新航海技術(shù)對船舶避碰自動化的影響

巫清華

摘 要：隨著科學(xué)的進(jìn)步我國的航海領(lǐng)域有了質(zhì)的飛躍，但是在近些年航海貿(mào)易中依舊存在著很多安全問題?，F(xiàn)在的航行過程中船舶的觸礁事故屢屢發(fā)生。本文就新航海技術(shù)的現(xiàn)狀進(jìn)行了深入研究，闡述了船舶避碰自動化的當(dāng)前研究現(xiàn)狀。結(jié)合當(dāng)下船舶避碰自動化技術(shù)狀況，就船舶避碰自動化技術(shù)的有關(guān)問題展開深入探討，以供參考。

關(guān)鍵詞：新航海技術(shù);自動化;船舶避碰;影響

近些年我國航海領(lǐng)域發(fā)展飛快，但是在實際應(yīng)用中仍舊存在著很多危險問題，船舶撞擊事件不斷發(fā)生，船舶避碰技術(shù)得不到有效發(fā)揮，導(dǎo)致很多人身安全受到傷害。面對現(xiàn)在的情況，用更先進(jìn)的技術(shù)去完善船舶自動化是很有必要的，同時將海圖信息數(shù)字化技術(shù)、AIS技術(shù)、檢測報警全面應(yīng)用到其中使其充分發(fā)揮作用，實現(xiàn)船舶避碰自動化技術(shù)的總體目標(biāo)，保證航海人員能夠順利前進(jìn)，使我國貿(mào)易效率有所提升。

1 船舶自動化技術(shù)使用情況

為了推進(jìn)航海領(lǐng)域的發(fā)展，我國研發(fā)了諸多專業(yè)航海技術(shù)，以傳感器技術(shù)為例，大大地推進(jìn)了船舶自動化的技術(shù)提升?，F(xiàn)如今在避碰自動化技術(shù)研究中，主要是基于對水目標(biāo)信息源的采集，以信息為中心進(jìn)行解決和提出策略，并利用操作系統(tǒng)來實施處理方法。

據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)調(diào)查，在航行避碰的過程中人為因素影響較大，這也就對航行水手的駕駛技術(shù)有了嚴(yán)格的要求，要有豐富的作業(yè)經(jīng)驗和敏銳的應(yīng)急能力，可以應(yīng)對突發(fā)的緊急事件。也可以將智能化技術(shù)帶入其中，會最大限度地避免船舶的安全事故發(fā)生。以寬海域航行為例，航行信息的量化處理、自動化控制等方面成為了避碰自動化的核心，以量化來解決并判定與目標(biāo)傳播較為安全的間距，為航海人員的避碰決策提出強有力的支持，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、人工智能等在信息量化處理中得到良好的應(yīng)用。同時可以應(yīng)用多船避碰決策方式來避免航行時發(fā)生碰撞事故，對避碰自動化的技術(shù)改革也提供了幫助。

從最根本上講，船舶擱淺與碰撞是不一樣的，所以我們需要對兩者展開來看。該系統(tǒng)主要是要防止船舶之間發(fā)生碰撞情況，而礁石避碰系統(tǒng)是要防止船舶與礁石碰撞與擱淺。在整個導(dǎo)航運行期間，這兩個功能都必須同時具備，一定要妥善處置它們之間的問題。因此，對該技術(shù)進(jìn)行研究與探索的過程中，一般將這兩個系統(tǒng)放在一起一同探索。比如，在行駛期間海域較為寬闊的條件下，探索功能時應(yīng)當(dāng)結(jié)合分析性能的優(yōu)化問題，因為在海上、水中監(jiān)測目標(biāo)信息不夠準(zhǔn)確，導(dǎo)致一些海域全自動避碰依舊具有滯后性。對于海上目標(biāo)信息來說，導(dǎo)航雷達(dá)探測系統(tǒng)是以往船舶航行搜索該類信息的主要依據(jù)，然而在當(dāng)今諸多因素會影響甚至限制航行中的雷達(dá)探測，使其不能精準(zhǔn)地取得海上目標(biāo)的完整信息。自二十世紀(jì)八十年代起，我國為了使雷達(dá)探測到更詳細(xì)的海上目標(biāo)信息做了很多的實踐，一些海域的專業(yè)人員會在船上安裝礁石聲納系統(tǒng)，也就是水下雷達(dá)技術(shù)，這樣可以提高信息采集的準(zhǔn)確性，精準(zhǔn)的預(yù)判物體與船之間的距離、最小擱淺觸碰礁石也會計算出來，以獲取的數(shù)值設(shè)立安全水位值，觸及安全風(fēng)險會馬上發(fā)出警報?，F(xiàn)在水下雷達(dá)為航行安全做了貢獻(xiàn)，能精準(zhǔn)探測1000m內(nèi)的目標(biāo)物。但是水下雷達(dá)設(shè)備開發(fā)價格較高，在探測距離方面產(chǎn)生一定限制，并沒有進(jìn)行應(yīng)用推廣，在水下目標(biāo)物探測方面仍然需要深入研究。

2 新航海技術(shù)對避碰自動化的影響

2.1避碰造成影響的原因

從以往的船舶安裝案例可以發(fā)現(xiàn)，絕大多數(shù)船舶出現(xiàn)事故的原因都與人為因素相關(guān)聯(lián)。因為船員長期生活在水上，條件比較艱苦，在航行過程中很容易碰到突發(fā)情況，所以船員流動性很大，而很多船員的航行次數(shù)有限，專業(yè)能力不夠，經(jīng)驗不足，會在一定程度上影響航行安全。為了避免航行安全事故發(fā)生，應(yīng)當(dāng)普及相關(guān)工作人員在安全方面的意識和專業(yè)的操控技術(shù)，進(jìn)而使相關(guān)人員在形式中更具責(zé)任感及綜合素質(zhì)，管理人員應(yīng)當(dāng)監(jiān)督專業(yè)人員定期維修船舶自動化，確保系統(tǒng)的整體完好。另外，它可以與新的航海技術(shù)相結(jié)合，提高船舶整體的自動化水平和船舶發(fā)生碰撞情況時的防御功能。能最大程度降低人為原因造成碰撞事故發(fā)生的情況，提高船舶在航行時導(dǎo)航功能更加自動化，保證船舶在行駛中安全前進(jìn)，避免船上人員受到傷害。

2.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能

船舶自動化技術(shù)由很多結(jié)構(gòu)共同組成，按使用效果不一樣可以將其分為航行方向控制、整體控制、自動定位技術(shù)、防止碰撞等。其中，防止碰撞具有控制調(diào)轉(zhuǎn)方向的功能，能夠精準(zhǔn)判定船舶的行駛方向和所在位置，以防船舶在運行中與航向發(fā)生偏離。在船舶的行使過程中可以迅速獲取其他正在行駛的船舶航行信息，根據(jù)碰撞后的風(fēng)險程度，制定科學(xué)有效的應(yīng)急方案。航向控制是根據(jù)船舶的航行環(huán)境，為船舶擬定一條高質(zhì)量的航行線路，對原本擬定的航線進(jìn)行優(yōu)化，確保航行期間的安全性，提高航行的速度，綜合分析船舶的航行速度、航行方向、船舶位置及航行狀態(tài)，確保船舶在航行中能夠一直處于穩(wěn)定的狀態(tài)，按照航行路線穩(wěn)步前行，綜合控制可以把子系統(tǒng)中的信息進(jìn)行匯總與分類。根據(jù)安全規(guī)則和通信情況，擬定最適合的行進(jìn)方案，避開危險目標(biāo)，保證航行過程的平穩(wěn)、安全。為了有效促進(jìn)中控系統(tǒng)的科學(xué)策略，船舶管理人員可以借助科學(xué)的自動化技術(shù)，將策略信息傳送給有關(guān)調(diào)度部門，提高船舶運行的安全性，創(chuàng)建良好的安全航行環(huán)境。

2.3技術(shù)應(yīng)用

2.3.1 AIS技術(shù)

船舶避碰自動化在發(fā)展與研究深入探討的背景下，船岸間信息交互、船與船信息互換和船舶識別的意義更加重要，另外，相關(guān)科研人員對船舶導(dǎo)航通訊技術(shù)的問題也有了一些了解。當(dāng)下AIS的優(yōu)點逐漸被發(fā)掘出來，AIS的應(yīng)用也得到了一定的推廣。當(dāng)近距離有障礙物時，AIS可以精準(zhǔn)地繞過其進(jìn)行信息傳遞，傳遞的信息內(nèi)容也較大，也就是因為AIS可以傳遞大量信息，應(yīng)用它需要配合許多工作人員。當(dāng)目標(biāo)距離很近時，AIS可以清楚地將其顯現(xiàn)出來，并且基本不受天氣變化影響。其中目標(biāo)運動參數(shù)作為AIS信息參數(shù)很重要的一部分，然而雷達(dá)探測是該參數(shù)的重要來源。在雷達(dá)探測的過程中，傳遞信息時很可能出現(xiàn)錯誤和混亂的，在大部分情況是需要駕駛員憑借多年駕駛經(jīng)驗和專業(yè)來分析傳遞的信息，所以局限性是一定存在的。當(dāng)然，這也就凸顯了AIS的優(yōu)點，這種雷達(dá)導(dǎo)航可以輔助雷達(dá)探測，使其信息更精準(zhǔn)、可靠，而且還能夠?qū)⒈芘鲂畔鬏數(shù)侥繕?biāo)船只上，提升船舶行駛的安全性、協(xié)調(diào)性，使其有效地規(guī)避碰撞事故。

2.3.2海圖信息數(shù)字化

經(jīng)過相關(guān)技術(shù)人員的不懈探索與研究，寬海域船舶自動避碰技術(shù)取得了很大的成果。以往船舶出海行使經(jīng)常會受水域的影響，很多的船舶在避讓過程中都會造成碰撞事故。將最新的導(dǎo)航技術(shù)應(yīng)用后，采取了以下幾個對策：①采集與之有關(guān)靜態(tài)數(shù)據(jù)信息。②采集冬季避讓的信息，采用動靜相結(jié)合的方法來提高信息采集的整體效率，讓數(shù)字海圖信息的使用更加科學(xué)有效。這項技術(shù)將電子海圖、信息系統(tǒng)和聲吶探測相結(jié)合，開啟了船舶避碰的新篇章。在電子海圖顯示系統(tǒng)（ECDIS）中，增加了一個新的避碰決策板，通過該決策板可以實現(xiàn)動靜信息的交換，減少了碰撞問題的發(fā)生。

2.3.3監(jiān)測報警

通過局域網(wǎng)現(xiàn)場總線去實現(xiàn)在檢測報警子系統(tǒng)中的信號采集，是最高效、簡單、安全的。管理微機設(shè)定為進(jìn)口工業(yè)控制計算機，此界面應(yīng)用便利、反應(yīng)敏捷且友好，收到船只避碰信息可以迅速做出響應(yīng)，減少碰撞事故的發(fā)生：在參數(shù)的顯示與測量方面，每一個測量值和測量點的名稱如果在大屏幕上分頁顯示超過上下兩個限值就會發(fā)出聲響，紅燈閃動發(fā)出警報，大屏幕會不斷刷新實測值;當(dāng)大屏幕顯示傳感器出現(xiàn)問題時，對傳感器異常情況開展提示檢測，并對相關(guān)技術(shù)人員發(fā)出整改信號。當(dāng)監(jiān)控系統(tǒng)開啟時，有關(guān)船舶監(jiān)控整個界面都會顯示在大屏幕上。查看巡回測量參數(shù)的關(guān)鍵點，翻開測量參數(shù)要點測電表格的頁面，打開標(biāo)題欄上的功能按鍵，就可以彈出對話框;當(dāng)測量值超出設(shè)置的范圍時，就會發(fā)出聲光報警功能。點擊“靜音”按鈕才可以返回正常界面。在數(shù)據(jù)方面，可以定期測量和記錄船舶與障礙物之間的距離，并實時存盤。

3 結(jié)論

從長遠(yuǎn)發(fā)展角度來講，新航海技術(shù)提升了船舶避碰自動化探索的難易程度，為了可以將航海行駛的安全和穩(wěn)定進(jìn)行提升，近年來研發(fā)出很多高精度的安全系統(tǒng)、定位系統(tǒng)和海上遇險等等，包括迄今為止，最先進(jìn)的AIS船舶自動識別系統(tǒng)，這些技術(shù)確實提高了船舶航行的安全性，但也讓船舶自動化研究更具挑戰(zhàn)性。

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