5G通訊技術(shù)在船舶實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程檢驗(yàn)的應(yīng)用及展望

楊應(yīng)榮

摘 要：伴隨通訊科技的不斷進(jìn)步，遠(yuǎn)程檢驗(yàn)的發(fā)展及應(yīng)用使得船舶檢驗(yàn)更加方便快捷，現(xiàn)已在各大船級(jí)社臨時(shí)檢驗(yàn)中進(jìn)行了廣泛的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：5G通訊技術(shù);遠(yuǎn)程檢驗(yàn);MESH自組網(wǎng);5G CPE

中圖分類(lèi)號(hào)：U675.7? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006—7973（2021）05-0058-03

1遠(yuǎn)程檢驗(yàn)產(chǎn)生的背景

在疫情的影響下，加快了檢驗(yàn)方式的變革。為適應(yīng)新的社會(huì)需求，檢驗(yàn)方式不斷向科技方向縱深發(fā)展。不久的將來(lái)，常規(guī)的檢驗(yàn)必將被新型的檢驗(yàn)方式所替代。DNVGL，NV，ABS等知名船級(jí)社，在2019年已推出遠(yuǎn)程檢驗(yàn)，并已在一些船舶的臨時(shí)檢驗(yàn)中進(jìn)行了應(yīng)用和實(shí)施。伴隨時(shí)代的進(jìn)步，緊跟科技的步伐，5G信息技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)入了農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、教育、工業(yè)制造等各行各業(yè)。CCS在創(chuàng)建一流船級(jí)社的道路上奮起直追，勇創(chuàng)一流，開(kāi)拓創(chuàng)新，引進(jìn)5G通訊技術(shù)應(yīng)用于遠(yuǎn)程檢驗(yàn)。

2 探索實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程檢驗(yàn)所遇到的困難

船舶由鋼鐵構(gòu)造，幾乎是一個(gè)封閉式電磁屏蔽結(jié)構(gòu)，正常外部信號(hào)在機(jī)艙、舵機(jī)艙內(nèi)幾乎完全屏蔽。第一任務(wù)首先突破機(jī)艙、舵機(jī)艙等封閉處所信號(hào)屏蔽的缺陷。其次船舶通常?？看a頭，船廠(chǎng)碼頭船廠(chǎng)高架行車(chē)導(dǎo)致甲板露天區(qū)域信號(hào)間接性中斷現(xiàn)象，導(dǎo)致發(fā)射信號(hào)時(shí)斷時(shí)續(xù)，影響終端信號(hào)的接受，不能達(dá)到檢驗(yàn)預(yù)期的目的。再次若采用常規(guī)的4G信號(hào)，傳輸信息量少，傳輸率低，視頻、聲音信號(hào)被減壓后，導(dǎo)致終端接收到的視頻、聲音信號(hào)卡頓，圖像模糊，視頻不連續(xù)等一系列現(xiàn)象。

采用5G通訊技術(shù)，突破實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程檢驗(yàn)的瓶頸。設(shè)計(jì)出一套可以完全解決問(wèn)題的可行性方案。采用：MESH自組網(wǎng)（一種移動(dòng)通信和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)），5G CPE（Customer Premise Equipment，客戶(hù)前置設(shè)備）+WIFI路由器+分布式路由器，現(xiàn)場(chǎng)采集設(shè)備接收WIFI信號(hào)。

信號(hào)采用5G信號(hào)，解決了原4G信號(hào)傳輸?shù)浇K端出現(xiàn)卡頓的現(xiàn)象;采用WIFI路由器+分布式路由器，使得船舶各個(gè)區(qū)域覆蓋WIFI，確保船舶信號(hào)無(wú)死點(diǎn)，使得傳輸船舶圖像、聲音信息連續(xù)，也解決了高架行車(chē)導(dǎo)致甲板露天區(qū)域信號(hào)間接性中斷的問(wèn)題。

3 實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程檢驗(yàn)硬件設(shè)備及構(gòu)建簡(jiǎn)介

3.1現(xiàn)場(chǎng)5G傳輸設(shè)備的布置放置與船舶生活區(qū)外高處，便于鏈接岸上5G基站

5G CPE設(shè)備（見(jiàn)圖1）用于接收5G宏站發(fā)射的信號(hào)。

WIFI路由器（見(jiàn)圖2）應(yīng)用發(fā)送WIFI信號(hào)。

3.2個(gè)人設(shè)備及交互軟件：智能視頻、音頻傳輸穿戴設(shè)備、FacePro 系統(tǒng)

智能視頻、音頻傳輸穿戴設(shè)備（見(jiàn)圖3）用于采集現(xiàn)場(chǎng)視頻、音頻信息。FacePro軟件系統(tǒng)（效果圖見(jiàn)圖4）用于船與岸交互，達(dá)到親臨現(xiàn)場(chǎng)的效果。

3.3船舶網(wǎng)絡(luò)覆蓋構(gòu)建方案：CPE+MESH無(wú)線(xiàn)自組網(wǎng)

上層建筑區(qū)： 1個(gè)CPE+3個(gè)分布式路由器

機(jī)艙/舵機(jī)艙：1個(gè)CPE+3個(gè)分布式路由器/1個(gè)分布式路由器

首樓： 1個(gè)CPE+1個(gè)分布式路由器

4 按照設(shè)計(jì)方案進(jìn)行實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程檢驗(yàn)的探索

2020年3月首次測(cè)試，選取舟山中遠(yuǎn)船廠(chǎng)某輪進(jìn)行了測(cè)試，采用遠(yuǎn)程檢驗(yàn)對(duì)鍋爐進(jìn)行了內(nèi)部檢查、對(duì)壓載水艙進(jìn)行了近觀(guān)檢驗(yàn)。

按照預(yù)定的網(wǎng)絡(luò)覆蓋構(gòu)建方案給該輪布置好5G傳輸設(shè)備，并連接上網(wǎng)絡(luò)。采集了鍋爐內(nèi)部狀況信息并抽取一個(gè)壓載水艙內(nèi)部狀況，將視頻信息實(shí)時(shí)傳輸?shù)桨痘k公室，測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)效果見(jiàn)圖5。

船舶檢驗(yàn)視頻信息首次傳輸?shù)桨痘k公室，現(xiàn)場(chǎng)接收信息正常，并進(jìn)行了實(shí)況交流。通過(guò)首次測(cè)試，關(guān)注視頻的清晰度、流暢性以及互動(dòng)性，通過(guò)5G信號(hào)的傳輸，完全有把握把現(xiàn)場(chǎng)的船舶狀況傳輸?shù)睫k公室，為實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程檢驗(yàn)打下了可行性基礎(chǔ)。

不斷推進(jìn)實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程檢驗(yàn)向更深更廣領(lǐng)域發(fā)展。2020年4月選取舟山中遠(yuǎn)船廠(chǎng)另一條船進(jìn)行了船舶營(yíng)運(yùn)檢驗(yàn)試驗(yàn)驗(yàn)證。試驗(yàn)項(xiàng)目均在封閉式場(chǎng)所，試驗(yàn)時(shí)，船舶停泊在船廠(chǎng)碼頭，船舶當(dāng)時(shí)采用的船電，更貼近船舶檢驗(yàn)的常規(guī)狀態(tài)。對(duì)下列檢驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行了測(cè)試。

（1）油水分離器功能測(cè)試。

（2）高壓油管泄漏報(bào)警。

（3）機(jī)艙油柜速閉閥試驗(yàn)。

辦公室捕捉到的油水分離器試驗(yàn)照片見(jiàn)圖6。

對(duì)油水分離器進(jìn)行功能性試驗(yàn)，當(dāng)油分計(jì)檢測(cè)超過(guò)15ppm時(shí)，觀(guān)察電池閥動(dòng)作情況，并對(duì)動(dòng)作結(jié)合進(jìn)行照片捕捉。辦公室捕捉到的高壓油管泄漏報(bào)警試驗(yàn)照片見(jiàn)圖7。

對(duì)主機(jī)高壓油管泄漏報(bào)警裝置進(jìn)行了模擬測(cè)試，在主機(jī)高壓油管收集盒中倒入燃油，直至產(chǎn)生報(bào)警。分別采用兩組攝像裝置，一組采集模擬測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)，另一組采集機(jī)艙集控室監(jiān)視屏的報(bào)警信息。兩組信號(hào)可以同時(shí)傳輸?shù)睫k公室終端顯示屏上。上圖捕捉到集控室采集到的照片。辦公室捕捉到的滑油日用柜速閉閥試驗(yàn)照片見(jiàn)圖8。

對(duì)滑油日用柜速閉閥動(dòng)進(jìn)行了效用試驗(yàn)，觀(guān)察速閉閥動(dòng)作結(jié)果，當(dāng)時(shí)安排船舶二管輪在機(jī)艙外進(jìn)行關(guān)閉試驗(yàn)。同時(shí)采集了關(guān)閉動(dòng)作信息與速閉閥動(dòng)作信息一同傳輸?shù)睫k公室，試驗(yàn)結(jié)果成功。上圖為滑油日用柜速閉閥動(dòng)作捕捉到的照片。

這次的實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程檢驗(yàn)測(cè)試圓滿(mǎn)完成了預(yù)定的目標(biāo)任務(wù)，為將來(lái)遠(yuǎn)程檢驗(yàn)的發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。也填補(bǔ)了CCS實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程檢驗(yàn)的薄利環(huán)節(jié)。

5 5G通訊技術(shù)在船舶實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程檢驗(yàn)的應(yīng)用展望

未來(lái)船舶實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程檢驗(yàn)將逐步替代現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)。中國(guó)船級(jí)社已著手成立了遠(yuǎn)程檢驗(yàn)開(kāi)發(fā)小組，制定遠(yuǎn)程檢驗(yàn)相關(guān)流程，以及細(xì)化各個(gè)檢驗(yàn)項(xiàng)目的具體要求，并開(kāi)發(fā)相應(yīng)的軟件系統(tǒng)，用于保存遠(yuǎn)程檢驗(yàn)的圖文、錄像等信息。

交通運(yùn)輸部海事局于2021年1月發(fā)文，對(duì)于不具備到現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)條件的，可采取遠(yuǎn)程檢驗(yàn)，指導(dǎo)船舶自檢并報(bào)送相關(guān)視頻資料等方式替代現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)。

伴隨著政策的推進(jìn)以及5G通訊技術(shù)的不斷普及，遠(yuǎn)程檢驗(yàn)將是未來(lái)船舶檢驗(yàn)發(fā)展必然趨勢(shì)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 5G移動(dòng)通信系統(tǒng)及關(guān)鍵技術(shù)[J].北京：電子工業(yè)出版社，2018.11.

[2]交通運(yùn)輸部海事局關(guān)于做好疫情防控期間船舶檢驗(yàn)工作的通知（海船檢函[2021]53號(hào)）.