航標(biāo)位置自動監(jiān)測和智能管理分析

洪平縣 王超

摘要：近年來航道智能化建設(shè)探索大量涌現(xiàn)，作為該建設(shè)重要組成部分的航標(biāo)智能化受到業(yè)界關(guān)注，相關(guān)研究也成為業(yè)界熱點?；诖耍疚暮唵畏治龊綐?biāo)位置自動監(jiān)測設(shè)計，并深入探討航標(biāo)位置智能管理方法，以供業(yè)內(nèi)人士參考。

關(guān)鍵詞：航標(biāo)位置;自動監(jiān)測;智能管理

引言：作為重要的助航設(shè)施，航標(biāo)工作狀態(tài)直接影響船舶航行安全?？紤]劇烈水位變化、過大水流速度等原因可能導(dǎo)致航標(biāo)損壞、漂移，因此需要聚焦航標(biāo)的正確設(shè)置和正常工作，這需要得到通信、傳感、計算機(jī)等技術(shù)支持，設(shè)法遠(yuǎn)程實時監(jiān)測航標(biāo)，這對航道安全性提升、航標(biāo)維護(hù)工作量降低能夠帶來積極影響。

1.航標(biāo)位置自動監(jiān)測設(shè)計

1.1總體設(shè)計

航標(biāo)位置自動監(jiān)測需要依托航標(biāo)位置監(jiān)測系統(tǒng)實現(xiàn)，該系統(tǒng)需要具備基礎(chǔ)信息管理、航標(biāo)動態(tài)監(jiān)測、工作船舶管理、報警處置及任務(wù)執(zhí)行、社會船舶展示統(tǒng)計分析、水位動態(tài)監(jiān)測等功能。航標(biāo)動態(tài)監(jiān)測功能可細(xì)分為四部分：第一，實時展示航標(biāo)信息。對最新航標(biāo)動態(tài)信息實時展示，提供航標(biāo)終端信息多種查看方式;第二，自動匹配航標(biāo)終端和標(biāo)位。如需要對航標(biāo)終端進(jìn)行更換，需對終端所在標(biāo)位自動分析和確定，保證終端匹配操作迅速完成;第三，同步參數(shù)。航標(biāo)與終端的匹配關(guān)系建立后，相關(guān)參數(shù)由系統(tǒng)向終端下發(fā)，以此同步設(shè)置參數(shù)，終端運行參數(shù)需要由系統(tǒng)開展主動查詢，保證系統(tǒng)設(shè)置值與參數(shù)一致性;第四，航標(biāo)終端控制。通信協(xié)議確定的設(shè)置、查詢、控制指令需要由系統(tǒng)支持，包括運行參數(shù)、工作狀態(tài)等信息查詢，管理參數(shù)、運行參數(shù)等參數(shù)設(shè)置，遠(yuǎn)程控制、強(qiáng)制命令等終端控制[1]。

1.2細(xì)節(jié)設(shè)計

航標(biāo)位置監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計需要關(guān)注以下幾方面細(xì)節(jié)：第一，航標(biāo)遙測遙控系統(tǒng)設(shè)計。該系統(tǒng)硬件設(shè)計主要涉及航標(biāo)遙測遙控終端、SOC系統(tǒng)，具體選擇遙測遙控太陽能一體化航標(biāo)燈，該航標(biāo)燈負(fù)責(zé)前端信息采集，燈體內(nèi)部需要嵌入遙測遙控設(shè)備。SOC系統(tǒng)負(fù)責(zé)外部模擬信號量測量及相關(guān)設(shè)備控制，航標(biāo)終端系統(tǒng)如圖1所示。該監(jiān)測系統(tǒng)具備的功能包括終端智能管理、遙控設(shè)置、實時遙測，具體功能涉及網(wǎng)絡(luò)設(shè)置、數(shù)據(jù)發(fā)送、工作模式、上數(shù)設(shè)置、現(xiàn)場調(diào)試設(shè)置等終端管理、燈器檢測、浮標(biāo)定位、電源檢測、燈器標(biāo)準(zhǔn)燈質(zhì)設(shè)定、蓄電池電壓報警設(shè)定。

第二，終端通訊平臺設(shè)計。為保解決原有平臺存在的運行不穩(wěn)定、功能不完善、安全性較低、無法實現(xiàn)信息同步等問題，設(shè)計選用新版通訊平臺，采集終端能夠與該平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，完成管理、航標(biāo)等參數(shù)采集，以此控制操作采集終端，具體設(shè)計選擇多進(jìn)程處理機(jī)制，圖2為平臺的通訊進(jìn)程示意圖[2]。

第三，報警信息分級設(shè)計?？紤]到惡劣水上環(huán)境中航標(biāo)終端可能遇到多種情況，因此需要對不同報警進(jìn)行不同方式應(yīng)對，結(jié)合以往工作經(jīng)驗，按照三個等級進(jìn)行航標(biāo)終端分級報警設(shè)計，一級報警涉及燈器連接異常、超過2h持續(xù)定位無效、存在未同步基點坐標(biāo)參數(shù)、燈質(zhì)異常、2h以上超時報警、浮標(biāo)漂移報警、50m以上基點與浮標(biāo)偏差，二級報警涉及位移報警、2h內(nèi)超時報警、2h內(nèi)定位無效、燈器正常發(fā)光下的電源電壓異常，三級報警涉及其他異常、其他參數(shù)未同步。此外，還需要結(jié)合不同航標(biāo)終端報警針對性設(shè)計處理流程，如一級報警安排船舶立即出航恢復(fù)，三級報警通過系統(tǒng)處理，二級報警需結(jié)合實際情況進(jìn)行處理。

2.航標(biāo)位置智能管理方法

2.1基礎(chǔ)數(shù)據(jù)獲取和處理

航標(biāo)位置監(jiān)測系統(tǒng)聚焦實時航標(biāo)監(jiān)測數(shù)據(jù)、電子航道圖數(shù)據(jù)、水尺水深數(shù)據(jù)，具體通過網(wǎng)絡(luò)獲取航道局提供的水尺水位數(shù)據(jù)和航標(biāo)數(shù)據(jù)，從電子航道圖中獲取電子航道圖。在航標(biāo)處設(shè)置的通信模塊、定位模塊等硬件支持下，SOC可將相關(guān)實時監(jiān)測數(shù)據(jù)上傳，之后在后臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中存儲。

2.2航標(biāo)位置智能管理

為實現(xiàn)航標(biāo)位置智能管理，需聚焦航標(biāo)布設(shè)規(guī)則在不同航道中的差異，以此結(jié)合天然和渠化航道、限制性航道特點，旋回半徑規(guī)則、航標(biāo)間距離規(guī)則等通用航標(biāo)布設(shè)規(guī)則也需要得到重視。通過建設(shè)航標(biāo)校核規(guī)則庫，形成判斷航道中航標(biāo)位置準(zhǔn)確性的規(guī)則集合，即可為航標(biāo)位置智能管理提供充足依據(jù)。以天然和渠化航道的航標(biāo)布設(shè)為例，需結(jié)合航道的直線段寬度規(guī)則、水深規(guī)則、彎曲半徑規(guī)則開展智能管理，具體涉及實時水深數(shù)據(jù)、航道寬度、航道級別、彎曲半徑等規(guī)則，如對于3排2列駁船，Ⅲ、Ⅱ級別航道對應(yīng)的彎曲半徑要求分別為720m、810m。通過在數(shù)據(jù)庫中存儲航標(biāo)規(guī)則庫，航標(biāo)終端實時監(jiān)測系統(tǒng)可通過對該數(shù)據(jù)庫的訪問對航標(biāo)位置進(jìn)行校驗，具體校核需要關(guān)注航道水深，最低水深要求能否由航標(biāo)位置水深滿足、能否由位于航道測的相鄰航標(biāo)間線段所有水深點滿足均屬于其中重點。為保證校核能夠較好利用航標(biāo)使用規(guī)則，需要做好航標(biāo)的培訓(xùn)，在航標(biāo)中心線上投影各航標(biāo)，以此建立前后順序關(guān)系，具體以起始點與投影點距離為排序依據(jù)。

在具體的航標(biāo)校核中，基本流程可概括為：第一，實際水深獲取;第二，校核規(guī)則數(shù)據(jù)庫訪問;第三，航道類型判斷并獲取航標(biāo)校核規(guī)則;第四，取出航標(biāo)校核規(guī)則;第五，通過計算判斷航標(biāo)布設(shè)是否滿足要求;第六，確定不符合規(guī)則項并發(fā)出報警;第七，在程序前端界面通過列表框直觀展示不符合規(guī)則項。為保證航標(biāo)位置智能管理有效性，航標(biāo)位置監(jiān)測系統(tǒng)的科學(xué)使用也需要得到重視，具體需要聚焦系統(tǒng)安裝、電子航道圖導(dǎo)入、系統(tǒng)設(shè)置、查看校核結(jié)果、查看水尺和航標(biāo)信息等要點。

結(jié)論：

綜上所述，航標(biāo)位置自動監(jiān)測和智能管理的發(fā)展前景廣闊。在此基礎(chǔ)上，本文涉及的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)獲取和處理、航標(biāo)位置智能管理等內(nèi)容，則提供了可行性較高的航標(biāo)位置智能管理路徑。為更好滿足數(shù)字航道管理需要，潛在隱患主動分析、單個航標(biāo)具體參數(shù)統(tǒng)計等方面同樣需要得到重視。

參考文獻(xiàn)：

[1]項玨，邵進(jìn)興，李福生.基于視頻的視覺航標(biāo)巡檢與分析系統(tǒng)[J].廣州航海學(xué)院學(xué)報，2021，29（03）：41-45.

[2]劉棟.智能指示航標(biāo)的開發(fā)與應(yīng)用[J].機(jī)械研究與應(yīng)用，2020，33（06）：117-119.