漁船通導(dǎo)設(shè)備一體化解決方案

王朝樣 殷佳俊 蘇文明

（江蘇海事職業(yè)技術(shù)學(xué)院 航海學(xué)院，江蘇 南京211170）

我國目前是世界上漁船數(shù)量最多的國家，現(xiàn)有漁船總數(shù)約有100 余萬艘，占世界漁船總數(shù)的1/4，其中海洋漁船總數(shù)約30萬艘。我國還是水產(chǎn)品第一出口大國，因此海洋漁業(yè)也是我國重要的支柱產(chǎn)業(yè)。漁船是海洋漁業(yè)最關(guān)鍵的作業(yè)平臺，漁船設(shè)備的現(xiàn)代化程度直接決定了海洋漁業(yè)的現(xiàn)代化水平。隨著漁船各類通信、導(dǎo)航及搜救裝備日益增多，漁船羅經(jīng)甲板可用天線安裝面積不足，駕駛臺內(nèi)空間狹小等也導(dǎo)致漁船難以按照要求配備相應(yīng)設(shè)備，漁船上設(shè)備功能重疊、易用性不高等缺點日益突出。因此，研究漁船通導(dǎo)設(shè)備一體化具有非常重要的意義?，F(xiàn)以一條小型漁船為例闡述通導(dǎo)設(shè)備一體化具體實施方案。

1 船舶實際情況

1.1 船型

船長20.5 米 船寬4.9 米

1.2 空間要求

（1）駕駛臺2 個工作位，1 個主駕位（Seat1），1 個副駕位（Seat2），座椅型配置安全帶?？梢苑奖愕貙Σ僮黢{控臺的觸摸屏設(shè)備進(jìn)行操作。

（2）每個工作位都可以查看通導(dǎo)、機艙、視頻監(jiān)控信息。

2 總體方案

本船工程實施擬采用NMEA2000（IEC 61162-3）總線方案，這是一個低成本的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，傳輸速度可達(dá)250kbps，并利用控制局域網(wǎng)集成電路。NMEA2000 網(wǎng)絡(luò)允許多個電子設(shè)備一起連接到一個共同的通道上，目的是信息共享以及實現(xiàn)安全可靠的控制。自20 世紀(jì)70 年代廣泛應(yīng)用于汽車工業(yè)，現(xiàn)如今應(yīng)用于許多工業(yè)領(lǐng)域，小型船舶、快艇等已經(jīng)成熟，國際上通導(dǎo)廠家已經(jīng)具備成熟的產(chǎn)品線。如圖1 所示，可以將小型船舶的通信、導(dǎo)航、發(fā)動機、推進(jìn)器、舵機、油水艙、防水門、報警以及消防控制等集成到一根總線上。

圖1 采用NMEA2000（IEC 61162-3）的小型船舶集成示意圖

3 通導(dǎo)設(shè)備一體化系統(tǒng)設(shè)計

3.1 數(shù)據(jù)傳輸

本系統(tǒng)在總體上還是依照NMEA2000 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)，將GPS、衛(wèi)星羅經(jīng)、4G 雷達(dá)、自動舵、AIS、測深儀、VHF、氣象站、發(fā)動機等設(shè)備集成，NMEA2000 總線上共享設(shè)備的狀態(tài)信息。這些設(shè)備信息在多功能綜合航行顯示控制系統(tǒng)（NSS）中集成顯示，支持對自動舵、熱像儀的控制。NSS 還集成電子海圖和雷達(dá)的顯示與操作功能。配置兩臺NSS，其中一臺配置在主駕駛位置，另一臺配置在副駕駛位置?？傮w結(jié)構(gòu)圖見圖2。

船舶智能網(wǎng)關(guān)（SIG）對NMEA 2000 中的設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行采集，通過設(shè)備數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng)（DSS）將全船的設(shè)備、傳感器信息與報警信息集成到定制開發(fā)的持系統(tǒng)，同時也可以通過以太網(wǎng)獲取視頻監(jiān)控信息。艙門、水密門、報警信息等干觸點開關(guān)量、其他電流、電壓的模擬量以及船東所需的專業(yè)設(shè)備輸出的數(shù)字型號，通過信號調(diào)理和采集單元轉(zhuǎn)換接入以太網(wǎng)絡(luò)，再通過DSS的集中處理和提供服務(wù)，可以靈活地集成到顯示系統(tǒng)內(nèi)。在以太網(wǎng)中連接Wifi-1（Wifi 路由器），可以為船上提供基于智能終端設(shè)備上的即時監(jiān)視服務(wù)，支持iOS 和Android 智能終端。在以太網(wǎng)中連接無線視頻傳輸模塊（3G/4G 路由器），可以將在船的視頻信息通過移動通信網(wǎng)絡(luò)在其信號覆蓋范圍內(nèi)，遠(yuǎn)程傳輸?shù)疥懙刂笓]室，如采用FBB-250 則可以通過衛(wèi)星通信系統(tǒng)擴大遠(yuǎn)程傳輸?shù)母采w范圍。

3.2 數(shù)據(jù)集成顯示

本方案采用多功能綜合航行顯示控制系統(tǒng)NSS ，該系統(tǒng)安裝在主駕駛位（Seat1）和副駕駛位（Seat2）。Simrad NSS evo2 多功能綜合航行顯示控制系統(tǒng)有12 英寸和16 英寸可供選擇。通過橋樓控制裝置輕松管理操舵臺內(nèi)的多個顯示器。作為一個“橋”與四個顯示器相鏈接，然后自定義橋樓預(yù)設(shè)值，以便執(zhí)行入塢、航行、搜救或潛水等活動。橋樓預(yù)設(shè)值控制每個顯示器上顯示的內(nèi)容，只需一個的簡單操作即可配置整個操舵臺。

NSS 采用多點觸摸屏、嵌入式高性能船舶處理器、以太網(wǎng)絡(luò)以及NMEA0183/NMEA2000 連通性，NSS16 evo2 在一個獨立式、簡單的單元中是一套完整的多功能顯示器。適用于封閉式駕駛室或外部使用，該多功能顯示器能夠嵌裝在一片8mm 的型面上，或者為了在任何位置都能夠方便的安裝，直接鑲嵌在VESA 托架上。有了已連接的儀器和傳感器之間的共享，多功能NSS evo2 顯示器和NSO evo2 處理器可被連接為遍及全船的分布式多功能顯示器系統(tǒng)。

橋樓控制裝置可輕松擴展升級，支持雙操舵臺或多操舵臺的船只，可定義多達(dá)四個獨立的橋樓。每個橋樓都具有相應(yīng)的顯示器和預(yù)設(shè)值：可設(shè)置駕駛艙，將測深儀和海底地形顯示，同時將駕駛橋樓顯示器專門用于航行和自動導(dǎo)航。可根據(jù)需要或在設(shè)備更換時調(diào)整配置，并可在系統(tǒng)運行時創(chuàng)建、編輯和刪除橋樓和預(yù)設(shè)值。

圖2 總體結(jié)構(gòu)圖

圖3 多功能綜合航行顯示控制系統(tǒng)NSS

3.3 駕駛臺船橋控制

本系統(tǒng)使用船橋控制輕松地管理多屏顯示器。鏈接4 臺顯示器作為一個“橋”，然后為諸如入塢、導(dǎo)航、漁業(yè)、調(diào)查、或搜尋之類的活動創(chuàng)建你自己的預(yù)設(shè)。預(yù)設(shè)控制在每一個屏幕上出現(xiàn)什么，同時使用一個簡單的動作讓你配置一個完整的駕駛控制臺功能。

船橋控制被設(shè)計為適合雙操舵臺或多操舵臺的船舶，同時具備定義4 個獨立橋的能力，每一個橋都有自己的屏幕和預(yù)設(shè)。當(dāng)你需要或設(shè)備更換時調(diào)整你的配置，具備創(chuàng)建、編輯、和刪除橋和預(yù)設(shè)的能力。船橋控制適用于任何Simrad NSS evo2和NSO evo2 多功能顯示器的網(wǎng)絡(luò)組合。

Simrad 自動駕駛儀或兼容電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能夠通過不帶有一個獨立的自動駕駛儀屏幕或控制元件的NSS16 evo2 操作。在帶有雙操舵臺或多操舵臺的船舶，自動駕駛儀集成意味著全部來自甲板上任何NSS 或NSO evo2 多功能顯示器的自動駕駛儀和轉(zhuǎn)向控制- 將每一個站變成功能性舵站。NSS16 evo2 包括一個專用的自動駕駛儀按鈕和指示器，旋轉(zhuǎn)撥號轉(zhuǎn)向器，以及全屏幕自動駕駛儀控制。除了簡單的自動駕駛儀，集成帶給你利用路由導(dǎo)航實現(xiàn)航線控制——僅需一次觸屏，就可以完成制定航線并導(dǎo)航到導(dǎo)航點。

4 方案特點

首先，本方案采用NMEA2000（IEC 61162-3）的網(wǎng)絡(luò)集成，性價比高，整體全船布線結(jié)構(gòu)簡潔、高可靠性、易于擴展；其次，采用寬帶固態(tài)雷達(dá)低功耗、低輻射、小目標(biāo)發(fā)現(xiàn)能力強，內(nèi)置多功能集成顯示控制臺NSS 采用高防護(hù)等級、多點觸摸屏、寬屏高亮、顯控功能集成；再次，本系統(tǒng)兼容NMEA 0183（IEC 61162-1/2）設(shè)備接入和IEC 61162-450 船舶以太網(wǎng)互聯(lián)；支持專用魚群檢測等系統(tǒng)功能集成3G/4G 移動通信網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程視頻傳輸；最后，系統(tǒng)支持全船設(shè)備、傳感器信息與報警信息采集，可根據(jù)具體漁業(yè)作業(yè)業(yè)務(wù)需求定制專業(yè)的電子海圖應(yīng)用系統(tǒng)。