新時(shí)代航?？萍及l(fā)展與引航安全

王勇 上海港引航站

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速崛起，中國(guó)的航運(yùn)業(yè)也有了前所未有的變化，各大港口的貨物吞吐量呈幾何級(jí)數(shù)遞增。這樣港口進(jìn)出船舶的安全問(wèn)題也日益突出，因此引航工作就成為關(guān)鍵。進(jìn)入新時(shí)代伴隨國(guó)家科技創(chuàng)新力的提升航?？萍家驳玫搅碎L(zhǎng)足的發(fā)展，這也對(duì)引航安全產(chǎn)生直接的影響。

1.影響引航安全的因素

1.1 影響引航安全的環(huán)境因素

影響引航安全的環(huán)境因素大致有三類，一類是自然環(huán)境因素，另一類就是引航員登離船水域的環(huán)境因素，再有就是港口泊位的因素。

1.1.1 自然環(huán)境因素

自然環(huán)境因素對(duì)引航安全的影響主要是引航作業(yè)中水文及氣象因素，在引航作業(yè)中如果出現(xiàn)臺(tái)風(fēng)、濃霧和海冰等惡劣氣象情況，極易造成在引航過(guò)程中出現(xiàn)船舶失控的突發(fā)狀況的發(fā)生。

1.1.2 引航登離船水域環(huán)境因素

由于貨運(yùn)船舶的增加一些航道變得日益擁擠，單一航道的交通量的增加使得通航密度增大，使得航行水域環(huán)境的出現(xiàn)了不確定性，同時(shí)隨著船舶建造噸位的增加，船體也越來(lái)越龐大，這進(jìn)一步增加了航道水域環(huán)境的復(fù)雜程度，也為引航員登離船制造了不安全因素。

1.1.3 港口泊位環(huán)境的因素

由于新型大型船舶的建造使得原有港口的靠泊能力產(chǎn)生不足，泊位結(jié)構(gòu)的老化、碼頭門機(jī)距碼頭前沿的距離小等原因，都增加了引航作業(yè)靠泊離泊的安全風(fēng)險(xiǎn)。

1.2 影響引航安全的船舶的因素

影響引航安全的船舶的因素主要是被引航船舶的因素，現(xiàn)在造船技術(shù)突飛猛進(jìn)，船舶的操控系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)都在不斷變化，同時(shí)船舶現(xiàn)在也建造越大，其自身在駕駛臺(tái)的位置在風(fēng)和潮流的影響下，會(huì)造成引航員空間意識(shí)的失真，都增加了引航員對(duì)船舶操控的難度，這也是造成引航安全的隱患之一。

1.3 影響引航安全人的因素

在影響引航安全的眾多因素中人的因素是核心因素，在多數(shù)的引航安全事故中人為因素都占大多數(shù)，現(xiàn)在我們國(guó)家對(duì)外貿(mào)易蓬勃發(fā)展，這就造成各大港口到離港船舶數(shù)量激增，對(duì)引航員的需求量也越來(lái)越大，引航員的工作量也增加，使得一些新引航員在經(jīng)驗(yàn)不足的情況下，就開(kāi)始單獨(dú)作業(yè)，在遇到突發(fā)狀況時(shí)極易出現(xiàn)引航員誤操作。另一方面由于船舶較多，一些船舶的船員素質(zhì)也是參差不齊，在船員專業(yè)技能不高、責(zé)任心不強(qiáng)的情況下，不聽(tīng)從指揮或是出現(xiàn)盲目操縱時(shí)常造成偏離航線和碰撞碼頭的情況發(fā)生。

2.新時(shí)代航?？萍嫉陌l(fā)展下給引航作業(yè)帶來(lái)的變化

2.1 由被動(dòng)引航變?yōu)橹鲃?dòng)接泊

隨著多體船的出現(xiàn)使得建造小水面線的大型水面平臺(tái)成為可能，過(guò)去單體船的甲板面積最多就像航空母艦達(dá)到一個(gè)足球場(chǎng)的面積，而多體船出現(xiàn)使得甲板的面積可以建造的更大，同時(shí)抗擊風(fēng)浪的能力也大大加強(qiáng)，可以以此為平臺(tái)建造一座可移動(dòng)的海上港頭，貨輪可以直接停泊在港口周邊開(kāi)闊的海面上，這座移動(dòng)海上碼頭主動(dòng)向船舶靠攏，并在相應(yīng)的移動(dòng)泊位上進(jìn)行裝卸作業(yè)，將被動(dòng)的引航入港變?yōu)橹鲃?dòng)的使船入泊。同時(shí)這種移動(dòng)碼頭可以兼顧海運(yùn)和內(nèi)河航運(yùn)船只，使得海運(yùn)貨物在移動(dòng)碼頭上直接裝入內(nèi)河航運(yùn)船舶，使得貨物運(yùn)輸更便捷。另一方面，由于不需要船舶進(jìn)入港口，也減少了引航作業(yè)，而且這種移動(dòng)碼頭可以適應(yīng)各種類型的船舶，同時(shí)由于移動(dòng)碼頭是在港口外海進(jìn)行作業(yè)，船舶不用進(jìn)入港口航道，也減輕了航道的通航壓力和港口泊位數(shù)量的限制。從而從根本上消除了港口環(huán)境因素對(duì)引航安全帶來(lái)的影響。

2.2 遠(yuǎn)程操控船舶消除引航安全隱患

近些年來(lái)，無(wú)人船的概念被航海界廣泛提及，無(wú)人船集人工智能、數(shù)字通信和遙控技術(shù)于一身，是今后船舶及航運(yùn)的發(fā)展方向。目前無(wú)人船術(shù)領(lǐng)域廣泛，除了傳統(tǒng)船舶技術(shù)，還涉及多傳感器智能監(jiān)控系統(tǒng)、自動(dòng)避碰系統(tǒng)、高可靠高冗余數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、機(jī)電系統(tǒng)自動(dòng)故障檢測(cè)系統(tǒng)、自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)、可靠電子海圖系統(tǒng)、智能機(jī)器人系統(tǒng)、水下機(jī)器人系統(tǒng)、防海盜系統(tǒng)及物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)等技術(shù)，正朝著智能化、體系化、標(biāo)準(zhǔn)化等方向發(fā)展。

無(wú)人船與傳統(tǒng)船舶相比，其優(yōu)勢(shì)在于智能技術(shù)和控制技術(shù)，這一優(yōu)勢(shì)對(duì)于引航作業(yè)更是幫助頗多，首先船舶是基于衛(wèi)星定位系統(tǒng)，船舶能夠自動(dòng)修正自己的位置，同時(shí)船舶控制系統(tǒng)中可以嵌入大量的世界各地港口的基礎(chǔ)信息，如航道水文資料等，在進(jìn)入港口的預(yù)定水域后，港口通過(guò)岸基遠(yuǎn)程傳送的港口泊位、在港船只、當(dāng)天的氣象信息等數(shù)據(jù)，無(wú)人船可以自主計(jì)算航行速度和起點(diǎn)終點(diǎn)，通過(guò)船舶自身環(huán)境感知能力確定障礙物的幾何形狀來(lái)確定航跡，并實(shí)現(xiàn)在港內(nèi)的錨泊靠岸等。如果一旦出現(xiàn)突發(fā)情況，無(wú)人船無(wú)法自主修正失效或計(jì)算錯(cuò)誤時(shí)，岸基引航員可以直接接管船舶的控制權(quán)，這時(shí)引航員通過(guò)自身多年的實(shí)地經(jīng)驗(yàn)操控船舶入港。這樣就實(shí)現(xiàn)了引航員的遠(yuǎn)程引航，避免了引航員利用引航艇登離船時(shí)的安全風(fēng)險(xiǎn)。

2.3 構(gòu)建“虛擬船舶”改變引航方式

在引航作業(yè)中經(jīng)常使用拖輪來(lái)控制被引航船舶的位置，同時(shí)被引航船只的操控還的由每一引航員進(jìn)行控制，而每一個(gè)引航員的經(jīng)驗(yàn)和能力不同，這就使得拖輪對(duì)被引航船舶的位置調(diào)控也不同。隨著通信技術(shù)的發(fā)展，特別是5G 技術(shù)的發(fā)展，其低延時(shí)、高速率和萬(wàn)物互聯(lián)的特性，也使得航海技術(shù)有了更多應(yīng)用。

如果我們把拖輪變得小型化，變成無(wú)人小船，每一個(gè)無(wú)人小船都具備拖輪的動(dòng)力，同時(shí)使拖輪具備與被引航船舶的附著能力，同時(shí)這些無(wú)人船具備智能通信系統(tǒng)和位置感知能力，其本質(zhì)可以理解為具備一定推力的“引航機(jī)器人”，在被引航船舶進(jìn)入待引航水域后，由幾個(gè)或十幾個(gè)“引航機(jī)器人”附著在被引航船舶周圍，同時(shí)岸基的控制臺(tái)，將這些“引航機(jī)器人”在引航控制系統(tǒng)中組成一個(gè)“虛擬的船舶”，這個(gè)“虛擬的船舶”的幾何形狀、三維空間結(jié)構(gòu)和船舶噸位等基礎(chǔ)信息就是被引航船的，但是“虛擬的船舶”的動(dòng)力由這些負(fù)責(zé)引航的“引航機(jī)器人”提供，岸基的控制臺(tái)利用5G技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將這些“引航機(jī)器人”組織起來(lái)，每個(gè)“引航機(jī)器人”通過(guò)自身的通信系統(tǒng)向控制臺(tái)報(bào)告自身的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，同時(shí)接受控制臺(tái)發(fā)出的指令，利用5G網(wǎng)絡(luò)的低延時(shí)特性，實(shí)時(shí)做出推進(jìn)動(dòng)作，控制臺(tái)的引航系統(tǒng)將這些“引航機(jī)器人”的推進(jìn)動(dòng)力形成一個(gè)矩陣結(jié)構(gòu)，引航系統(tǒng)就通過(guò)對(duì)矩陣結(jié)構(gòu)中的特定的點(diǎn)的動(dòng)力調(diào)控，來(lái)調(diào)整“虛擬的船舶”的航行狀態(tài)，最終完成在港內(nèi)的航行、錨泊、靠岸。這樣港口的引航控制室，可以根據(jù)不同船舶的型號(hào)和所載貨物的重量和類型組成不同的“虛擬的船舶”引航模型，這樣就使得單人的引航作業(yè)，變?yōu)檫h(yuǎn)程系統(tǒng)自動(dòng)引航控制。這樣就消除了引航員個(gè)人經(jīng)驗(yàn)和能力給引航工作帶來(lái)的影響。

3.結(jié)語(yǔ)

綜上所述，新時(shí)代航?？萍嫉陌l(fā)展勢(shì)必對(duì)引航工作帶來(lái)影響，也使得引航安全問(wèn)題發(fā)生根本性的改變，相信在不遠(yuǎn)的將來(lái)伴隨大型小水面移動(dòng)碼頭、無(wú)人船、“引航機(jī)器人”的出現(xiàn)，徹底顛覆傳統(tǒng)引航工作的性質(zhì)，為我國(guó)的航運(yùn)發(fā)展提供更廣闊的發(fā)展空間。