淺析航標燈日光開關的應用及改進

張敏

摘 要：在夜間，海面及岸堤上各種閃爍的航標燈光被譽為“航海者的眼睛”，航標燈光作為航標在夜間或能見度不良時的重要標識，時刻指引著過往船舶安全的航行。在實際中我們經常會發現，航標燈的開關時間并不是同步進行的，這是因為大部分航標燈的開關時間是由感光裝置來控制的，不同方位、不同區域環境的光照度值不同，以及感光裝置靈敏度的不同都有可能造成航標燈的開關時間不一樣。

關鍵詞：航標燈 日光閥 建議 改進

1.航標燈開關控制的兩種主要途徑

對于需要在夜間工作的有燈航標，其開關時間可由時間開關或感光裝置來控制。時間開關通過預先設定的時間來控制燈器的開關，這需要掌握早晨和傍晚時的最佳開關轉換時間，而且時間開關必須有日光刻度裝置，以使設定的時間可以根據季節與晝夜時長的變化而自動調整；在發生能見度不良天氣情況下，時間開關將不起作用，需要人為干預。感光裝置則沒有上述限制，因為它是通過對周圍環境光照度水平的感應來進行的，感光裝置可以根據季節的變化與天氣的不同狀況來自動調節開關時間。目前，絕對大多數航標的日光開關都是使用感光裝置來進行控制。特別是使用電池供電系統的航標，感光裝置能確保航標為航海者提供適宜服務的同時，也能使能源的消耗降到最低水平。

2.IALA及我國關于航標燈日光開關的規定及建議

IALA在G-1038《航標燈開關的環境光照度值》指南中推薦：為確保清楚確定開燈和關燈的照度值，在航標燈開燈與關燈的照度值之間設定一個足夠的延遲量（通常為100lx），開燈的照度值為50-100lx，關燈的照度值為150-200lx。此外，IALA還建議可以結合時間延遲的方法以限制燈器在開關點照度值之間產生開關動作。我國《航標燈通用技術條件》（JT/ T761-2009）中規定，航標燈日光開關的照度閾值應可調，出廠值應設為300lx±100lx；在《85mm、155mm塑料透鏡航標燈》（JT7011-93）中規定，航標燈日光開關靈敏度應整定為300lx，整定偏差及開關回差之和不得大于靈敏度的±20%。對比IALA及我國規范標準，可以發現我國并沒有將航標燈開關燈的照度值設定為不同，而是選擇統一設定一個開關燈固定值。

3.典型環境光照度值的觀測及研究

國際上很多國家對本地區不同氣象條件下環境光照度值都進行了長期的觀測及計量，并分析得出不同時刻、不同位置等條件下典型的環境光照度值。國際社會公認的天文現象定時對應的典型光照度值為（假定無月光無人造光源無不利氣象條件）：天文黎明（太陽中心位于地平線下18°俯角處）時典型光照度值為0.0006LX，航海黎明（太陽中心位于地平線下12°俯角處）時典型光照度值為0.06LX，民用黎明（太陽中心位于地平線下6°俯角處）時典型光照度值為6LX，而我們日常所用的日出/日落（太陽表面的上沿與地平線重合）時的典型光照度值為600LX。經研究，環境光照度值在不同氣象條件下不同，同時也隨不同時間太陽仰角的變化而變化。在航標燈日光開關實際應用中，日光開關所處的方位尤其重要。

4.日光開關方位對航標燈開關的影響

有關部門針對不同朝向的環境光照度值進行了測量，在相同時間、相同地點、相同環境下，不同朝向的環境光照度值均有不同。總體來說，測量儀器垂直向上正對天頂的環境光照度值最大，水平面向太陽方向環境光照度值其次，背向太陽光照度值最低。由于已經有研究人員對不同朝向的環境光照度值進行了觀測，所以筆者選取了2盞同一廠家生產的同一型號、同一批次、同一顏色的燈器（2號及3號燈器），1盞同前2盞燈器一個廠家、不同型號燈器（1號燈器）以及1盞不同廠家生產的燈器（4號燈器），在樓頂穩定位置對日光開關在同一朝向的航標燈開關時間進行了實地觀測，觀測結果如表1所示。

從表中數據我們可以發現，雖然4盞燈器都是同一朝向，設定的同一閾值，但是每座燈的發光時間都不一樣，基本在15分鐘之內；其次是燈器發光時間受天氣情況影響較大，天氣晴朗與天氣有雨時燈器發光時間相差近1個小時；再是同一廠家、同一批次的燈器（表中2號、3號燈器）發光時間非常相近，而同一廠家、不同型號的燈器、不同廠家之間的燈器發光時間相差較遠。

實際應用中，燈浮標會隨著潮流方向圍繞沉塊以橢圓狀旋轉，航標燈日光開關也會不斷變換方位，造成日光開關對環境光照度值感應有所不同。因此，我們選取同一水域多座燈浮標，截取6天時間的遙測遙控數據進行分析，結果如表2。

上述4座燈浮標都是使用同一廠家、同一型號、同一批次的遙測遙控燈器，其中Q1、Q3為右側標，Q2、Q4為左側標。從上表統計數據可以看出4座燈浮標燈器每天開關時間都不一樣，時間差最大約為30分鐘。由于4座燈浮標受天氣、海況等原因，存在不同程度的搖擺、旋轉等，故所裝燈器日光開關朝向不一，這是造成燈器開關時間不一致的主要原因。對于人工疏浚、狹窄航道來說，燈器開關時間應盡可能統一或接近，開關時間相差30分鐘是無法接受的。

5.航標燈日光開關的應用及改進

在航標燈日光開關的實際應用中，如果控制開關的環境光照度值選擇過高，則航標燈將持續工作較長時間，這會造成能源浪費及燈器的使用壽命縮短。如果開關照度值選擇過低，航標燈將會出現開燈延遲、關燈提前的情況，從而降低了航標作為助航標志的效能，同時增加了船舶航行風險。

一是將航標燈日光開關設為可調。目前，國內廠家生產的大部分航標燈日光開關的照度閾值都無法可調。當夜間靠近岸線或接近海上作業區、碼頭時，背景燈光照度明顯要高于漆黑的海面上，因此應將航標燈的日光開關照度閾值進行調整，以適應該航標燈所處的當前環境，保證航標燈開關時間滿足船舶航行安全需要。同時，將航標燈日光開關設為可調，也是航標燈器滿足國際、國內相應規范及標準的必要措施。具體的閾值可以參考IALA《助航指南》中所推薦的數值，并根據各個地區緯度的不同，進行適當的調整。

二是燈塔樁與燈浮標所用燈器的日光開關朝向應有所不同。因燈塔樁位置比較固定，所用燈器的日光開關應選擇朝向開闊方向，盡量避開樹林等遮蔽，為保證燈器發光時間與航海時間盡量接近，安裝燈器時應盡量讓日光開關背向太陽方向為宜。

從第5節的實驗數據可以看出，燈浮標所用燈器日光開關安裝位置受外部環境影響非常大，為方便用戶使用，目前國內燈器廠家均將日光開關安裝在燈殼的側面，隨著燈浮標的不停轉動，日光開關的感應也不斷發生變化，造成燈浮標燈器開關時間的不統一。綜合前面實驗觀測數據，建議將燈浮標所用燈器的日光開關集成在燈殼上部，垂直朝向太陽。

三是定期更換燈器日光開關，減少因日光開關老化等系統誤差。由于現有的大部分航標燈日光開關均選用封裝為環氧樹脂的光敏電阻。受海上鹽霧、太陽光照等影響，老化速度較快。如部分燈器使用時間較長，可能會造成燈器日光開關老化，影響其工作效能。建議在進行航標保養時，根據燈器所處的位置不同，不同周期定期更換日光開關，減少日光開關因老化造成的系統誤差。