小型航標(biāo)船舶導(dǎo)助航設(shè)備的綜合應(yīng)用

王福成 邵 華 梁福民

一、船舶導(dǎo)助航設(shè)備簡述

船舶導(dǎo)助航設(shè)備主要是指在船舶航行及作業(yè)中，用以實現(xiàn)船-岸、船-船之間的觀察、聯(lián)絡(luò)、導(dǎo)航、作業(yè)等行為的相關(guān)設(shè)施設(shè)備，主要包括航海羅經(jīng)、測深儀、船用雷達（RADAR）、船載定位系統(tǒng)、船載AIS（船舶自動識別系統(tǒng)）、全球海上遇險與安全系統(tǒng)（GMDSS）和電子海圖系統(tǒng)（ECDIS、ECS）等。

國際海事組織早在2006年就提出了e-航海概念，其本質(zhì)也就是在船-船、船-岸之間搭建一個綜合的信息服務(wù)系統(tǒng)，實現(xiàn)船-船、船-岸信息交換，實現(xiàn)船舶導(dǎo)助航設(shè)備的綜合應(yīng)用，從而提升船舶海上航行及作業(yè)的安全系數(shù)和陸地對船舶的有效監(jiān)控。因電子海圖系統(tǒng)能夠綜合處理來自船舶其他導(dǎo)助航設(shè)備的信息，不僅使得電子海圖系統(tǒng)受到船員的喜愛，更是讓電子海圖系統(tǒng)成為現(xiàn)代e-航海發(fā)展的核心系統(tǒng)。

二、小型航標(biāo)船舶導(dǎo)助航設(shè)備現(xiàn)狀

小型航標(biāo)船舶是指航標(biāo)管理單位按航標(biāo)類別及數(shù)量的不同，所配備的小于400總噸的專業(yè)航標(biāo)作業(yè)船舶，主要負責(zé)助航設(shè)施設(shè)備的日常巡檢、維護、保養(yǎng)、浮標(biāo)布設(shè)、孤島補給、設(shè)施建設(shè)和物料運輸?shù)裙ぷ鳎鶕?jù)其功能和作用又分為航標(biāo)巡檢作業(yè)船、航標(biāo)貨運補給船、航標(biāo)專業(yè)設(shè)施設(shè)備船等。小型航標(biāo)船舶因其操縱靈活、吃水淺等優(yōu)越性，適用于海島、近岸和狹窄水域航標(biāo)作業(yè)，在航標(biāo)管理工作中可彌補大、中型航標(biāo)船舶的局限性而被航標(biāo)主管部門廣泛應(yīng)用。如圖1、圖2所示。

圖1 航標(biāo)補給船

圖2 航標(biāo)夾持船

雖然小型航標(biāo)船舶有諸多優(yōu)點，但也存在排水量小、耐波性差、抗風(fēng)能力差、設(shè)備簡陋和裝機功率小等問題，隨著當(dāng)今導(dǎo)助航設(shè)備日新月異的變化，小型航標(biāo)船舶的導(dǎo)助航設(shè)備受自身局限性的影響而變得相對落后。具體表現(xiàn)為以下幾點：

（1）小型航標(biāo)船舶駕駛臺空間狹小，航行和作業(yè)區(qū)域受限，基本不滿足陀螺羅經(jīng)安裝所需條件，船用指向設(shè)備基本以磁羅經(jīng)為主。磁羅經(jīng)受地磁場的影響較大，指向精度遠遠不如陀螺羅經(jīng)，也無法為其他電子導(dǎo)航設(shè)備提供船舶航向信息。

（2）小型航標(biāo)船舶在浮標(biāo)拖帶復(fù)位等工作中，對船舶位置控制能力要求較高，船舶操縱主要以手操舵為主，加之自動舵需要以陀螺羅經(jīng)等電子設(shè)備作為支持，因此小型航標(biāo)船舶是無法使用自動舵的。

（3）目前航標(biāo)主管部門所配備的小型航標(biāo)船舶船齡多為20年左右，所配雷達設(shè)備較為落后，并且受噸位限制，小型航標(biāo)船舶所配備的雷達也基本沒有自動雷達標(biāo)繪（ARPA）功能，這對船舶在夜間或能見度不良的環(huán)境下航行極為不利。

（4）目前國內(nèi)電子海圖系統(tǒng)主要以ECS為主，距離國際標(biāo)準(zhǔn)的ECDIS尚有差距，同時受小型航標(biāo)船舶其他導(dǎo)助航設(shè)備簡陋的影響，ECS電子海圖系統(tǒng)部分功能無法應(yīng)用，但目前船用AIS信號已基本能夠介入ECS內(nèi)，這給電子海圖系統(tǒng)的應(yīng)用帶來了拓展空間。

（5）因受船舶航行區(qū)域及船舶噸位的限制，小型航標(biāo)船舶通信設(shè)備配備了2 182千赫茲無線電話收發(fā)信設(shè)備和VHF無線電話設(shè)備，通信距離也被限制在150海里范圍內(nèi)（2 182千赫茲無線電話收發(fā)信設(shè)備最大作用距離一般為150海里，VHF無線電話設(shè)備作用距離為25海里左右）。

三、當(dāng)前船舶導(dǎo)助航設(shè)備的綜合應(yīng)用發(fā)展

1.AIS與雷達設(shè)備的結(jié)合

AIS目標(biāo)可以在船舶各種相關(guān)導(dǎo)航設(shè)備顯示器顯示，比如雷達顯示器。AIS與雷達連接后，在雷達中打開AIS開關(guān)，可以在雷達回波上同時疊加顯示AIS目標(biāo)（如圖3所示），一方面可以解決雷達假回波對船舶駕駛員對雷達觀測的干擾，另一方面方便駕駛員與周圍物標(biāo)的溝通聯(lián)系，有助于船舶導(dǎo)航和避碰。從圖3可以看出在復(fù)雜航道的雷達回波中很容易確認(rèn)移動的物標(biāo)。

圖3 雷達與AIS圖像疊加

目前部分港口、航道及狹水道設(shè)置了AIS航標(biāo)或AIS虛擬航標(biāo)，對開啟AIS顯示功能的船舶在上述水域中安全航行及作業(yè)起到了關(guān)鍵作用。

2.VHF和海事部門船舶交通服務(wù)系統(tǒng)（VTS）的結(jié)合

近海船舶航行及作業(yè)水域基本覆蓋在海事部門VTS監(jiān)控范圍內(nèi)，海事部門VTS可通過岸基雷達或電子海圖系統(tǒng)監(jiān)測到船舶雷達信號和AIS信息，在船舶和海事部門VTS之間通過VHF通信設(shè)備實現(xiàn)對船舶導(dǎo)助航設(shè)備的綜合應(yīng)用。一方面在VTS的監(jiān)控范圍內(nèi)，VTS可以監(jiān)測到轄區(qū)內(nèi)的船舶位置及其運動情況，其行為過程完全在海事部門的監(jiān)測中；另一方面船舶可通過VHF向海事部門VTS報告船舶作業(yè)情況，由海事部門VTS向過往船舶發(fā)布船舶作業(yè)信息，提醒過往船舶進行避讓。因此，近海航行及作業(yè)的船舶駕駛員在值班過程中保持VHF守聽，可以說是對VHF和海事部門VTS綜合應(yīng)用的關(guān)鍵。VHF和海事部門VTS的結(jié)合情況如圖4所示。

圖4 VHF和海事部門VTS的結(jié)合情況

3.移動3G/4G通信網(wǎng)絡(luò)的推廣應(yīng)用

近海船舶主要是在航標(biāo)導(dǎo)航設(shè)備覆蓋的水域航行及作業(yè)，這些水域目前均有移動通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋。而MCS技術(shù)數(shù)據(jù)通信的關(guān)鍵是TCP/IP通信機制，在移動3G/4G通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋下，可實現(xiàn)由船載監(jiān)測平臺將船舶航行數(shù)據(jù)如GPS、駕駛臺車舵、機艙機械設(shè)備運轉(zhuǎn)及船舶VDR等信息進行采集和加工。船-岸通信系統(tǒng)監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，獲取船端信息，服務(wù)器綜合海事部門大數(shù)據(jù)，在保存處理信息的同時提供網(wǎng)絡(luò)登入訪問功能。岸上監(jiān)控人員獲取船舶信息的同時及時將相關(guān)信息反饋至船舶駕駛員，實現(xiàn)對船舶的遠程監(jiān)控和船舶導(dǎo)助航設(shè)備的綜合應(yīng)用。如圖5所示。

圖5 移動通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用

4.e-航海綜合導(dǎo)助航平臺的建設(shè)

電子海圖系統(tǒng)作為e-航海的核心系統(tǒng)，其配備的高性能船用計算機可以有效處理各種船用導(dǎo)助航設(shè)備信息。以電子海圖系統(tǒng)作為AIS和雷達的外部終端，而AIS的圖式已經(jīng)完全包括在電子海圖系統(tǒng)中，通過計算機系統(tǒng)的運算能力，將船舶海圖數(shù)據(jù)與雷達圖像、AIS圖式疊加顯示。通過雷達圖像和海圖數(shù)據(jù)疊加，可監(jiān)測到船舶羅經(jīng)航向誤差以及船位誤差。

在e-航海綜合導(dǎo)助航平臺的綜合顯示下，航行信息集中在同一臺顯示器上，而且綜合平臺的顯示系統(tǒng)可在電子海圖顯示系統(tǒng)和雷達顯示系統(tǒng)之間進行切換，在確保顯示設(shè)備的可靠性的同時減輕駕駛員值班時的工作量，為船舶駕駛、瞭望人員確保船舶安全航行及作業(yè)提供可靠保障。e—航海導(dǎo)助航平臺的應(yīng)用如圖6所示。

圖6 e-航海導(dǎo)助航平臺的應(yīng)用

四、小型航標(biāo)船舶導(dǎo)助航設(shè)備裝配設(shè)想

小型航標(biāo)船舶排水量小，吃水淺，駕駛臺空間也受限，在狹小的駕駛臺空間內(nèi)很難滿足各種導(dǎo)助航設(shè)備的安裝和使用。隨著科技發(fā)展，船舶導(dǎo)助航設(shè)備也會更加集成化，為駕駛臺留下更多的空間，使空間受限的小型航標(biāo)船舶安裝更多更先進的導(dǎo)助航設(shè)備成為可能。

將雷達、AIS、電子海圖、船載定位系統(tǒng)、羅經(jīng)、測深儀、計程儀等導(dǎo)助航設(shè)備，以及水文、氣象信息、航標(biāo)信息、航海警（通）告信息等航行安全信息，通過船舶綜合導(dǎo)助航平臺進行綜合處理后，綜合顯示在雷達顯示系統(tǒng)或電子海圖顯示系統(tǒng)，不僅可以節(jié)約小型航標(biāo)船舶駕駛臺空間，更將船舶航行安全信息集中，方便駕駛?cè)藛T獲取信息，還將為岸基對小型航標(biāo)船舶的監(jiān)控提供可靠的數(shù)據(jù)支持。小型航標(biāo)船舶無論在港區(qū)、近岸等水域，還是在狹水道、航道等通航密集區(qū)航行或作業(yè)，都將更安全更可靠，同時也為未來小型航標(biāo)船舶的無人駕駛及岸基控制打下基礎(chǔ)。

五、結(jié)束語

合理利用船舶現(xiàn)有的導(dǎo)助航設(shè)備，保證船舶航行和作業(yè)安全是每一名駕駛員的職責(zé)。在航行及作業(yè)中船舶駕駛員應(yīng)注意，無論船舶設(shè)備是先進還是落后，完全依賴于導(dǎo)助航設(shè)備而忽視避碰規(guī)則中所要求的“正規(guī)瞭望”都是不可取的，綜合應(yīng)用好船舶駕駛臺的導(dǎo)助航設(shè)備是保持正規(guī)瞭望的一種手段，也是每一名船員船藝良好的體現(xiàn)。