭建一个综合的信息服务系统，实现船-船、船-岸信息交换，实现船舶导助航设备的综合应用，从而提升船舶海上航行及作业的安全系数和陆地对船舶的有效监控。因电子海图系统能够综合处理来自船舶其他导助航设备的信息，不仅使得电子海图系统受到船员的喜爱，更是让电子海图系统成为现代e-航海发展的核心系统。

二、小型航标船舶导助航设备现状

小型航标船舶是指航标管理单位按航标类别及数量的不同，所配备的小于400总吨的专业航标作业船舶，主要负责助航设施设备的日常巡检、维护、保养、浮标布设、孤岛补给、设施建设和物料运输等工作，根据其功能和作用又分为航标巡检作业船、航标货运补给船、航标专业设施设备船等。小型航标船舶因其操纵灵活、吃水浅等优越性，适用于海岛、近岸和狭窄水域航标作业，在航标管理工作中可弥补大、中型航标船舶的局限性而被航标主管部门广泛应用。如图1、图2所示。

图1 航标补给船

图2 航标夹持船

虽然小型航标船舶有诸多优点，但也存在排水量小、耐波性差、抗风能力差、设备简陋和装机功率小等问题，随着当今导助航设备日新月异的变化，小型航标船舶的导助航设备受自身局限性的影响而变得相对落后。具体表现为以下几点：

（1）小型航标船舶驾驶台空间狭小，航行和作业区域受限，基本不满足陀螺罗经安装所需条件，船用指向设备基本以磁罗经为主。磁罗经受地磁场的影响较大，指向精度远远不如陀螺罗经，也无法为其他电子导航设备提供船舶航向信息。

（2）小型航标船舶在浮标拖带复位等工作中，对船舶位置控制能力要求较高，船舶操纵主要以手操舵为主，加之自动舵需要以陀螺罗经等电子设备作为支持，因此小型航标船舶是无法使用自动舵的。

（3）目前航标主管部门所配备的小型航标船舶船龄多为20年左右，所配雷达设备较为落后，并且受吨位限制，小型航标船舶所配备的雷达也基本没有自动雷达标绘（ARPA）功能，这对船舶在夜间或能见度不良的环境下航行极为不利。

（4）目前国内电子海图系统主要以ECS为主，距离国际标准的ECDIS尚有差距，同时受小型航标船舶其他导助航设备简陋的影响，ECS电子海图系统部分功能无法应用，但目前船用AIS信号已基本能够介入ECS内，这给电子海图系统的应用带来了拓展空间。

（5）因受船舶航行区域及船舶吨位的限制，小型航标船舶通信设备配备了2 182千赫兹无线电话收发信设备和VHF无线电话设备，通信距离也被限制在150海里范围内（2 182千赫兹无线电话收发信设备最大作用距离一般为150海里，VHF无线电话设备作用距离为25海里左右）。

三、当前船舶导助航设备的综合应用发展

1.AIS与雷达设备的结合

AIS目标可以在船舶各种相关导航设备显示器显示，比如雷达显示器。AIS与雷达连接后，在雷达中打开AIS开关，可以在雷达回波上同时叠加显示AIS目标（如图3所示），一方面可以解决雷达假回波对船舶驾驶员对雷达观测的干扰，另一方面方便驾驶员与周围物标的沟通联系，有助于船舶导航和避碰。从图3可以看出在复杂航道的雷达回波中很容易确认移动的物标。

图3 雷达与AIS图像叠加

目前部分港口、航道及狭水道设置了AIS航标或AIS虚拟航标，对开启AIS显示功能的船舶在上述水域中安全航行及作业起到了关键作用。

2.VHF和海事部门船舶交通服务系统（VTS）的结合

近海船舶航行及作业水域基本覆盖在海事部门VTS监控范围内，海事部门VTS可通过岸基雷达或电子海图系统监测到船舶雷达信号和AIS信息，在船舶和海事部门VTS之间通过VHF通信设备实现对船舶导助航设备的综合应用。一方面在VTS的监控范围内，VTS可以监测到辖区内的船舶位置及其运动情况，其行为过程完全在海事部门的监测中；另一方面船舶可通过VHF向海事部门VTS报告船舶作业情况，由海事部门VTS向过往船舶发布船舶作业信息，提醒过往船舶进行避让。因此，近海航行及作业的船舶驾驶员在值班过程中保持VHF守听，可以说是对VHF和海事部门VTS综合应用的关键。VHF和海事部门VTS的结合情况如图4所示。

图4 VHF和海事部门VTS的结合情况

3.移动3G/4G通信网络的推广应用

近海船舶主要是在航标导航设备覆盖的水域航行及作业，这些水域目前均有移动通信网络覆盖。而MCS技术数据通信的关键是TCP/IP通信机制，在移动3G/4G通信网络覆盖下，可实现由船载监测平台将船舶航行数据如GPS、驾驶台车舵、机舱机械设备运转及船舶VDR等信息进行采集和加工。船-岸通信系统监听网络数据，获取船端信息，服务器综合海事部门大数据，在保存处理信息的同时提供网络登入访问功能。岸上监控人员获取船舶信息的同时及时将相关信息反馈至船舶驾驶员，实现对船舶的远程监控和船舶导助航设备的综合应用。如图5所示。

图5 移动通信网络的应用

4.e-航海综合导助航平台的建设

电子海图系统作为e-航海的核心系统，其配备的高性能船用计算机可以有效处理各种船用导助航设备信息。以电子海图系统作为AIS和雷达的外部终端，而AIS的图式已经完全包括在电子海图系统中，通过计算机系统的运算能力，将船舶海图数据与雷达图像、AIS图式叠加显示。通过雷达图像和海图数据叠加，可监测到船舶罗经航向误差以及船位误差。

在e-航海综合导助航平台的综合显示下，航行信息集中在同一台显示器上，而且综合平台的显示系统可在电子海图显示系统和雷达显示系统之间进行切换，在确保显示设备的可靠性的同时减轻驾驶员值班时的工作量，为船舶驾驶、瞭望人员确保船舶安全航行及作业提供可靠保障。e—航海导助航平台的应用如图6所示。

图6 e-航海导助航平台的应用

四、小型航标船舶导助航设备装配设想

小型航标船舶排水量小，吃水浅，驾驶台空间也受限，在狭小的驾驶台空间内很难满足各种导助航设备的安装和使用。随着科技发展，船舶导助航设备也会更加集成化，为驾驶台留下更多的空间，使空间受限的小型航标船舶安装更多更先进的导助航设备成为可能。

将雷达、AIS、电子海图、船载定位系统、罗经、测深仪、计程仪等导助航设备，以及水文、气象信息、航标信息、航海警（通）告信息等航行安全信息，通过船舶综合导助航平台进行综合处理后，综合显示在雷达显示系统或电子海图显示系统，不仅可以节约小型航标船舶驾驶台空间，更将船舶航行安全信息集中，方便驾驶人员获取信息，还将为岸基对小型航标船舶的监控提供可靠的数据支持。小型航标船舶无论在港区、近岸等水域，还是在狭水道、航道等通航密集区航行或作业，都将更安全更可靠，同时也为未来小型航标船舶的无人驾驶及岸基控制打下基础。