基于現(xiàn)代通信技術(shù)的船舶遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)管理平臺概述

尹曉丹

（中船電子科技（三亞）有限公司，北京 100070）

遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)管理是依托于通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸與控制，相比較陸上遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)管理來說，船舶遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)管理平臺技術(shù)更加復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)難度更高?，F(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展，為船舶遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信鏈路的構(gòu)建提供了有效支撐，船舶遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)管理平臺的設(shè)計(jì)與應(yīng)用也就成為可能。

1 現(xiàn)代船用通信技術(shù)

受通信距離的約束，現(xiàn)代船用通信技術(shù)主要以短波通信為主，短波是電磁波的一種，其頻率范圍為3 ～30MHz，波長在10 ～100m，借助地球電離層的反射作用，可實(shí)現(xiàn)電磁波在空間中的多次反射傳輸。從理論上來說，短波的傳輸速度為光速（3*108m/s），在不考慮衰減的情況下，短波可實(shí)現(xiàn)全球傳播。但是，受環(huán)境因素的影響，船用短波通信設(shè)備的有效傳輸距離在幾十公里。為解決短波傳輸距離不足的問題，超短波得到推廣應(yīng)用，借助其在遠(yuǎn)距離通信上的優(yōu)勢，可實(shí)現(xiàn)超遠(yuǎn)距離上的穩(wěn)定通信鏈路搭建。

除超短波技術(shù)外，船用通信技術(shù)還包括頻率在5 ～30GHz的L/S/C/Ku/Ka 波段，此頻率波段的帶寬較大，能夠滿足大容量信息的遠(yuǎn)距離傳輸，這也在一定程度上彌補(bǔ)了超短波在視頻等數(shù)據(jù)資料傳輸方面的缺點(diǎn)。

2 基于現(xiàn)代通信技術(shù)的船舶遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)管理平臺

數(shù)據(jù)管理平臺的使用，可完成船舶各系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的可視化，為船舶運(yùn)營管理與故障檢測等提供支持，借助現(xiàn)代通信系統(tǒng)，將船舶運(yùn)行數(shù)據(jù)發(fā)送至岸基數(shù)據(jù)監(jiān)控中心，以實(shí)現(xiàn)在航船舶數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理。

2.1 船舶內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

船舶遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)管理平臺可實(shí)時監(jiān)測船舶所有狀態(tài)信息，為此，則需要通過多種手段獲取船舶各系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息，如發(fā)動機(jī)功率、螺旋槳轉(zhuǎn)速、航速、航向、位置、剩余燃油量、人員數(shù)量、人員健康情況等。

為實(shí)現(xiàn)以上數(shù)據(jù)在船舶內(nèi)部的可靠傳輸，則需要穩(wěn)定的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，通過搭建數(shù)據(jù)傳送平面、控制平面與管理平面，完成網(wǎng)絡(luò)通信體系中的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層與網(wǎng)絡(luò)層主要功能設(shè)計(jì)，對船舶數(shù)據(jù)信息進(jìn)行傳輸和管理。

同時，為避免網(wǎng)絡(luò)故障對船舶內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸與控制帶來的影響，內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)多采用冗余架構(gòu)設(shè)計(jì)，盡管，網(wǎng)絡(luò)冗余架構(gòu)設(shè)計(jì)導(dǎo)致成本增加，但是，從數(shù)據(jù)傳輸可靠性的角度分析，網(wǎng)絡(luò)冗余架構(gòu)可在網(wǎng)路故障的情況下實(shí)現(xiàn)鏈路自動切換，使數(shù)據(jù)傳輸不中斷，并便于故障排查。

2.2 船舶遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制

船舶遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸可選擇機(jī)制類型較多，在實(shí)際使用過程中，多為衛(wèi)星傳輸和短波/超短波中繼傳輸兩種類型。

2.2.1 衛(wèi)星傳輸

船舶遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸管理平臺與船舶數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)之間通過衛(wèi)星直接搭建通信鏈路，與其他數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制相比，衛(wèi)星傳輸可實(shí)現(xiàn)全船視頻、語音、圖像、文字等多類型數(shù)據(jù)的傳輸，且傳輸數(shù)據(jù)的實(shí)時性較好，鏈路穩(wěn)定性高，受天氣影響較小。

以船舶輪機(jī)艙高溫報(bào)警為例，在船舶遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)管理平臺收到輪機(jī)艙溫度數(shù)據(jù)異常的情況下，結(jié)合輪機(jī)轉(zhuǎn)速、滑油溫度、輸出功率、振動、冷卻系統(tǒng)工作狀態(tài)、濕度、氣壓等數(shù)據(jù)的實(shí)時數(shù)值判斷故障點(diǎn)。在確定非設(shè)備故障的情況下，則需要調(diào)取現(xiàn)場視頻圖像確定輪機(jī)艙未發(fā)生火災(zāi)事故，視頻圖像傳輸對通信鏈路帶寬要求較高，則只有衛(wèi)星傳輸機(jī)制才能夠滿足該要求。

2.2.2 短波/超短波中繼傳輸

在衛(wèi)星通信廣泛應(yīng)用之前，短波/超短波通信是遠(yuǎn)距離通信的主要方式，尤其是在海上遠(yuǎn)距離通信中，短波/超短波通信技術(shù)解決了80 ～500km 范圍內(nèi)的通信問題。然而，當(dāng)人類逐漸走入大洋深處，依靠單一船舶短波/超短波通信平臺則無法實(shí)現(xiàn)與岸基數(shù)據(jù)通信，為解決這一問題，短波/超短波中繼技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。據(jù)國際海事組織（IMO）統(tǒng)計(jì)，海上船舶密度較以往明顯增加，利用這一優(yōu)勢，可將任意船舶作為通信中繼節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能，將距離最遠(yuǎn)的船舶數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)管理平臺。

盡管，衛(wèi)星傳輸與短波/超短波中繼傳輸各有優(yōu)勢，但是，這里需要提醒的是，以衛(wèi)星為節(jié)點(diǎn)的船舶遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制需要較為完善的衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)才能夠?qū)崿F(xiàn)，若衛(wèi)星數(shù)量不足，則存在通信“盲區(qū)”。同樣，船舶航行過程中也存在短波/超短波有效距離內(nèi)無其他船只的小概率事件。因此，衛(wèi)星傳輸與短波/超短波傳輸之間需要搭配使用，并逐漸形成了以短波/超短波傳輸為主，衛(wèi)星傳輸為輔的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制，為船舶遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)管理平臺提供穩(wěn)定的數(shù)據(jù)來源。

3 結(jié)束語

現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展，解決了長期以來困擾船舶海上航行期間的遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸問題，船舶遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)管理平臺通過實(shí)時接收、處理、存儲、分析各類型船舶回傳的數(shù)據(jù)信息，對船舶運(yùn)行狀態(tài)極性監(jiān)測與預(yù)警，為船舶航行安全提供保障。由此可見，穩(wěn)定、可靠的通信技術(shù)是船舶遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)管理平臺的核心。