燈浮標(biāo)遙測遙控系統(tǒng)淺析

杜育軍

（交通運輸部北海航海保障中心 青島航標(biāo)處，山東 青島 266000）

0 前言

近年來，隨著港口建設(shè)迅猛發(fā)展，新航道不斷開拓，與之配套提供助航保障的航標(biāo)數(shù)量也迅速增加。就目視航標(biāo)來說，燈浮標(biāo)是最重要也是數(shù)量最多的助航標(biāo)志，燈浮標(biāo)就像高速路兩邊的路燈，在茫茫大海上清晰地標(biāo)示出船舶航道，指引船舶沿安全通道航行。因此，如何監(jiān)測燈浮標(biāo)正常發(fā)揮助航效能是航標(biāo)遙測遙控系統(tǒng)必須解決的問題。本文探討了建設(shè)燈浮標(biāo)遙測遙控系統(tǒng)的側(cè)重點，并介紹了兩種目前普遍使用的燈浮標(biāo)遙測遙控方式。

1 燈浮標(biāo)遙測遙控系統(tǒng)設(shè)計理念

1.1 位置監(jiān)控最重要

燈浮標(biāo)能為船舶提供準(zhǔn)確的航道信息，前提條件是燈浮標(biāo)在海上的位置準(zhǔn)確，此位置由航標(biāo)配布工程確定，事先經(jīng)過了詳細(xì)論證，然后由海圖發(fā)布機構(gòu)發(fā)布，提供給航海者使用。雖然目前船舶有多種定位手段，比如GPS、雷達等，但是燈浮標(biāo)作為目視航標(biāo)，在茫茫大海上帶給航海者的是“眼見為實”的安全感。不同的浮標(biāo)類型標(biāo)示的位置信息亦有不同，比如左側(cè)標(biāo)標(biāo)示航道左邊界，右側(cè)標(biāo)標(biāo)示航道右邊界；方位標(biāo)提示可航水域的相對方位；孤立危險物標(biāo)提示航標(biāo)附近有礙航物存在等等。而燈浮標(biāo)標(biāo)身形狀、燈光顏色、閃光頻率等提供的助航信息的有效性無不以燈浮標(biāo)自身位置準(zhǔn)確為前提。燈浮標(biāo)漂浮在海上，使用錨鏈和沉石固定位置，但是偶爾也會因錨鏈斷裂或船舶碰撞以致出現(xiàn)漂失情況。在海上，燈浮標(biāo)的位置如果發(fā)生大的誤差將給航海者帶來顯而易見的困惑進而使燈浮標(biāo)由助航物變?yōu)榈K航物。所以，燈浮標(biāo)的位置準(zhǔn)確性監(jiān)測是航標(biāo)遙測遙控系統(tǒng)首要考慮的問題。

目前燈浮標(biāo)實時位置監(jiān)控功能均由安裝于燈浮標(biāo)上的遙測遙控終端的GPS模塊實現(xiàn)，此模塊經(jīng)過多年發(fā)展，技術(shù)成熟、可靠性高、體積小巧。隨著我國自主研發(fā)的北斗導(dǎo)航系統(tǒng)不斷完善，將來可以嘗試使用北斗導(dǎo)航模塊定位。

1.2 其次考慮發(fā)光單元監(jiān)控

在晚上，燈浮標(biāo)的發(fā)光單元提供視覺助航信息，比如根據(jù)國際航標(biāo)協(xié)會海上浮標(biāo)制度規(guī)定，側(cè)面標(biāo)志的燈器發(fā)光使用紅、綠光色，專用標(biāo)志的燈器發(fā)光使用黃色等。不同類型的燈浮標(biāo)發(fā)光的燈質(zhì)也不同。發(fā)光單元的監(jiān)控主要是針對航標(biāo)燈器、太陽能板、蓄電池連接系統(tǒng)的監(jiān)測，燈浮標(biāo)遙測遙控終端通過檢測各個單元的工作電流、電壓來判斷發(fā)光單元工作狀態(tài)，實現(xiàn)故障報警功能。

1.3 遙測遙控設(shè)備應(yīng)有高可靠性

海上環(huán)境高溫差高濕度高鹽度，遙測遙控設(shè)備應(yīng)該保證其在此環(huán)境下的可靠性，最好要求其穩(wěn)定工作期長于航標(biāo)大保養(yǎng)周期（大于3年）。還應(yīng)做到遙測遙控設(shè)備自身故障不會導(dǎo)致燈浮標(biāo)發(fā)光單元失效。

1.4 遙測遙控設(shè)備應(yīng)方便維護

方便在惡劣海況下進行燈浮標(biāo)故障搶修。依照我的實際經(jīng)驗，集燈器、太陽能板、蓄電池為一體的一體化遙測遙控?zé)羝鞲鼡Q、維護最便捷。

1.5 應(yīng)配套遙測遙控監(jiān)控軟件

安裝于燈浮標(biāo)上的遙測遙控終端采集燈浮標(biāo)工作參數(shù)后，通過通信網(wǎng)將數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳送到航標(biāo)管理中心，此時還需要配套的軟件進行數(shù)據(jù)分析處理，實現(xiàn)燈浮標(biāo)實時監(jiān)控和故障報警、回放、存儲等功能。

2 燈浮標(biāo)遙測遙控系統(tǒng)分類

從目前來看，燈浮標(biāo)遙測遙控系統(tǒng)依據(jù)終端傳送信息選擇通信網(wǎng)的不同，可以分為兩類。

2.1 GPRS 模式

整個終端內(nèi)嵌至LED燈器內(nèi)，通訊模塊帶手機卡插糟，使用民用移動通信網(wǎng)絡(luò)，采取GPRS/短信的方式通信。舉例:GPRS遙測遙控?zé)羝鳌?/p>

2.2 AIS 模式

終端獨立，分別與太陽能板、燈器、蓄電池連接。通訊采用FATDMA或RATDMA調(diào)試方式，在甚高頻（VHF）頻段通信，接入AIS岸基網(wǎng)絡(luò)。舉例:數(shù)字化AIS航標(biāo)管理終端。

圖1 GPRS遙測遙控?zé)羝?/p>

圖2 數(shù)字化AIS航標(biāo)管理終端

3 兩種遙測遙控模式比較

AIS模式與GSM/GPRS模式相比較是有一些明顯的優(yōu)勢的。

3.1 AIS模式的航標(biāo)具備與船舶通信能力；適應(yīng)E-Navigation的理念。

3.2 AIS模式的航標(biāo)運行費用低，GSM/GPRS方式需依賴公網(wǎng)，必須給運營商交費，而AIS方式利用已有的AIS岸基網(wǎng)絡(luò)，不會產(chǎn)生其它費用；

3.3 GSM/GPRS公網(wǎng)的作用距離與公網(wǎng)基站的布設(shè)情況有關(guān)，而公網(wǎng)基站多設(shè)置在陸地人口稠密地區(qū)，海上航標(biāo)設(shè)置區(qū)域正是公網(wǎng)基站覆蓋較弱區(qū)域，AIS方式的遙測遙控航標(biāo)作用距離會更遠(yuǎn)，同時目前已經(jīng)基本實現(xiàn)AIS岸基網(wǎng)絡(luò)在我國沿海全覆蓋；

3.4 AIS模式的航標(biāo)的可靠性更高，由于GSM/GPRS方式要受公共應(yīng)用的影響，故障的不確定因素多，而AIS方式是在自有網(wǎng)絡(luò)內(nèi)運行，維護的自主性高，更容易處理引發(fā)故障。

3.5 AIS模式的航標(biāo)可為船舶提供數(shù)字化服務(wù)。該航標(biāo)可用報文6、8、12、14、21與Class A、Class B船臺建立通信，既可以將自己的助航信息（如:標(biāo)名、燈質(zhì)、航標(biāo)性質(zhì)、當(dāng)前位置等）發(fā)送給船舶，也可以獲得周圍船舶的相關(guān)信息（動態(tài)和靜態(tài)信息）。我們可以把這種設(shè)備看作是具備遙測遙控功能的AIS RESPONDER。

3.6 對于安裝了AIS設(shè)備的船舶來講，這種可控的AIS RESPONDER比RACON（雷達應(yīng)答器）更易于識別，可以在一定程度上減少RACON的使用量，從而使得雷達顯示界面更加清潔。

3.7 AIS模式數(shù)據(jù)傳送率高，基本可以達到3分鐘更新一次數(shù)據(jù)，配合終端軟件，可以近實時地監(jiān)控航標(biāo)，故障報警更及時。GPRS模式一般1小時更新一次數(shù)據(jù)，實時性差。

3.8 AIS模式可以配合相應(yīng)軟件，實現(xiàn)船舶和航標(biāo)在發(fā)生碰撞后各自的歷史軌跡回放，為航標(biāo)受損事故提供證據(jù)，方便查找肇事船舶，提高航標(biāo)受損索賠率。

4 結(jié)語

采用AIS模式的燈浮標(biāo)遙測遙控系統(tǒng)可以實現(xiàn)真正意義的數(shù)字化航標(biāo)，使得目視航標(biāo)不但可以用眼睛觀察到，同時也可以在電子海圖上顯示出來，使航標(biāo)的助航效能提升到一個新的層面，實現(xiàn)了實體航標(biāo)與虛擬航標(biāo)的結(jié)合，必將是燈浮標(biāo)遙測遙控系統(tǒng)發(fā)展的方向。