燈器及能源配置選型研究

郭昊 陶明路

摘 要：本文通過(guò)對(duì)比分體式燈器能源結(jié)構(gòu)與一體化燈器的優(yōu)缺點(diǎn)，并通過(guò)一年的實(shí)際使用情況與數(shù)據(jù)，分析研究目前最為適合江蘇沿海航標(biāo)所使用的燈器能源配置。

關(guān)鍵詞：燈器能源 一體化燈器

江蘇坐擁連云港港、南通港、大豐港、射陽(yáng)港等幾大港口，每日船來(lái)船往、交通繁忙，GPS、AIS船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)、視覺(jué)航標(biāo)、無(wú)線電航標(biāo)等設(shè)備都是船舶航行安全、航道交通順暢的重要保障，而當(dāng)船舶行駛在航道中時(shí)，最為倚賴的還是在航道兩側(cè)漂浮著的一座座燈浮標(biāo)，夜晚航標(biāo)上的燈光是任何先進(jìn)的設(shè)備、技術(shù)都無(wú)法替代的。燈器，是指用于發(fā)射燈光信號(hào)的照明裝置和自動(dòng)控制裝置的設(shè)備總稱。我國(guó)沿海所使用的航標(biāo)燈器從開(kāi)始的煤油燈到后來(lái)的氣體燈器一直發(fā)展到現(xiàn)在所使用的電航標(biāo)燈器，是在不斷進(jìn)步、不斷發(fā)展的，但是，仍舊存在著射程短、電量消耗大、易損壞、維護(hù)難度大等缺點(diǎn)，因此，燈器及能源的優(yōu)化改進(jìn)對(duì)現(xiàn)代航標(biāo)管理工作的提升有著舉足輕重的作用。本文就將著重討論航標(biāo)燈器及能源的配置選型。

1.常見(jiàn)的燈器及能源配置類型

1.1分體式燈器、能源結(jié)構(gòu)

目前燈浮上最為常見(jiàn)的類型就是分體式的燈器、能源結(jié)構(gòu)，在標(biāo)架上分別安裝燈器、太陽(yáng)能板、遙測(cè)終端、蓄電池，用連接線串連成一個(gè)完整的水上燈器、能源結(jié)構(gòu)。我們現(xiàn)在最常使用的是溫州萊特豪斯的SHD-1和SHD-2型燈器，該燈器有1到4層不等的發(fā)光體，可根據(jù)具體的用途選擇合適的發(fā)光層數(shù)，射程可達(dá)7海里。燈浮標(biāo)上的能源結(jié)構(gòu)，我們一般選擇2塊42W的太陽(yáng)能電池板配以2塊12V100ah的南都鉛酸蓄電池以保證燈浮上設(shè)備的正常工作。遙測(cè)設(shè)備最常用的是萊特豪斯的YCG-3W型遙測(cè)終端，用以實(shí)時(shí)監(jiān)控?zé)舾∩细黜?xiàng)設(shè)備的工作運(yùn)行情況、具體的電壓電流數(shù)值、燈光明滅情況。以上便是常見(jiàn)的分體式燈器、能源結(jié)構(gòu)。

1.2一體化燈器

一體化燈器是近年來(lái)在航標(biāo)發(fā)展趨勢(shì)下興起的一種新型燈器，它集航標(biāo)燈、太陽(yáng)能板、遙測(cè)終端、蓄電池于一體，小巧、堅(jiān)固。目前我們常用的一體化燈器型號(hào)有溫州萊特豪斯的SHD-3型一體化燈器和廊坊指南針HH-130型一體化燈器。

1.3兩種燈器、能源類型的優(yōu)劣勢(shì)分析

目前這兩種類型的燈器、能源結(jié)構(gòu)在航標(biāo)上都較為常見(jiàn)，分體式的結(jié)構(gòu)因其發(fā)展時(shí)間早，技術(shù)成熟，所以使用的要更多一些。下面就這兩種類型的燈器能源進(jìn)行一些橫向的對(duì)比分析。

分體式結(jié)構(gòu)：安裝起來(lái)比較繁瑣，結(jié)構(gòu)笨重，現(xiàn)場(chǎng)操作人員的工作量巨大，同時(shí)，過(guò)長(zhǎng)的線纜導(dǎo)致太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)化效率低，在線纜上損失了大量的能量，長(zhǎng)時(shí)間暴露在空氣中的線纜也容易被腐蝕發(fā)生故障;在各個(gè)部件用線纜連接的接頭處，由于燈浮在海中無(wú)時(shí)無(wú)刻的晃動(dòng)，亦容易出現(xiàn)斷裂的現(xiàn)象從而導(dǎo)致航標(biāo)失常。相對(duì)優(yōu)勢(shì)是成本比較低，可以根據(jù)損壞情況更換相應(yīng)的部件，同時(shí)大容量的電池組能夠保證設(shè)備足夠的續(xù)航能力。

一體化燈器：安裝簡(jiǎn)單快捷，只需安裝四顆螺絲即可，大大減輕了海上操作人員的工作強(qiáng)度，提高工作效率。結(jié)構(gòu)小巧、堅(jiān)固，將傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的全部部件集成在燈器外殼之內(nèi)，大大簡(jiǎn)化了浮標(biāo)的上層結(jié)構(gòu)，同時(shí)因其高度的集成性，耐腐蝕能力更加出色，降低了故障發(fā)生的概率。相對(duì)劣勢(shì)是由于空間條件的限制，一體化燈器的電池容量比較小，在極端惡劣的連續(xù)陰雨天氣下可連續(xù)工作20天左右。

2.分體式結(jié)構(gòu)與一體化燈器的使用對(duì)比

從2016年9月起，大豐航標(biāo)管理站所管轄區(qū)的大豐港航道作為試點(diǎn)進(jìn)行了大面積的一體化燈器試用。大豐航標(biāo)管理站管轄著射陽(yáng)港及大豐港航道內(nèi)的燈浮標(biāo)，共計(jì)56座燈浮，其中38座使用的是一體化燈器，18座使用的是分體式結(jié)構(gòu)。從2016年9月至2017年9月一年間內(nèi)，這56座燈浮共發(fā)生20次非碰撞性故障，其中一體化燈器故障了3次（3次皆為遙測(cè)信號(hào)超時(shí)），分體式結(jié)構(gòu)17次（其中因無(wú)電流、電壓異常、遙測(cè)超時(shí)、接線斷裂等問(wèn)題更換燈器6個(gè)、電池5塊、遙測(cè)6個(gè)、太陽(yáng)能板2塊）。

由以上數(shù)據(jù)可以清晰的看出傳統(tǒng)的分體式結(jié)構(gòu)與新型一體化燈器之間的差距。一體化燈器使用率占比為68%，而故障率占比僅為15%，可見(jiàn)一體化燈器在實(shí)際使用情況上有著巨大的優(yōu)勢(shì)。

在過(guò)去使用傳統(tǒng)的分體式配置時(shí)，航標(biāo)燈器、蓄電池、太陽(yáng)能板等航標(biāo)器材被盜的情況時(shí)有發(fā)生，并且由于無(wú)法定位，很難抓捕盜竊者、找回航標(biāo)器材，對(duì)國(guó)家經(jīng)濟(jì)造成損失。而一體化燈器由于其集成在內(nèi)部的定位模塊，能夠隨時(shí)確定其所在位置，在被盜后進(jìn)行有效的找回，間接提高了經(jīng)濟(jì)效益。

綜上所述，在使用效果及經(jīng)濟(jì)效益上，一體化燈器都以其卓越的性能優(yōu)于傳統(tǒng)的分體式配置結(jié)構(gòu)，是目前沿海航標(biāo)設(shè)備中更為優(yōu)異的選擇。

3.幾種常用一體化燈器的比較分析

自2016年9月起，我們?cè)囉玫囊惑w化燈器主要有廊坊指南針的HH-130型和溫州萊特豪斯的SHD-3型一體化燈器。表1是廠商所提供的各型號(hào)燈器的參數(shù)。

根據(jù)同步方式的不同，HH-130和SHD-3型燈器又都有GPS和北斗兩種型號(hào)。

HH-130型與SHD-3型一體化燈器在功能及使用上都能夠滿足海上航標(biāo)效能的要求，但是兩者在結(jié)構(gòu)上存在著較大的差異。HH-130型一體燈采用的是特殊的全封閉式的一體化結(jié)構(gòu)，正常使用情況下無(wú)法打開(kāi)，既能防止酸霧、鹽霧和各類腐蝕氣體對(duì)航標(biāo)燈內(nèi)部電路的影響，又能防止航標(biāo)燈內(nèi)腔氣壓在受熱膨脹和電池充電狀態(tài)氣壓的泄放。四塊太陽(yáng)能板垂直排布在燈器外殼的四面，節(jié)約燈器所占空間，同時(shí)方便海上安裝作業(yè)。SHD-3型一體燈采用的是可開(kāi)啟式設(shè)計(jì)，可自主更換電話卡、接斷電源、調(diào)節(jié)燈質(zhì)等操作，方便維護(hù)。太陽(yáng)能板采用的是20°～90°之間自由伸展，在季節(jié)變化和不同緯度地區(qū)能保證最大限度利用太陽(yáng)能。兩者的設(shè)計(jì)各有千秋，SHD-3所追求的是便于維護(hù)，能量利用率高，而HH-130追求的是內(nèi)部電路的穩(wěn)定性。從我們?nèi)粘Ｖ蛋嘀袑?duì)后臺(tái)數(shù)據(jù)的監(jiān)控來(lái)看，兩種型號(hào)的燈器都能夠在海上正常、穩(wěn)定的工作，HH-130也并未出現(xiàn)電壓不足的情況，之所以如此，我們認(rèn)為是燈浮的環(huán)境特殊性所導(dǎo)致的。浮筒在海面上是隨時(shí)處于搖擺的狀態(tài)，位于頂部的燈器不可能像在地面時(shí)一樣一直處于豎直的狀態(tài)，因此垂直的太陽(yáng)能板依舊能夠受到足夠的光照提供電能。HH-130型一體燈有一個(gè)極其便捷的功能——遙控點(diǎn)亮，只需使用專門(mén)的遙控器便可在白天遠(yuǎn)距離點(diǎn)亮燈器，不需像SHD-3型一體燈那樣人為爬上標(biāo)架捂住日光閥，大大減輕了日常巡檢中的人員工作量，降低了安全風(fēng)險(xiǎn)。在保證正常工作的情況下，HH-130型一體燈的結(jié)構(gòu)更加耐用，不易腐蝕，同時(shí)方便安裝、巡檢，從結(jié)構(gòu)、使用上來(lái)看，HH-130是優(yōu)于SHD-3型的一體燈的。

前面說(shuō)過(guò)，傳統(tǒng)的航標(biāo)器材有時(shí)會(huì)發(fā)生被盜的情況，極難找回，嚴(yán)重?fù)p害國(guó)家的經(jīng)濟(jì)效益，一體化燈器在防盜性能上優(yōu)異了許多。對(duì)比SHD-3型與HH-130型一體化燈器，SHD-3因?yàn)槠淇砷_(kāi)啟的設(shè)計(jì)，所以在被盜后可能會(huì)出現(xiàn)盜竊者打開(kāi)燈器外殼取出定位用SIM卡而無(wú)法定位追回的情況，讓不法分子有了可乘之機(jī)。HH-130型一體燈因其特殊的封閉式設(shè)計(jì)，在不損壞燈器的前提下無(wú)法關(guān)閉其定位功能，防盜性能非常優(yōu)異。因此，從經(jīng)濟(jì)效益上看，HH-130型一體化燈器是更為出色的。

遙測(cè)定位模塊是一體化燈器內(nèi)非常重要的部分，它能夠幫助值班人員在后臺(tái)隨時(shí)監(jiān)控?zé)羝鞯母黜?xiàng)運(yùn)行狀態(tài)，監(jiān)測(cè)航標(biāo)的實(shí)時(shí)位置。在試用的這一年中，兩種型號(hào)的一體燈都偶爾會(huì)有信號(hào)不良的情況，基本不會(huì)影響日常的值班工作，但是，廊坊指南針的HH-130-GPRS一體燈經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)誤報(bào)漂移的情況，在一年的值班中我們不完全統(tǒng)計(jì)共發(fā)現(xiàn)了38次誤報(bào)，都是持續(xù)幾小時(shí)的漂移報(bào)警之后自動(dòng)恢復(fù)正常。我們認(rèn)為可能的原因有兩種：1.定位模塊存在問(wèn)題，容易出現(xiàn)錯(cuò)誤。2.廠家的后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)與我處的數(shù)據(jù)庫(kù)同步上存在問(wèn)題，導(dǎo)致我們?cè)谧约旱钠脚_(tái)上發(fā)現(xiàn)報(bào)警而廠家自己的監(jiān)測(cè)平臺(tái)上顯示正常。這是基于GPS定位的HH-130型一體燈所存在的問(wèn)題，我們?cè)诤降乐羞€試用了4個(gè)基于國(guó)產(chǎn)北斗定位系統(tǒng)的HH-130-BD型一體燈，除定位方式外與GPRS型完全相同，這4個(gè)一體燈在試用過(guò)程中并未出現(xiàn)過(guò)位置誤報(bào)的問(wèn)題，且北斗定位系統(tǒng)在距離海岸較遠(yuǎn)的位置信號(hào)較GPS更好一些，所以，HH-130-BD型號(hào)的一體燈使用效果更為出色。

4.結(jié)語(yǔ)

在科技飛速發(fā)展的今天，海上航標(biāo)所使用的器材也越來(lái)越自動(dòng)化、智能化，一體化燈器以其更加優(yōu)越的設(shè)計(jì)與使用方式，更加適合如今的航海保障工作。