解析船舶安全航行的橋樓航行值班報警系統(tǒng)

陳奎英 李天威 徐 剛

（1.煙臺中集萊佛士船業(yè)有限公司 煙臺264000；

2.煙臺中集來福士海洋工程有限公司 煙臺 264000）

0 引 言

船舶所處的海域或水域環(huán)境復(fù)雜多變，隨時可能發(fā)生各種危及船舶和人命安全的緊急事件［3］。英國船東保賠協(xié)會、日本海上保安廳、德國不萊梅航運經(jīng)濟研究所、澳大利亞運輸部等很多機構(gòu)都進行過專門的事故統(tǒng)計和專題研究。雖然各國各部門的統(tǒng)計分析資料和數(shù)據(jù)來源不同，但結(jié)論大致相同，即80%左右的事故是由于人為失誤所造成的［4］。因此，值班駕駛員（OOW）工作的重要性顯得尤為關(guān)鍵。一個合格且經(jīng)驗豐富的值班駕駛員，雖可以有效降低事故的發(fā)生，但仍然無法杜絕事故發(fā)生。如何實現(xiàn)船舶的安全航行，已成為國際海事組織等機構(gòu)一直討論并急于解決的問題。

1 海上事故分析及BNWAS產(chǎn)生的背景和要求

根據(jù)最新統(tǒng)計表明，船舶海損、機損及污染事故的發(fā)生，主要是船舶管理和船員任職資格方面的不足與管理上的過失所造成的。主要表現(xiàn)在：

（1）對安全航行的重視程度不夠；

（2）船員心理不健康或船員的素質(zhì)不高［4］。

船舶碰撞或者擱淺事故，多數(shù)是因駕駛員誤操作導(dǎo)致。

各船級社以及相關(guān)組織也采取了各種措施和管理法規(guī)來規(guī)范船舶的航行要求。從2001年7月的國際海事組織（IMO）航行安全分委會（NAV）第47次會議，直到在2008年6月國際海事組織航行安全分委會第54次會議，經(jīng)多次討論才最終決定通過船載橋樓航行值班警報系統(tǒng)配備要求的草案，并將該草案提交到在2009年5月召開的MSC86次會議上審議并獲得通過。至此，該設(shè)備才在船舶上正式安裝并進入實施階段［5］。

BNWAS的主要功能旨在通過提醒駕駛員注意，并對船舶的安全航行提供幫助，以有效減少人為因素引發(fā)的海難事故。根據(jù)第54次會議要求，BNWAS的安裝要求和系統(tǒng)要求如下：

（1）新增Reg.V/19-2.2.3條，要求從事國際航行船舶按下列要求安裝BNWAS；

① 在2011年7月1日或以后建造的150 GT及以上的貨船和不論尺度大小的客船；

② 在2011年7月1日以前建造的不論尺度大小的客船，不遲于2012年7月1日以后的第一次檢驗；

③ 在2011年7月1日以前建造的3 000 GT及以上的貨船，不遲于2012年7月1日以后的第一次檢驗；

④ 在2011年7月1日以前建造的500 GT及以上但小于3 000 GT的貨船，不遲于2013年7月1日以后的第一次檢驗；

⑤ 在2011年7月1日以前建造的150 GT及以上但小于500 GT的貨船，不遲于2014年7月1日以后的第一次檢驗。

該條還要求船舶在海上航行途中的任何時候，橋樓航行值班報警系統(tǒng)均應(yīng)保持運行。關(guān)于“第一次檢驗”的具體含義，參見MSC.1/Circ.1290通函的統(tǒng)一解釋。

（2）新增Reg.V/19-2.2.4條，要求在 2011年 7月1日以前安裝的BNWAS，主管機關(guān)可自行決定此后讓其免于完全符合國際海事組織通過的標(biāo)準(zhǔn)［6］。

2 BNWAS系統(tǒng)的應(yīng)用

在自動化程度高速發(fā)展、人工智能不斷進步的今天，船舶普遍實現(xiàn)無人機艙及一人橋樓操縱（one man bridge operation）。基于航行安全駕駛的規(guī)范要求，BNWAS系統(tǒng)應(yīng)運而生。

2.1作 用

BNWAS系統(tǒng)用于監(jiān)視駕駛室值班員的活動。當(dāng)值班駕駛員失去履行其職責(zé)的能力時發(fā)出警報，盡可能避免與駕駛員操作有關(guān)的海上事故。特別是當(dāng)船舶處于自動駕駛狀態(tài)時，BNWAS可以監(jiān)視駕駛員，避免駕駛室出現(xiàn)長時間無人值守的情況，能明顯提高駕駛員的警覺意識而避免失職。

2.2 工作原理

通過設(shè)定時間間隔的報警，提醒值班駕駛員進行復(fù)位操作。如果沒有及時復(fù)位或者駕駛員不在崗，則報警會延伸到其他位置，比如船長室或者其他駕駛員的位置，從而避免駕駛室出現(xiàn)長期無人值守的情況。BNWAS的報警通常分為三級，各級報警如下：

一級報警：BNWAS的休眠期時間設(shè)定通常為3～12 min。如果在休眠期內(nèi)按下復(fù)位按鈕，則復(fù)位按鈕將重新開始倒計時。如果到達休眠期設(shè)定時間而沒有復(fù)位，就會發(fā)出報警。駕駛室值班員需按下復(fù)位按鈕，則休眠期重新開始倒計時。如果駕駛室值班員沒有按下復(fù)位按鈕，15 s視覺報警結(jié)束后，則會觸發(fā)聲光報警，此報警為一級報警。復(fù)位按鈕通常安裝在駕駛臺左右、海圖室、橋樓兩翼等區(qū)域。復(fù)位按鈕不允許安裝在駕駛室或瞭望區(qū)域以外的任何場所。

二級報警：在一級報警狀態(tài)下，如果15 s內(nèi)報警沒有復(fù)位，將發(fā)出二級聲光報警。二級聲光報警延伸到各個房間，二級報警單元通常安裝在船長室、輪機長室、大副室、二副室、三副室、餐廳、辦公室、娛樂室等區(qū)域。

三級報警：在二級報警狀態(tài)下，如果90 s（90～180 s，可調(diào)）內(nèi)報警沒有復(fù)位，將發(fā)出三級聽覺報警。三級報警時，BNWAS的所有報警單元全部發(fā)出聲光報警。

此外，BNWAS無論在導(dǎo)航或航線控制系統(tǒng)忙碌時都應(yīng)該運行，除非受到船長控制。報警未確認(rèn)時的報警順序如圖1所示。

圖1 報警未確認(rèn)狀態(tài)時的報警順序［7］

2.3 系統(tǒng)配置

目前，國內(nèi)外多家廠家正在研發(fā)BNWAS。國外的有日本的FURUNO/JRC/TKC、丹麥的Uni-Safe，國內(nèi)的有章和電氣、嘉興科訊、杭州華雁、海蘭信等。此系統(tǒng)并不復(fù)雜，技術(shù)也趨于成熟。國內(nèi)的廠家大多數(shù)已取得中國船級社（CCS）認(rèn)證，目前正力求獲得其他船級社如ABS、DNV等的認(rèn)證，以適應(yīng)更廣闊的市場需求。

某船廠新建項目——兩艘50 000 t散貨船采用功能比較全面的BNWAS。該系統(tǒng)可以接入自動舵、電子海圖（可選）和雷達系統(tǒng)（可選）。同時，BNWAS將實時的數(shù)據(jù)信息輸出到VDR，以記錄當(dāng)前的情況，便于日后查究。

通常，BNWAS系統(tǒng)的配置（如圖2所示）主要包括中央控制器，一級報警復(fù)位單元，二級報警單元，三級報警單元和人體感應(yīng)復(fù)位單元（可選）。BNWAS與其他系統(tǒng)有接口，如VDR、自動舵、Radar（可選）、ECDIS（可選）等。BNWAS電源通常要求為DC 24 V或者AC電源。

圖2 BNWAS系統(tǒng)配置圖

2.3.1 中央控制器

中央控制器包括控制箱和顯示控制單元，通常安裝在駕駛室監(jiān)控臺上，主要是對各級報警進行設(shè)置和調(diào)試，以及對監(jiān)視的駕駛臺其他設(shè)備進行報警并顯示。同時，其也處理來自各按鈕和傳感器的信號，把相關(guān)信號輸出給相應(yīng)的設(shè)備。此設(shè)備運行的監(jiān)視模式通常有三種：自動運行模式、手動運行模式和關(guān)閉模式。自動模式運行時，此設(shè)備接入自動舵控制系統(tǒng)的信號，時間顯示窗從休眠期開始倒計時運行，駕駛室值班員必須在一級報警發(fā)生前的時間段內(nèi)復(fù)位。如果駕駛員不動作，則相應(yīng)的發(fā)出一級、二級和三級報警，如此循環(huán)復(fù)位操作。此自動運行模式是當(dāng)船舶處于自動舵運行時，規(guī)范要求必須要采用的，以確保駕駛室值班員監(jiān)視船舶自動駕駛的情況，駕駛員履行其值班職責(zé)。手動運行模式下，船舶沒有處于自動駕駛狀態(tài)，其工作操作過程與自動運行模式相同，區(qū)別是此模式不接入自動舵信號。關(guān)閉模式是BNWAS系統(tǒng)關(guān)閉，不再工作。

某些廠家還配置緊急鍵。如果長按緊急鍵3 s，則會觸發(fā)三級報警，所有報警單元發(fā)出聲光報警；再長按3 s，則消除報警。

2.3.2 報警單元

一級報警單元通常為復(fù)位按鈕，安裝在駕駛室和瞭望區(qū)內(nèi)，配置有復(fù)位按鈕盒報警顯示。報警顯示時，駕駛室值班員可以按下復(fù)位按鈕，BNWAS重新開始倒計時。二級和三級報警單元，安裝在駕駛室以外的主要區(qū)域，此設(shè)備配置有聲光報警顯示和系統(tǒng)運行指示，但沒有復(fù)位按鈕。如果二級報警發(fā)出后，相關(guān)人員應(yīng)立即采取行動到駕駛室查看，在駕駛室內(nèi)復(fù)位。否則將在規(guī)定的時間內(nèi)繼續(xù)發(fā)出三級報警，通知相關(guān)人員，到駕駛室查看并復(fù)位。二級和三級報警單元之所以不在本地配置復(fù)位按鈕，就是避免相關(guān)人員在本地復(fù)位后不行動而出現(xiàn)事故。

2.3.3 人體感應(yīng)復(fù)位單元

這是感應(yīng)人體的運動來產(chǎn)生復(fù)位信號的探頭，一般應(yīng)用的有紅外的（人走過時光熱變化會產(chǎn)生復(fù)位信號），還有重力式的（人走過時重力變化會產(chǎn)生復(fù)位信號）。目前各個廠家選配的多是紅外的，通過檢測人體運動而確定值班員的狀態(tài)。如果值班員在規(guī)定的設(shè)置時間內(nèi)沒有任何動作，則會依次觸發(fā)一級、二級和三級報警。如果值班員相應(yīng)操作，則BNWAS將根據(jù)檢測到的信號重新開始倒計時。此設(shè)備不需要值班員重復(fù)按下復(fù)位按鈕，而通過監(jiān)測值班員的肢體動作實現(xiàn)系統(tǒng)的復(fù)位，確保值班員正常工作。

2.3.4 系統(tǒng)接口

BNWAS 與 VDR、自動舵、Radar、ECDIS 等系統(tǒng)有接口，目前常用的接口是VDR與自動舵。此外，BNWAS還應(yīng)輸出本系統(tǒng)的電源狀態(tài)到全船自動控制系統(tǒng)，監(jiān)測BNWAS系統(tǒng)電源供應(yīng)是否正常。

3 對安全航行值班的作用和重要性

BNWAS最初只是一個簡單的計時系統(tǒng)。給其設(shè)定一個時間，當(dāng)計時結(jié)束，系統(tǒng)開始報警；復(fù)位后，重新開始計時。如今，該系統(tǒng)在使用過程中會碰到哪些情況，系統(tǒng)會如何響應(yīng)，同時又存在哪些不足之處？對此，本文將逐一分析，為安全航行提供一些參考。

對于報警復(fù)位的問題，BNWAS要求值班員在規(guī)定的時間內(nèi)重復(fù)復(fù)位，否則將依次觸發(fā)一級、二級和三級報警。仔細(xì)想來，海上情況瞬息萬變，可能發(fā)生多種情況。比如，遇到其他船舶時，駕駛員可能正忙于操舵而無法進行復(fù)位操作。此時報警系統(tǒng)若仍遵循之前的設(shè)定發(fā)出報警，是否會引發(fā)不必要的緊張，且對駕駛員產(chǎn)生一定影響而不利于避碰？于是，大家有了新的思路。通過一些感應(yīng)器件，如捕捉人物行動的感應(yīng)器、地板壓力探測的感應(yīng)器、或者駕控臺上相關(guān)設(shè)備的操作等等手段去感知駕駛員的動作，從而使系統(tǒng)辨別駕駛員的存在。這在一定程度上減少了駕駛員的按鍵復(fù)位操作，有利于其專注于航行情況。需要了解的是，有的船級社（例如DNV）不接受這樣的運動傳感器，有的船旗國（如新加坡）認(rèn)為船晃動或者有飛蛾類小動物也可能會引起復(fù)位。上述問題目前仍在爭議中，尚無解決辦法。又如，有時當(dāng)駕駛員困倦時，往往還在操舵。這時的他對周圍的情況已經(jīng)不能作出及時、正確的判斷，但感應(yīng)器此時卻仍認(rèn)為駕駛員在崗而不觸發(fā)警報，這就相當(dāng)危險了。因此，判斷駕駛員是否能夠正常操作，需要系統(tǒng)設(shè)計者根據(jù)實際情況深思熟慮。

在BNWAS安裝實施的過程中，國際海事組織（IMO）也在會議上多次提出問題并討論，如：

（1）NAV53次會議上，分委會對丹麥的提案要求150 GT及以上船舶配備BNWAS進行了討論。主要有以下意見：

①BNWAS的配備不能導(dǎo)致駕駛室配員減少；

②BNWAS應(yīng)是基于傳感器的，而不僅只是一個按鈕；

③BNWAS不是解決駕駛員疲勞的方法；

④日本認(rèn)為目前的標(biāo)準(zhǔn)不適合于500 GT以下的小船，在考慮配備時需要對性能標(biāo)準(zhǔn)進行修改。

⑤ 國際航運公會（ICS）、國際船長協(xié)會聯(lián)合會（IFSMA）等國際組織認(rèn)為，決定是否強制配備之前還需要進一步研究其必要性。該意見得到了部分代表的支持［8］。

（2）國際海事組織（IMO）在2009年7月召開的航行安全分委會第55次會議（NAV55）上討論并通過了英國和丹麥提案中關(guān)于BNWAS的復(fù)位功能，包括以下三種形式：

①單一的操作動作，如一個手動操作按鈕或觸摸屏幕；

②識別身體動作的設(shè)備，如探測人體出現(xiàn)和移動的傳感器或探測人體移動的地板壓力墊；

③識別不必伴有身體移動的思維活動的設(shè)備，如話語識別傳感器或手動操作駕駛臺設(shè)備發(fā)生的改變。

同時還注意到MSC128（75）規(guī)定了 BNWAS的三種工作模式：自動、手動開、手動關(guān)。但SOLAS V／19．223要求BNWAS在船舶航行時才工作，所以自動模式在滿足SOLAS公約的船舶上沒有用處。分委會認(rèn)為，在2011年7月1日BNWAS配備要求生效之前，不可能改變性能標(biāo)準(zhǔn)。為了符合性能標(biāo)準(zhǔn)要求，設(shè)備將包括自動模式，盡管這一操作模式在SOLAS 船舶上不會使用［9］。

盡管如此，BNWAS對船舶安全航行的重要作用還是一目了然的。隨著船舶技術(shù)的不斷進步，海事規(guī)范的不斷完善，船舶航行的安全程度定會與日俱增。如果再結(jié)合目前的E-Navigation戰(zhàn)略，必會增強船舶的海上安全航行能力。

4 結(jié) 論

很多船舶事故是由人的誤操作引發(fā)的，但船舶的安全航行目前還離不開人的操作或監(jiān)控。BNWAS的出現(xiàn)，在一定程度上減少了由于駕駛員疲憊或者不在操舵位置引發(fā)的海難，但絕不能因為有了這套系統(tǒng)，而忽視駕駛員的作用。船舶的安全駕駛，除了要考慮設(shè)備自動化先進性與可靠性，還應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行各國際海事組織和相關(guān)船級社等制定的規(guī)章制度、規(guī)范條款，科學(xué)管理并不斷提升船員素質(zhì)與技能，這樣才能盡可能減少或者避免事故。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，船舶各方面的設(shè)備也在不斷優(yōu)化。相信不久的將來，會有更多更先進的系統(tǒng)出現(xiàn)，確保船舶安全航行。

［1］IEC62616 Edition 1.0.Maritime Navigation and Radio Communication Equipment and Systems-Bridge Navigational Watch Alarm System （BNWAS）［S］.2010.

［2］IMO.MSC.128（75） for BNWAS MSC 75/24/Add.1 ANNEX 11 Recommendation on Performance Standards for a Bridge Navigation Watch Alarm System （BNWAS）［S］.London：2010.

［3］葛瑞劍，桑承德.船舶安全管理的現(xiàn)狀分析研究［D］.煙臺：2011.

［4］許云剛.海上事故的人為因素［J］.中國水運，2009（2）：50-51.

［5］柳邦聲.駕駛臺航行值班報警系統(tǒng)（BNWAS）的組成與安裝［J］.航海技術(shù)，2010（3）：41-43.

［6］IMO.國際海事組織航行安全分委會第54次會議（NAV54）［R］.倫敦：2008.

［7］章和電氣.橋樓航行值班報警系統(tǒng) X-4300［EB/OL］.http：//www.jumho.cn.

［8］IMO.國際海事組織航行安全分委會第53次會議（NAV53）［R］.倫敦：2007.

［9］IMO.國際海事組織航行安全分委會第55次會議（NAV55）［R］.倫敦：2009.