航海技術(shù)的發(fā)展及面臨的挑戰(zhàn)分析

鄺建華

(中國人民武裝警察部隊海警總隊海南支隊 海南海口 570208)

隨著全球經(jīng)濟(jì)的交流日益密切，各個國家不斷的開展經(jīng)濟(jì)及貿(mào)易交流，此背景下航海技術(shù)高速發(fā)展，我國航海技術(shù)在硬件及軟件上呈現(xiàn)出自動化及大型化發(fā)展，海運量逐年增高，航海技術(shù)發(fā)展迎來新時代[1]。在航海技術(shù)高速發(fā)展的背景下，海上交通面對的問題更為復(fù)雜，保障海上交通安全性是行業(yè)技術(shù)發(fā)展的重點問題，也是現(xiàn)階段航海技術(shù)軟件及硬件開發(fā)的關(guān)鍵。另外，技術(shù)發(fā)展也并非是帶來好的方向，同樣也面對日益嚴(yán)重的海洋問題，比如海洋環(huán)境問題已經(jīng)日趨嚴(yán)重，在發(fā)展過程中，處理好面對的挑戰(zhàn)，才是發(fā)展的關(guān)鍵。單純評價目前的航海技術(shù)依舊無法解決海洋環(huán)境等挑戰(zhàn)性問題，在未來發(fā)展中還需在科技上不斷努力，從而保證航海事業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。

1 航海技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

航海技術(shù)發(fā)展需要從造船技術(shù)及航海技術(shù)兩個方面進(jìn)行分析，航海技術(shù)需要以船舶作為載體，船舶技術(shù)發(fā)展快，建造的船舶安全性強(qiáng)，有利于提升船舶載量，保障船舶的航行安全。隨著傳播技術(shù)發(fā)展，航海技術(shù)朝向自動化發(fā)展趨勢，對此，該文從造船技術(shù)及航海技術(shù)兩個方面展開分析。

1.1 造船技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

在船舶建造過程中，船體強(qiáng)度是保證航行安全的重要因素，船舶構(gòu)造強(qiáng)度對船上的人員的生命安全產(chǎn)生直接的影響，船舶結(jié)構(gòu)強(qiáng)度提升及船體的可操作性是目前航海專業(yè)關(guān)注的問題。比如：提升船舶的靈活性及安全性，配置一定數(shù)量的側(cè)推器，便于操控?，F(xiàn)階段，船舶在海上遇到困難時，可通過制動系統(tǒng)緊急停止，事故發(fā)生率不斷降低。在5G 時代背景下，信息技術(shù)飛速發(fā)展，移動媒介終端朝向智能化發(fā)展，船岸業(yè)務(wù)溝通量增多，進(jìn)一步提升工作效率，為船岸一體化發(fā)展奠定基礎(chǔ)。在船岸聯(lián)合系統(tǒng)發(fā)展下，已經(jīng)全面進(jìn)入船岸一體化階段，在發(fā)展的同時，船岸均已經(jīng)使用高新技術(shù)設(shè)備[2]。自目前的造船技術(shù)與過往的技術(shù)相比，技術(shù)上已經(jīng)發(fā)生巨大的變化。貨船載量在1 000 t，行駛速度可達(dá)到50 kn。在小型貨船方面，燃料耗費量不斷降低，但總體上依舊存在燃料耗費大的情況，對此，目前關(guān)注大型貨船運送，提升載物量，降低燃料量。船舶在航行過程中，水域環(huán)境及空氣均面對污染，為縮減環(huán)境污染，在船舶上配置污水處理設(shè)備，此類設(shè)備安全性高，對環(huán)境污染物的系數(shù)小?，F(xiàn)階段，海洋空氣污染問題同樣引起重視，為避免海洋受到大氣污染，在船舶制造過程中，安置過濾廢氣的裝置。

1.2 航海技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

在航海技術(shù)發(fā)展中，自動化技術(shù)廣泛應(yīng)用。在航行計劃制訂上，根據(jù)氣象可做好航行規(guī)劃，根據(jù)天氣預(yù)報，合理對航行方案進(jìn)行設(shè)置，以保航行時間及航行路線的安全性。在信息顯示上，操作人員對船只航行方向及位置進(jìn)行實時監(jiān)督，并提供相關(guān)的數(shù)據(jù)支持。在船位測定上，通過GPS 系統(tǒng)可定位船舶所在的位置[3]。雷達(dá)避碰系統(tǒng)具有較高的分辨率，可避免人員操作失誤引發(fā)的安全性問題。電子海圖與雷達(dá)技術(shù)已經(jīng)完成融合，進(jìn)一步助力航海事業(yè)發(fā)展?，F(xiàn)階段，自動化輪機(jī)技術(shù)投入使用，機(jī)艙中的控制臺輔助機(jī)器及主機(jī)中的遙控技術(shù)得以發(fā)展，將技術(shù)在船舶中使用，有利于提升船舶的控制效果。在船舶燃油柜中應(yīng)用，將相關(guān)數(shù)據(jù)導(dǎo)入其中，安裝及卸載相關(guān)的遙控裝置。駕駛臺主機(jī)監(jiān)控過程中，適當(dāng)對甲板進(jìn)行沖洗及對軟管進(jìn)行管理。在自動化輪機(jī)上，添加操作系統(tǒng)及系泊系統(tǒng)[4]。自動化輪機(jī)已經(jīng)添加遠(yuǎn)程監(jiān)控及油煙處理能系統(tǒng)，為現(xiàn)代化航海技術(shù)發(fā)展奠定堅實的基礎(chǔ)?，F(xiàn)階段，自動交管技術(shù)發(fā)展，我國船舶使用的助航系統(tǒng)是AIS系統(tǒng)，該系統(tǒng)有利于收集船舶信息，實時管理及監(jiān)控。在數(shù)據(jù)收集過程中，分為兩種模式：一是靜態(tài)數(shù)據(jù)收集模式，對船只型號及識別碼進(jìn)行分析；二是動態(tài)數(shù)據(jù)收集模式，對船只的航行方向及速度等信息進(jìn)行收集，也能對船舶貨物信息及航行信息進(jìn)行監(jiān)督管理，根據(jù)實際要求發(fā)出相關(guān)的指令，從而有效監(jiān)控船舶的運行狀態(tài)。ASI系統(tǒng)可自動運行，接收上級指令后，與交管信息中心完成信息互換，準(zhǔn)確傳達(dá)管理人員發(fā)布的指令，保證船只的航行安全性。

2 航海技術(shù)發(fā)展的挑戰(zhàn)性問題

2.1 海員競爭性不足

在航海技術(shù)高速發(fā)展背景下，人們看到航海技術(shù)在經(jīng)濟(jì)貿(mào)易商的優(yōu)勢，但自動化行業(yè)技術(shù)發(fā)展也讓一些海員工作受到?jīng)_擊[5]。受到技術(shù)水平影響，現(xiàn)代船舶技術(shù)不再需要普通的船員，而是需要復(fù)合型高素質(zhì)船員，自我國目前的航海事業(yè)人才培養(yǎng)上看，培養(yǎng)的海員一般是普通旅游船員，集裝箱、散貨船船員數(shù)量不足，且部分海員素質(zhì)無法滿足現(xiàn)代化技術(shù)的操作要求，無法在航行過程中，使用現(xiàn)代化技術(shù)對船舶進(jìn)行管理，依舊采取傳統(tǒng)的操作技術(shù)，過往操作技術(shù)安全性不高，在操作過程中可能發(fā)生事故。對此，海員素質(zhì)問題，依舊是航海技術(shù)發(fā)展面對的瓶頸。

2.2 海員專業(yè)業(yè)務(wù)能力差

伴隨海洋貿(mào)易數(shù)量增多，一部分國家建立起海上貿(mào)易通道，跨國海洋貿(mào)易繁榮發(fā)展，運輸船的數(shù)量不斷增多，對船員的要求隨之增高。我國海員管理力度差，港口監(jiān)控及國際法教育方面依舊是挑戰(zhàn)性問題。我國海員不熟悉各個國家的PSC 管理措施，在操作過程中容易發(fā)生失誤，導(dǎo)致港口國家航海管理部門對我國的船舶進(jìn)行警告，問題較強(qiáng)的情況會對海外貿(mào)易產(chǎn)生影響，嚴(yán)重的甚至影響我國的信譽。部分海員沒有接受系統(tǒng)的國際法教育，在航海過程中缺乏環(huán)境管理認(rèn)知，在操作時嚴(yán)重違背國際法律，不利于航海事業(yè)發(fā)展[6]。

2.3 防污處理技術(shù)不足

在防污系統(tǒng)上，我國已經(jīng)大量船舶已經(jīng)使用一些過濾廢氣的裝置，且通過雙層油輪進(jìn)行防污染處理，自雙層油輪實際運營角度上看，其經(jīng)濟(jì)性不高，且會受到技術(shù)因素影響，導(dǎo)致油輪檢修及維護(hù)面對較多的問題。雙層油輪檢修空間狹窄，一旦密封不到位，容易導(dǎo)致貨油在雙層體間泄露，導(dǎo)致雙層體受到污染，長此以往對整個船體產(chǎn)生破壞，無法發(fā)揮防污功能的同時，也會對船舶的其他功能產(chǎn)生較大的影響。

3 航海技術(shù)的發(fā)展對策

在航海技術(shù)發(fā)展中，人員問題有待解決，主要是提升人員素質(zhì)，建設(shè)專業(yè)化的航海隊伍，根據(jù)航海的安全問題建立安全管理制度，并積極應(yīng)用環(huán)境保護(hù)技術(shù)，積極應(yīng)用先進(jìn)的航海技術(shù)，綜合性促進(jìn)航海技術(shù)發(fā)展。

3.1 培養(yǎng)高素質(zhì)的海員，構(gòu)建專業(yè)化的航海隊伍

在航海技術(shù)發(fā)展過程中，技術(shù)已經(jīng)取得突破性進(jìn)展，但人員問題依舊是航海技術(shù)發(fā)展的挑戰(zhàn)，提升人員素質(zhì)有利于合理應(yīng)用先進(jìn)的航海技術(shù)，促進(jìn)行業(yè)事業(yè)發(fā)展。在海員培育上已經(jīng)涌現(xiàn)出海員素質(zhì)低的問題，尤其是在操作過程中無法應(yīng)用先進(jìn)的技術(shù)，導(dǎo)致航行操作失誤，引發(fā)大量的海事問題。對此，為促進(jìn)行業(yè)技術(shù)發(fā)展，應(yīng)當(dāng)將海員培訓(xùn)問題放在重要位置，構(gòu)建起高速的航海隊伍[7]。在培訓(xùn)海員過程中，需按照STCW公約，按照駕駛艙資源管理方法對海員進(jìn)行綜合培訓(xùn)，培訓(xùn)項目不僅限制在駕駛臺技術(shù)操控上，也要培訓(xùn)海員航海計劃制訂能力、實時通信管理能力、應(yīng)急反應(yīng)能力。也要讓海員積極學(xué)習(xí)法律知識，引導(dǎo)海員學(xué)習(xí)發(fā)達(dá)國家的海洋管理法律及貿(mào)易國家的海洋管理法律，掌握各個港口的管理規(guī)定。在航海前，保證每個船員具有較強(qiáng)的思想認(rèn)知能力，并積極配合國際貿(mào)易事務(wù)。

3.2 落實航行安全管理制度，達(dá)到安全航行目的

航海技術(shù)發(fā)展中，技術(shù)的目標(biāo)是安全航向，在保證安全的前提下，促進(jìn)航海貿(mào)易及旅游事業(yè)發(fā)展。在船舶航行管理過程中，應(yīng)當(dāng)積極落實船舶航行各項安全制度，以制度為約束將安全管理落實，進(jìn)一步提升安全管理效果。在“黑匣子”基礎(chǔ)上，也要進(jìn)一步提升船舶安全技術(shù)，形成智能化航海技術(shù)，或者衛(wèi)星航海技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等，在各類技術(shù)的融合下，一旦發(fā)生安全性問題，可及時發(fā)出報警信號。也要進(jìn)一步拓展電子海圖的勘察范圍，在過往電子海圖基礎(chǔ)上，增加航向、距離的精準(zhǔn)測量項目，也要積極使用高分辨率雷達(dá)及專業(yè)碰撞系統(tǒng)進(jìn)行指引，避免航海過程中，單純通過人員的經(jīng)驗進(jìn)行判斷，或者一旦發(fā)生安全性問題，單純以人工操作為主，而是應(yīng)當(dāng)結(jié)合電子海圖及危險情況，智能系統(tǒng)綜合判斷，做出緊急反應(yīng)，從而最大程度地降低航海事故發(fā)生率。

3.3 提升環(huán)境保護(hù)意識，積極應(yīng)用環(huán)保技術(shù)

在航海技術(shù)發(fā)展中，研究的重點是一般是航行安全問題，但往往忽視環(huán)境保護(hù)問題?，F(xiàn)階段的海洋污染問題不斷加重，導(dǎo)致海洋上的氣候變化異常，大雨、大霧等特殊天氣對航海事業(yè)發(fā)展產(chǎn)生較大的困擾，一旦海面污染嚴(yán)重，將影響船舶的航行速度，甚至一些污染物對船體進(jìn)行侵蝕，導(dǎo)致船體發(fā)生破壞，引發(fā)嚴(yán)重的安全事故[8]。對此，各個國家的均關(guān)注海洋管理管理，在航海技術(shù)發(fā)展過程中，應(yīng)當(dāng)積極開發(fā)船體的污染凈化技術(shù)。船舶在運行過程中會消耗大量的燃料，燃料對海洋空氣及海水均會產(chǎn)生污染，也有出現(xiàn)油輪泄露問題，導(dǎo)致石油等物質(zhì)對海水、海面產(chǎn)生污染。針對此類問題，可通過污染凈化技術(shù)將空氣污染問題處理，在船舶上配置大型空氣凈化裝置，運行的同時凈化空氣。針對海洋污染問題，各個國家也可專門派遣海洋環(huán)境管理隊伍，對污染區(qū)進(jìn)行凈化，以此保證海洋環(huán)境的潔凈，為航海事業(yè)穩(wěn)定發(fā)展提供助力。

4 合理使用先進(jìn)航海技術(shù)，以技術(shù)促發(fā)展

4.1 合理使用AIS技術(shù)

4.1.1 AIS技術(shù)在船位報告中的應(yīng)用

AIS技術(shù)在航海技術(shù)中廣泛應(yīng)用，通過AIS技術(shù)可準(zhǔn)確、便捷地通信，通過網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳遞給報告站，報告站將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)橥暾膱蟾?，并發(fā)送到計算機(jī)系統(tǒng)，在系統(tǒng)中構(gòu)建數(shù)據(jù)庫，將船舶運行周期及其他信息錄入，并展開靜態(tài)化的數(shù)據(jù)保存及處理，一旦用戶需要調(diào)取數(shù)據(jù)，可登錄計算機(jī)系統(tǒng)，可以為船舶下次運行提供幫助。AIS 系統(tǒng)及相關(guān)服務(wù)功能，主要是為船舶運行提供定位功能，查看船舶的運行軌跡[9]。AIS技術(shù)是航海技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)，有利于提升船舶航行的安全性，對營運管理及領(lǐng)航、船舶狀態(tài)查詢具有較大的幫助。

4.1.2 航標(biāo)遙控上的應(yīng)用

AIS 技術(shù)在航海領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，自航標(biāo)遙測系統(tǒng)上看，包括兩個方面，分別為航標(biāo)設(shè)施及AIS 應(yīng)答器，相比普通航標(biāo)遙測系統(tǒng)，AIS應(yīng)答器更為先進(jìn)，無需申請遙控頻道，直接使用CH87B 及CH88B 傳輸數(shù)據(jù)信息，并改變過往通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)工作，通過ASI應(yīng)答器與航標(biāo)設(shè)施，可直接聯(lián)網(wǎng)，AIS系統(tǒng)直接與互聯(lián)網(wǎng)平臺連接，航標(biāo)主管單位在網(wǎng)絡(luò)上監(jiān)測航行數(shù)據(jù)。AIS 系統(tǒng)也能在虛擬航標(biāo)系統(tǒng)中應(yīng)用，通過虛擬航標(biāo)讓航標(biāo)虛擬化，也可構(gòu)建無實物航標(biāo)系統(tǒng)，從而縮減實物航標(biāo)系統(tǒng)中的設(shè)備，減少船舶系統(tǒng)上的資金投入。AIS 航標(biāo)遙控體系的投資小，運行周期短，功能比較全面，是航海技術(shù)發(fā)展的里程碑式技術(shù)。

4.2 合理使用數(shù)字仿真技術(shù)

4.2.1 數(shù)據(jù)獲取

在航海技術(shù)發(fā)展背景下，航海儀器設(shè)備可開展數(shù)據(jù)分析及測算，建立大規(guī)模數(shù)據(jù)模型，航海前，根據(jù)航海日志中的相關(guān)信息，適當(dāng)對信息清理，將其中有效信息應(yīng)用，將經(jīng)濟(jì)性作為目標(biāo)，并縮減航海風(fēng)險，以上述目標(biāo)構(gòu)建起數(shù)據(jù)模型，便于調(diào)節(jié)最佳的航行方案，確保船舶的運行安全。船舶運行過程中，可通過傳感器獲得動態(tài)數(shù)據(jù)，包括航行速度及航行方向、設(shè)備使用基本信息。數(shù)據(jù)通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)傳輸?shù)椒抡嫦到y(tǒng)中，并與仿真系統(tǒng)關(guān)聯(lián)，從而保證儀器設(shè)備處于正常的運行狀態(tài)。

4.2.2 技術(shù)應(yīng)用

大數(shù)據(jù)技術(shù)是船舶仿真系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)，其應(yīng)用主要體現(xiàn)在兩個方面。首先，在資料收集上，根據(jù)大數(shù)據(jù)技術(shù)探究數(shù)據(jù)處理辦法，航海儀器設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，囊括電氣、自動化等各個理論的知識及研究成果。儀器設(shè)備的使用環(huán)境比較復(fù)雜，航海儀器在應(yīng)用過程中容易發(fā)生損壞。對此，在特殊的環(huán)境下，使用大數(shù)據(jù)技術(shù)對設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行采集及分析具有重要意義。其次，除利用傳感器進(jìn)行大范圍采集數(shù)據(jù)外，也能利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對船舶制造數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，為實際航行提供數(shù)據(jù)參考[10]。航海儀器種類數(shù)量多，數(shù)據(jù)仿真系統(tǒng)目標(biāo)豐富，離散度較大，對此，通過大數(shù)據(jù)對其中無效數(shù)據(jù)清理，有利于快速獲得數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與判斷，提升航海工作的效果及決策能力。

4.2.3 動力裝置穩(wěn)定

在船舶運行過程中，保證動力裝置穩(wěn)定是無人船應(yīng)用的技術(shù)障礙，船體穩(wěn)定及具有驅(qū)動力是未來航海技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。世界上多個國家開始研究無人駕駛車輛，一旦發(fā)生安全事故，可及時修復(fù)，但大海中，受到極端環(huán)境影響，無人船舶行駛，一旦發(fā)生安全事故無法及時修復(fù)。對此，提升無人動力船舶的穩(wěn)定性非常重要。民用船舶上使用的一般是低速擋柴油發(fā)動機(jī)，其系統(tǒng)動力構(gòu)造比較復(fù)雜，低速擋運行的穩(wěn)定性不強(qiáng)，在極端海洋環(huán)境下，低速檔運行需要海員操作[11]。自目前航海技術(shù)發(fā)展上看，單柴油發(fā)動機(jī)系統(tǒng)無法適應(yīng)無人船發(fā)展，未來還需在技術(shù)上做出突破，從而滿足動力裝置的穩(wěn)定性要求。

4.2.4 駕駛導(dǎo)航技術(shù)

在海上還行過程中，導(dǎo)航是非常重要的設(shè)備，為保證船舶穩(wěn)定行駛，合理應(yīng)用導(dǎo)航系統(tǒng)可讓船舶處于航道上，避免船舶偏離航道。在船舶的電氣設(shè)備上，對導(dǎo)航自動化技術(shù)進(jìn)行研究具有重要意義。我國駕駛導(dǎo)航技術(shù)處于研究階段，該技術(shù)是航海技術(shù)的重大突破，導(dǎo)航技術(shù)主要是對電子地圖、通信設(shè)備等進(jìn)行監(jiān)測，在雷達(dá)勘察圖像下，選擇最佳的航行路線，并合理控制航行速度，保證船舶處于最佳的航行狀態(tài)。導(dǎo)航技術(shù)研究中，需要關(guān)注智能系統(tǒng)的建設(shè)與發(fā)展，通過導(dǎo)航技術(shù)幫助船舶規(guī)避風(fēng)險源，為順利及安全航行提供技術(shù)保障。

5 結(jié)語

現(xiàn)階段，我國航海技術(shù)已經(jīng)得到突破性發(fā)展，在發(fā)展過程中積極應(yīng)用自動化技術(shù)等，船體制造的穩(wěn)定性及安全性提升。但航海技術(shù)在發(fā)展中依舊面對一些挑戰(zhàn)性的問題，導(dǎo)致航海技術(shù)發(fā)展依舊面對阻礙。對此，針對航海技術(shù)發(fā)展面對的挑戰(zhàn)，還需提出有效的處理措施。該文針對人員方面及環(huán)境保護(hù)方面等綜合分析，并積極應(yīng)用先進(jìn)的航海技術(shù)，促進(jìn)技術(shù)發(fā)展的同時，滿足安全航行的要求。