遙測遙控在燈塔上的應用

岳建軍

摘 要：隨著電子信息系統(tǒng)的飛速發(fā)展，智能化、信息化、網(wǎng)絡化應用于航標系統(tǒng)越來越普及，通過網(wǎng)絡平臺及時監(jiān)控工作狀態(tài)是航標工作的一項重要組成部分。本文重點介紹航標遙測遙控系統(tǒng)在燈塔上的應用，以及存在的問題，提出了以后發(fā)展的方向。

關鍵詞：航標燈；遙測遙控；燈塔

一、引言：

燈塔是一種固定的大型視覺助航設施，塔身表面有特定顏色為船舶白天指路，塔頂裝有高強度的發(fā)光設備，引導船舶夜間航行。隨著人類社會科學技術(shù)的進步，科技水平不斷提高，上世紀中期開始，實現(xiàn)了電子控制，控制方式經(jīng)歷了模擬控制、數(shù)字控制到智能控制的發(fā)展，如今大部分燈塔已經(jīng)實現(xiàn)了遙測遙控和網(wǎng)絡化控制管理。

我國從上世紀八十年代初開始實行改革開放，國家經(jīng)濟快速增長、對外交往日益頻繁，海運事業(yè)蓬勃發(fā)展，對燈塔的助航效能提出了更高的要求，為此，從八十年代開始我國開始引進航標旋轉(zhuǎn)燈器，較快地改善了燈塔的技術(shù)狀況，提高了助航效能，上世紀，我國大中型航標旋轉(zhuǎn)燈器一直依賴進口，主要有英國生產(chǎn)的PRB系列、西班牙生產(chǎn)的BGA系列和美國生產(chǎn)的TRB系列燈器。各種系列燈器采用電子元氣件和集成電路控制，提高了自動化水平，通過日光開關實現(xiàn)了自動控制開關燈器。

二、遙測遙控的技術(shù)狀況

進入21世紀，為了提高航標的管理水平，為海上交通運輸和海洋開發(fā)活動提供更加優(yōu)質(zhì)的助航服務，推動航標技術(shù)進步，新材料、新能源的大力推廣應用，建設沿海航標遙測遙控系統(tǒng)，取得了良好的效果，尤其是光伏發(fā)電和風力發(fā)電技術(shù)成熟，為孤島無人值守燈塔提供了能源保障，不僅提高了航標效能，也大大減輕了職工的勞動強度。

近幾年，為推動航標技術(shù)進步，我國航標科技人員開始了航標燈塔遙測遙控的研究，取得了快速進展，成功研制了擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的智能化燈器產(chǎn)品。2004年研制了航標燈器智能控制器，它能夠精確地完成多種燈器的智能化控制，替代了原有的PRB系列、BGA系列和TRB系列燈器的控制部分。制作了智能控制箱，完善了數(shù)字通信功能，解決設備老化問題，同時實現(xiàn)技術(shù)升級，至今已經(jīng)在全國30多座燈塔投入使用，使用手機或計算機可檢測和遙控燈器，使這些燈塔實現(xiàn)了遙測遙控。

2005年，ISA-400型航標旋轉(zhuǎn)燈器研制成功，改變了我國一直沒有自己生產(chǎn)的大中型航標旋轉(zhuǎn)燈器的歷史，開始了自主研制生產(chǎn)系列化航標旋轉(zhuǎn)燈器，該系列燈器的應用，主要有三個方面的特點：

一是應用了先進的自動控制技術(shù)。將當今工業(yè)自動化領域先進的可編程序控制器（PLC）技術(shù)應用到航標燈器，燈器所有技術(shù)參數(shù)均實現(xiàn)了信息化，而且運行穩(wěn)定、控制準確；

二是引入了先進的數(shù)字通信技術(shù)。自身帶有SMS通信功能和完整的遙測遙控指令系統(tǒng)，使用普通的手機即可進行遙測遙控，同時還預留了符合國際通行標準的串行通信接口，便于進行遠程數(shù)據(jù)傳輸；

三是擴展性好。預留了充分的信號檢測、控制端口和內(nèi)存空間，易于擴展功能，提高智能化水平。

基于上述技術(shù)特點，這一燈器可以非常方便地接入航標遙測遙控等網(wǎng)絡化管理系統(tǒng)，初步解決了燈塔內(nèi)因技術(shù)發(fā)展帶來的設備數(shù)量過多的問題，推動了航標燈器更廣泛的技術(shù)進步。

先進的遙測遙控技術(shù)應用于各類燈塔，監(jiān)控了整個航標信息系統(tǒng)，這些系統(tǒng)采用了先進的網(wǎng)絡技術(shù)、計算機技術(shù)、數(shù)字通信技術(shù)和電子海圖技術(shù)，加大了航標的覆蓋范圍，通信技術(shù)的提升，使信號傳輸更加穩(wěn)定，實現(xiàn)與其它系統(tǒng)信息共享，更加切合航標管理工作的實際需要。目前該燈器廣泛應用于很多燈塔，采用遙測遙控技術(shù)。使燈塔智能化研究成果的在實際工作中得到了體現(xiàn)，為無人值守燈塔提供技術(shù)保障，大大減輕了職工的勞動強度。目前孤島無人值守燈塔達到百分之九十以上。節(jié)約了大量經(jīng)費。

三、遙測遙控存在的問題

在航標技術(shù)進步的過程中，也暴露出一些制約因素和矛盾，就燈塔而言，其主要有三個方面的問題：

1、目前的航標管理網(wǎng)絡，無線數(shù)字通信鏈路大部分采用的是GMS網(wǎng)的GPRS或SMS；對于個別公眾移動數(shù)字通信網(wǎng)絡尚未覆蓋或數(shù)據(jù)傳輸量比較大的航標燈塔，有的采用VHF，有的采用微波通信。有些燈塔遠離大陸，信號傳輸有局限性，采用傳統(tǒng)的GPS、GPRS傳輸效果不理想，還受天氣影響，，獲取技術(shù)參數(shù)和執(zhí)行遙控指令不暢通，導致先進的遙測遙控系統(tǒng)在燈塔上發(fā)揮的作用有限。

2、是燈塔內(nèi)的設備越來越多，造成設備配置不合理。由于以前所使用的旋轉(zhuǎn)燈器非智能化，因此實現(xiàn)遙測遙控、航標AIS等新功能只能不斷增加新設備，使小小的燈塔內(nèi)設備數(shù)量不斷增加，一方面加大了電能消耗，對采用太陽能供電的燈塔增加了額外的負擔，另一方面系統(tǒng)穩(wěn)定性降低，維護工作量增大，這與燈塔高穩(wěn)定可靠的運行的有一定差距。

3、安全防護技術(shù)措施有待于加強，燈塔大部分位于孤島或高山，高溫高濕，環(huán)境惡劣，容易受到雷電等強電磁感應的沖擊，設備的安全防護任務特別艱巨。燈塔遙測遙控所采用的微處理器件內(nèi)部都有大量大規(guī)模集成電路，突出的弱點是抗靜電感應的能力差，這對安全防護提出了更高的要求。因此，一方面燈塔智能管理中心在設計中要充分地采取電涌抑制技術(shù)措施，提高自身的防護能力；另一方面燈塔的避雷設施要確保完好有效。

四、今后遙測遙控的發(fā)展方向

1、實現(xiàn)遠程診斷與維護

遠程診斷與維護就是以遠程操作的方式對燈塔智能管理中心的軟件進行技術(shù)診斷、維護和升級，減少直接上燈塔進行技術(shù)維護，掌握和調(diào)整燈塔的技術(shù)狀態(tài)。及時發(fā)現(xiàn)設備的故障。航標遙測遙控系統(tǒng)等航標網(wǎng)絡化管理系統(tǒng)建設，為實現(xiàn)這一功能創(chuàng)造了條件。研究工作主要是解決三個方面的技術(shù)問題：

一是燈塔智能管理中心要支持遠程技術(shù)診斷與維護。

二是建立連續(xù)數(shù)據(jù)通信鏈路，滿足遠程技術(shù)維護進行連續(xù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?，特別是采用SMS等非連續(xù)通信方式進行遙測遙控的燈塔，要在保持原有功能的同時，建立GPRS或CDMA等進行連續(xù)數(shù)字通信鏈路。

三是通信鏈路的傳輸速率、通信協(xié)議要滿足遠程技術(shù)診斷與維護過程中進行數(shù)據(jù)傳輸必要的技術(shù)要求。

2、實現(xiàn)電源系統(tǒng)智能化監(jiān)控

穩(wěn)定可靠的電源是燈塔穩(wěn)定運行的基礎，因而實現(xiàn)電源的智能監(jiān)控十分必要。目前大部分燈塔采用光伏發(fā)電，用蓄電池存儲電能。電源系統(tǒng)實現(xiàn)智能化監(jiān)測與控制包括兩方面的技術(shù)任務，一是制定并嚴格落實有關技術(shù)規(guī)范，對蓄電池實施科學的充放電管理，保持電池的技術(shù)狀態(tài)、延長電池使用壽命；二是將電源系統(tǒng)完全納入航標網(wǎng)絡化控制管理，自動報告燈塔電源系統(tǒng)的技術(shù)狀態(tài)，發(fā)生異常時自動進行遠程報警，燈塔管理人員可以遠程查詢燈塔電源系統(tǒng)的技術(shù)狀態(tài)、進行必要的遠程維護操作。

3、實現(xiàn)航標AIS

AIS安裝于助航設備上即構(gòu)成航標AIS。航標AIS使傳統(tǒng)航標數(shù)字化，對完善與擴展航標功能和實現(xiàn)航標現(xiàn)代化管理具有重要意義。航標AIS包括三個類型：真實航標AIS、綜合航標AIS和虛擬航標，真實航標AIS是燈塔智能化發(fā)展的一項重要內(nèi)容。

五、結(jié)束語

隨著計算機、自動控制、微電子和數(shù)字通信等新技術(shù)的不斷發(fā)展，燈塔智能化的內(nèi)容也將不斷充實、豐富和提高。新技術(shù)的大量應用和智能化水平的不斷提高，古老的燈塔必將煥發(fā)出新的青春，為船舶航行安全、海運事業(yè)的發(fā)展，更好地服務國家“一帶一路”建設，發(fā)揮越來越重要的作用。endprint