燈浮標遙測遙控系統淺析

杜育軍

（交通運輸部北海航海保障中心 青島航標處，山東 青島 266000）

0 前言

近年來，隨著港口建設迅猛發展，新航道不斷開拓，與之配套提供助航保障的航標數量也迅速增加。就目視航標來說，燈浮標是最重要也是數量最多的助航標志，燈浮標就像高速路兩邊的路燈，在茫茫大海上清晰地標示出船舶航道，指引船舶沿安全通道航行。因此，如何監測燈浮標正常發揮助航效能是航標遙測遙控系統必須解決的問題。本文探討了建設燈浮標遙測遙控系統的側重點，并介紹了兩種目前普遍使用的燈浮標遙測遙控方式。

1 燈浮標遙測遙控系統設計理念

1.1 位置監控最重要

燈浮標能為船舶提供準確的航道信息，前提條件是燈浮標在海上的位置準確，此位置由航標配布工程確定，事先經過了詳細論證，然后由海圖發布機構發布，提供給航海者使用。雖然目前船舶有多種定位手段，比如GPS、雷達等，但是燈浮標作為目視航標，在茫茫大海上帶給航海者的是“眼見為實”的安全感。不同的浮標類型標示的位置信息亦有不同，比如左側標標示航道左邊界，右側標標示航道右邊界；方位標提示可航水域的相對方位；孤立危險物標提示航標附近有礙航物存在等等。而燈浮標標身形狀、燈光顏色、閃光頻率等提供的助航信息的有效性無不以燈浮標自身位置準確為前提。燈浮標漂浮在海上，使用錨鏈和沉石固定位置，但是偶爾也會因錨鏈斷裂或船舶碰撞以致出現漂失情況。在海上，燈浮標的位置如果發生大的誤差將給航海者帶來顯而易見的困惑進而使燈浮標由助航物變為礙航物。所以，燈浮標的位置準確性監測是航標遙測遙控系統首要考慮的問題。

目前燈浮標實時位置監控功能均由安裝于燈浮標上的遙測遙控終端的GPS模塊實現，此模塊經過多年發展，技術成熟、可靠性高、體積小巧。隨著我國自主研發的北斗導航系統不斷完善，將來可以嘗試使用北斗導航模塊定位。

1.2 其次考慮發光單元監控

在晚上，燈浮標的發光單元提供視覺助航信息，比如根據國際航標協會海上浮標制度規定，側面標志的燈器發光使用紅、綠光色，專用標志的燈器發光使用黃色等。不同類型的燈浮標發光的燈質也不同。發光單元的監控主要是針對航標燈器、太陽能板、蓄電池連接系統的監測，燈浮標遙測遙控終端通過檢測各個單元的工作電流、電壓來判斷發光單元工作狀態，實現故障報警功能。

1.3 遙測遙控設備應有高可靠性

海上環境高溫差高濕度高鹽度，遙測遙控設備應該保證其在此環境下的可靠性，最好要求其穩定工作期長于航標大保養周期（大于3年）。還應做到遙測遙控設備自身故障不會導致燈浮標發光單元失效。

1.4 遙測遙控設備應方便維護

方便在惡劣海況下進行燈浮標故障搶修。依照我的實際經驗，集燈器、太陽能板、蓄電池為一體的一體化遙測遙控燈器更換、維護最便捷。

1.5 應配套遙測遙控監控軟件

安裝于燈浮標上的遙測遙控終端采集燈浮標工作參數后，通過通信網將數據遠程傳送到航標管理中心，此時還需要配套的軟件進行數據分析處理，實現燈浮標實時監控和故障報警、回放、存儲等功能。

2 燈浮標遙測遙控系統分類

從目前來看，燈浮標遙測遙控系統依據終端傳送信息選擇通信網的不同，可以分為兩類。

2.1 GPRS 模式

整個終端內嵌至LED燈器內，通訊模塊帶手機卡插糟，使用民用移動通信網絡，采取GPRS/短信的方式通信。舉例:GPRS遙測遙控燈器。

2.2 AIS 模式

終端獨立，分別與太陽能板、燈器、蓄電池連接。通訊采用FATDMA或RATDMA調試方式，在甚高頻（VHF）頻段通信，接入AIS岸基網絡。舉例:數字化AIS航標管理終端。

圖1 GPRS遙測遙控燈器

圖2 數字化AIS航標管理終端

3 兩種遙測遙控模式比較

AIS模式與GSM/GPRS模式相比較是有一些明顯的優勢的。

3.1 AIS模式的航標具備與船舶通信能力；適應E-Navigation的理念。

3.2 AIS模式的航標運行費用低，GSM/GPRS方式需依賴公網，必須給運營商交費，而AIS方式利用已有的AIS岸基網絡，不會產生其它費用；

3.3 GSM/GPRS公網的作用距離與公網基站的布設情況有關，而公網基站多設置在陸地人口稠密地區，海上航標設置區域正是公網基站覆蓋較弱區域，AIS方式的遙測遙控航標作用距離會更遠，同時目前已經基本實現AIS岸基網絡在我國沿海全覆蓋；

3.4 AIS模式的航標的可靠性更高，由于GSM/GPRS方式要受公共應用的影響，故障的不確定因素多，而AIS方式是在自有網絡內運行，維護的自主性高，更容易處理引發故障。

3.5 AIS模式的航標可為船舶提供數字化服務。該航標可用報文6、8、12、14、21與Class A、Class B船臺建立通信，既可以將自己的助航信息（如:標名、燈質、航標性質、當前位置等）發送給船舶，也可以獲得周圍船舶的相關信息（動態和靜態信息）。我們可以把這種設備看作是具備遙測遙控功能的AIS RESPONDER。

3.6 對于安裝了AIS設備的船舶來講，這種可控的AIS RESPONDER比RACON（雷達應答器）更易于識別，可以在一定程度上減少RACON的使用量，從而使得雷達顯示界面更加清潔。

3.7 AIS模式數據傳送率高，基本可以達到3分鐘更新一次數據，配合終端軟件，可以近實時地監控航標，故障報警更及時。GPRS模式一般1小時更新一次數據，實時性差。

3.8 AIS模式可以配合相應軟件，實現船舶和航標在發生碰撞后各自的歷史軌跡回放，為航標受損事故提供證據，方便查找肇事船舶，提高航標受損索賠率。

4 結語

采用AIS模式的燈浮標遙測遙控系統可以實現真正意義的數字化航標，使得目視航標不但可以用眼睛觀察到，同時也可以在電子海圖上顯示出來，使航標的助航效能提升到一個新的層面，實現了實體航標與虛擬航標的結合，必將是燈浮標遙測遙控系統發展的方向。