船舶通信導(dǎo)航設(shè)備配套綜合設(shè)計(jì)分析

李國榮

（中國外運(yùn)長航金陵船廠設(shè)計(jì)公司，南京 210015）

1 引言

船舶通信導(dǎo)航是個既古老而又現(xiàn)代的領(lǐng)域。從最早的指南針作為船舶最早的導(dǎo)航設(shè)備，莫爾斯電報(bào)作為船舶上的與地面進(jìn)行聯(lián)系的通信手段到目前的一人橋樓綜合導(dǎo)航系統(tǒng)、FLEET BROAD BAND 和VSAT寬帶海事衛(wèi)星系統(tǒng)，經(jīng)歷了技術(shù)上不斷的革新和發(fā)展。當(dāng)前通信導(dǎo)航設(shè)備向著集成化，網(wǎng)絡(luò)化，綜合化方向發(fā)展，一人橋樓的設(shè)計(jì)越來越被廣泛應(yīng)用。近幾年船舶通導(dǎo)的新規(guī)范主要集中在導(dǎo)航雷達(dá)，電子海圖，值班報(bào)警和綜合報(bào)警系統(tǒng)等橋樓主要設(shè)備的技術(shù)性能更新和配備上。同時(shí)，在隨著衛(wèi)星通信技術(shù)的不斷發(fā)展，利用先進(jìn)的通信系統(tǒng)，LRIT實(shí)現(xiàn)了陸地對船舶實(shí)時(shí)位置的監(jiān)測。E-導(dǎo)航系統(tǒng)，逐步實(shí)現(xiàn)陸地海洋信息一體化。非規(guī)范強(qiáng)制要求的FLEET BROAD BAND 和VSAT更是實(shí)現(xiàn)了船舶寬帶網(wǎng)絡(luò)，使船舶上接收衛(wèi)星電視，電視電話會議等與陸地的實(shí)時(shí)聯(lián)系變成了可能。

本文就目前已經(jīng)生效或即將強(qiáng)制生效的幾個船舶通訊導(dǎo)航設(shè)備的規(guī)范進(jìn)行介紹和分析。

2 雷達(dá)、導(dǎo)航顯示規(guī)范和配套設(shè)計(jì)

2008年7月1日以后安裝的所有雷達(dá)以及顯示器其主要內(nèi)容必須包含：雷達(dá)最小顯示直徑、最小顯示尺寸、自動目標(biāo)探測能力、最小捕獲雷達(dá)目標(biāo)能力、最小啟用和停用AIS目標(biāo)數(shù)量、較強(qiáng)目標(biāo)探測性能、在手冊上預(yù)與標(biāo)注探測能力、ARPA和AIS標(biāo)識的變化、 傳感器信息的統(tǒng)一規(guī)定、報(bào)警顯示方式等。

雷達(dá)，導(dǎo)航顯示的規(guī)范的更新和設(shè)備的配備要求已經(jīng)于2008年開始執(zhí)行，新規(guī)范對于廠家雷達(dá)性能的更新，維護(hù)保養(yǎng)，以及AIS接口和符號上都做出了更加高的性能要求，和更加規(guī)范的統(tǒng)一。雷達(dá)作為船舶的“眼睛”一直是導(dǎo)航設(shè)備的核心和靈魂，IMO對于雷達(dá)性能不斷提出更高的要求以確保船舶的安全航行。而AIS作為雷達(dá)的重要輔助導(dǎo)航設(shè)備可以更加精確的提供其他船舶的位置和相關(guān)信息，使對其他船舶目標(biāo)的識別更加準(zhǔn)確清晰。為船舶避碰起到了重大的作用。新規(guī)范主要對于雷達(dá)廠家提出了更高的性能要求，對于雷達(dá)系統(tǒng)的船廠配套設(shè)計(jì)本身沒有新要求，但是由于電子海圖的強(qiáng)制配置，這樣雷達(dá)的配套設(shè)計(jì)除了考慮原來傳統(tǒng)的羅經(jīng)、GPS、計(jì)程儀、測深儀、AIS、VDR接口以外，還必須考慮與電子海圖的接口。同時(shí)，現(xiàn)在世界主流廠家紛紛推出了CHART RADAR(海圖雷達(dá))，這樣雷達(dá)和海圖一體化，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)上必須考慮雷達(dá)和海圖的兼容性，以便實(shí)現(xiàn)海圖雷達(dá)和雷達(dá)OVERLAY(疊加)功能。在配套選型時(shí)通常建議采用一個品牌的產(chǎn)品。

3 遠(yuǎn)程識別目標(biāo)系統(tǒng)（LRIT）規(guī)范和配套設(shè)計(jì)

2008年12月31日以后建造的船舶必須具有遠(yuǎn)程識別目標(biāo)系統(tǒng)（LRIT）功能證書，其主要內(nèi)容包含：發(fā)射數(shù)據(jù)，MMSI和船舶位置將每6個小時(shí)發(fā)送一次。遠(yuǎn)程識別目標(biāo)系統(tǒng)，大多數(shù)通信導(dǎo)航設(shè)備廠家原有的INMARSAT-C帶或者升級后帶有該功能，因此該功能也多將集成于原有衛(wèi)星通信C站系統(tǒng)內(nèi)部。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)配置時(shí)需要增加該項(xiàng)目功能，對于生產(chǎn)廠家和船廠的配套設(shè)計(jì)而言并不復(fù)雜，基本集成于原來衛(wèi)星通信C站中。通過每6小時(shí)的船舶位置更新，使陸地上可以實(shí)時(shí)監(jiān)測船舶的航行位置。但是對于船舶的管理和航行安全確有很大意義。小成本地實(shí)現(xiàn)了陸地對船舶實(shí)時(shí)監(jiān)測；被稱為遠(yuǎn)距離的AIS系統(tǒng)。

4 橋樓航行值班報(bào)警系統(tǒng)規(guī)范和配套設(shè)計(jì)

2011年7月1日以后建造的大于150總噸以上的貨船和所有尺度的船舶必須配備橋樓航行值班報(bào)警系統(tǒng)，根據(jù)據(jù)橋樓值班報(bào)警系統(tǒng)（BNWAS）的性能標(biāo)準(zhǔn)，其主要內(nèi)容包含：駕駛位置安裝主單元、復(fù)位裝置若干和辦公區(qū)域和公共場所報(bào)警板等。

橋樓航行值班報(bào)警系統(tǒng)是新設(shè)備的配備，設(shè)計(jì)時(shí)需要特別考慮。雖然該類設(shè)備在規(guī)范未強(qiáng)制執(zhí)行前也有，但是強(qiáng)制執(zhí)行后，設(shè)備的性能標(biāo)準(zhǔn)和配備要求都有了很大的變化和提高。BNWAS系統(tǒng)按照普通船舶規(guī)范強(qiáng)制要求需要配備的是橋樓航行值班報(bào)警系統(tǒng)，而非航行設(shè)備報(bào)警系統(tǒng)。往往這兩個系統(tǒng)容易混淆，值班報(bào)警系統(tǒng)是作為監(jiān)督船員值班功能，需要船員在值班時(shí)間定時(shí)進(jìn)行按鈕復(fù)位操作，否則將會輸出報(bào)警以防止值班船員玩忽職守，打瞌睡等，如果值班人員未能及時(shí)響應(yīng)，該系統(tǒng)可以立即向船長或者其他被授權(quán)人員發(fā)出報(bào)警。而航行設(shè)備報(bào)警則是導(dǎo)航設(shè)備故障的綜合報(bào)警系統(tǒng)，可以接入多種航行設(shè)備，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)會輸出報(bào)警到該綜合報(bào)警系統(tǒng)，以便船員及時(shí)方便的統(tǒng)一處理設(shè)備報(bào)警。

當(dāng)然，這兩個系統(tǒng)可以進(jìn)行組合，但是需要注意的是普通船舶只要滿足值班報(bào)警，但是在某些船級社的一人橋樓配置中，必須要有航行設(shè)備綜合報(bào)警功能，一人橋樓對于自動舵以及TCS有要求能自動激活航行值班報(bào)警的功能，因此在配置上要特別注意。

目前很多航行設(shè)備報(bào)警將集成于電子海圖和CONNING(橋樓綜合顯示器)中。對于DNV最新的一人橋樓要求，不但需要設(shè)備輸出報(bào)警信號到航行設(shè)備綜合報(bào)警系統(tǒng)中，而且要能夠在該系統(tǒng)中顯示具體的故障現(xiàn)象（例如：GPS設(shè)備有報(bào)警，而且要顯示 GPS是天線損壞，還是電源出了問題，還是顯示器的問題）。這不但給導(dǎo)航設(shè)備提出了更高的報(bào)警的要求（設(shè)備需要有自身分析系統(tǒng)，能夠識別故障點(diǎn)），而且對于航行設(shè)備綜合報(bào)警系統(tǒng)，以前只是接收觸點(diǎn)信號的簡單報(bào)警信號，而目前需要接收有語句格式的NEMA數(shù)字信號。在船廠的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中必須根據(jù)不同船級社以及不同的一人橋樓符號來配置適合的報(bào)警系統(tǒng)。

5 電子海圖系統(tǒng)規(guī)范和配套設(shè)計(jì)

下列要求的船舶，必須要配備電子海圖：2012年 7月 1日以后建造的 500總噸以上的客船和3000總噸以上的油輪；2013年7月1日以后建造的 10000總噸的貨輪；2014年7月1日以后建造的 3000總噸以上的貨輪。

新規(guī)范對于電子海圖的性能和證書有了更高和嚴(yán)格的要求，設(shè)計(jì)時(shí)按照船舶建造時(shí)間特別考慮。電子海圖顯示與信息系統(tǒng)作為航行信息系統(tǒng)可以替代紙質(zhì)海圖，顯示包括電子海圖、全球定位、雷達(dá)、羅經(jīng)、測深儀、AIS等集成實(shí)時(shí)定位信息，在緊急狀態(tài)下發(fā)出報(bào)警。

電子海圖的系統(tǒng)配置首先在數(shù)量上未要求必須雙套配備，一套電子海圖可以符合新規(guī)范要求，只是要求有備份，紙海圖也可作為電子海圖的備份。當(dāng)然如果船東要實(shí)現(xiàn)無紙化，必須要配置兩套獨(dú)立的電子海圖，分顯示器等不可以作為備份。針對有一人橋樓符號的船舶，配置仍然還需要遵循特別要求。如DNV一人橋樓必須要配備兩套獨(dú)立的電子海圖作為備份，而ABS的一人橋樓認(rèn)可帶操控鍵盤的分顯示器可以作為主電子海圖的備份（當(dāng)然同時(shí)需要配置紙質(zhì)海圖）。

電子海圖接口非常復(fù)雜而且數(shù)量非常之多，這也是電子海圖配套設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。通常電子海圖幾乎需要和所有的導(dǎo)航設(shè)備具有接口包括，GPS，NAVTEX,計(jì)程儀，測深儀，風(fēng)速風(fēng)向儀，VDR，AIS，電羅經(jīng)，雷達(dá)，自動舵。帶綜合顯示儀的電子海圖還需要有很多機(jī)艙模擬信號的輸入。因此根據(jù)輸入要求不同，需要配置不同類型和數(shù)量的接口裝置。

同時(shí)電子海圖與雷達(dá)的接口將涉及到雷達(dá)圖像疊加功能，即在電子海圖上顯示疊加的雷達(dá)圖像，以便船員在海圖上可以看到雷達(dá)的圖像來分析其他船舶和障礙物的位置。該功能的實(shí)現(xiàn)需要雷達(dá)和海圖的圖像軟件速率等相互兼容，具有較高的專業(yè)性。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中配置不同品牌設(shè)備的時(shí)候需要特別注意。另外，電子海圖和自動舵的接口也是非常特殊和重要的，特別是在綜合橋樓要求的船舶中，電子海圖和自動舵軟件的兼容性和是否有TCS證書，將成為TCS（航跡控制系統(tǒng)）系統(tǒng)設(shè)計(jì)的考慮重點(diǎn)。

6 一人橋樓指導(dǎo)規(guī)范和配套設(shè)計(jì)

一人橋樓指導(dǎo)原則在2009年完成，駕駛室報(bào)警管理將成為 2009年的一人橋樓指導(dǎo)原則的一部分，新的駕駛室設(shè)備和系統(tǒng)布置集成的指導(dǎo)原則將需要認(rèn)可后運(yùn)用。

隨著目前船舶現(xiàn)代化的發(fā)展，一人橋樓的導(dǎo)航橋樓設(shè)計(jì)越來越多的被廣泛運(yùn)用于各船舶，各船級社按照新的規(guī)范要求又在近兩年進(jìn)行一人橋樓符號船舶通信導(dǎo)航設(shè)備的性能和配置更新。IBS一人橋樓的指導(dǎo)規(guī)范不但提高了性能要求和配置，而且不斷細(xì)化，可以使船舶的導(dǎo)航設(shè)備設(shè)計(jì)有章可循，逐步實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)化，規(guī)范化，模塊化。雖然目前還沒有正式出現(xiàn)國際上統(tǒng)一的一人橋樓指導(dǎo)規(guī)則，但是隨著 NAV54會議上對 IBS的提出，相信不久將來，新的IBS指導(dǎo)規(guī)則必將出臺。IBS的指導(dǎo)規(guī)則對于船舶通信導(dǎo)航設(shè)備的系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有重大意義和深遠(yuǎn)影響，因?yàn)镮BS不僅是對于設(shè)備的配置數(shù)量和性能要求，更是對駕駛室的布置提出了全面的位置和視線要求，這種規(guī)范的意義將逐步改變船舶通信導(dǎo)航設(shè)備非常散雜，配置變化多，缺乏系統(tǒng)化，規(guī)范化，模塊化的弊端。這樣給船廠的系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作提供了規(guī)范的依據(jù)。逐步改變目前不同船型，不同船級社甚至不同船東都有很大的通信導(dǎo)航設(shè)備配置和布置的變化，耗費(fèi)了大量的設(shè)計(jì)時(shí)間和工程時(shí)間。IBS一人橋樓的規(guī)范將大大提高系統(tǒng)設(shè)計(jì)效率。

7 E導(dǎo)航系統(tǒng)的規(guī)范和目前最新系統(tǒng)產(chǎn)品介紹

E導(dǎo)航系統(tǒng)，屬于新系統(tǒng)產(chǎn)品，其具體的規(guī)范將于 2013年開始，目前還沒有具體的決議要求，其主要內(nèi)容包含：通過電子途徑岸上接收到船舶上數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，交換，報(bào)告，分析以增強(qiáng)船舶的導(dǎo)航安全和保護(hù)海事環(huán)境；E-導(dǎo)航系統(tǒng)的目的是滿足現(xiàn)在和將來用戶進(jìn)行海事導(dǎo)航協(xié)調(diào)和岸基支持。

雖然E-導(dǎo)航系統(tǒng)還剛剛起步，但是隨著衛(wèi)星通信技術(shù)的不斷發(fā)展，導(dǎo)航設(shè)備的集成化程度不斷提高，E-導(dǎo)航系統(tǒng)將在未來大有作為。對于船廠的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，將來必然要考慮該系統(tǒng)和船舶局域網(wǎng)接口以及硬件，軟件兼容等問題。

8 結(jié)語

船舶通信導(dǎo)航設(shè)備的規(guī)范從未停止過更新的步伐，每年都會有新的設(shè)備性能要求或者新配備設(shè)備的出現(xiàn)。作為設(shè)計(jì)人員要及時(shí)關(guān)注新規(guī)范的提出和生效時(shí)間，同時(shí)關(guān)注設(shè)備廠家推出的新產(chǎn)品；提前在設(shè)計(jì)時(shí)考慮新規(guī)范的時(shí)間點(diǎn)和配備要求是在通信導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)的重中之重，從而確保設(shè)備的配套滿足規(guī)范要求。

[1]MSC.192(79), MSC.210(81), MSC.282(86), MSC.128(75), MSC.64(67). 《1974年國際海上人命安全公約》修正案.

[2]魏思箐. 通過E-導(dǎo)航器MDS技術(shù)[J]. 上海： 中海電信, 2010,2.

[3]FUJIMOTO. Console layout for typical class cases[S].Japan Furuno, 2011,3.