內河通航橋梁助航標志創新技術研究

王興華

摘 要：本文主要介紹如何解決在不利天氣狀況下如何確保橋梁助航標志標志航標效能，解決職工頻繁上標更換電池等設備的難題，更好的引導船舶有序安全航行

關鍵詞：航標 恒壓輸出 航標效能 過充保護

1.引言

內河航道上的助航標志就像船舶的眼睛，指引著船舶行駛方向，只有一路按照助航標志指引行駛，才能確保船舶安全抵達目的地。因此，確保助航標志的正常發光，尤其是惡劣天氣（大霧、暴雨）情況下顯得尤為重要。

本文主要通過探討研究，航道部分橋梁助航標志經常在冬季連續低溫陰雨天氣出現太陽能充電不足，會引起助航標志燈光變暗，甚至會引起電池耗盡導致航標失常，造成船舶事故;廣東夏季天氣炎熱，也有一部分橋梁助航標志由于夏季采光過于充足，出現“過充現象”，導致航標蓄電池壽命大大縮短，增加維護成本的同時，也造成資源的浪費。

航道養護一線職工需要通過加強巡查和頻繁的更換電池來確保航標效能，濕冷天氣職工上標的勞動強度和安全風險進一步加大。為進一步減輕職工勞動強度，減少船舶出航維護時間，積極響應國家節能減排政策，通過采取助航標志“冬病夏治”的創新技術，我們通過前期與廣州翔曦能源科技有限公司及華南理工大學加強合作，力爭這項創新技術能夠取得突破。

《內河助航標志》（GB5863-93）附錄C7中關于橋區航道航標配布要求：

（1）橋區航道的航標配布由橋涵標及標示橋區航道的側面標組成。

（2）雙孔或多孔通航的橋梁，一般選擇主流通過的橋孔，供下行船舶通航，并在該橋孔面向上游一面設置橋涵標;選擇流速較小的橋孔供上行船舶通航，并在該橋孔面向下游一面設置橋涵標。

（3）航行條件復雜的橋區航道，應在通航橋孔迎船面一面兩側橋柱上加設橋柱燈。

2. 助航標志“冬病夏治”創新技術介紹

創新技術的目的是要達到在冬季低溫陰雨天氣下可以有效滿足連續一個月、多盞橋柱燈同時供電的需求，同時也要保證在夏季太陽光比較強烈時防止過充導致電池壽命降低。

我們通過與科技公司及華南理工大學科研團隊研發出一種滿足需求的裝置，該裝置的原理主要是通過大功率的太陽能電池充電到大容量電池，然后通過設計出一套裝置恒壓輸出到航標燈器來確保助航標志效能。恒壓裝置的安全性和穩定性無疑是最大的難題，因為一旦該裝置出現故障可能導致過壓損壞燈器和電池，從而影響助航標志效能。

為確保該裝置的安全性和穩定性，我們通過對裝置的反復試驗、改進，最終研發出智能切換恒壓輸出裝置該恒壓裝置采用了三重保險，同時增加了過壓保護裝置設計。

2.1產品概述

智能切換恒壓輸出直流變壓器主要用于直流低電壓電子設備匹配使用。具有直流恒壓輸出及智能切換供電電路（1路工作另2路備用），保證工作設備穩定性。尤其適用于惡劣環境的助航標志直流低壓供電系統。

本產品由一路12V直流電源輸入，經變壓穩壓后，三路并聯輸出4.3V，可自動識別輸出故障自動切換處理，保障電子設備（如航標燈、橋柱燈）一直處于穩定的工作狀態。

2.2 工作原理及產品特點

通過外接12V電源接通，提示指示藍色燈光亮起，由單片機接收信號，約3秒鐘檢測并導通第一組電源，由變壓線組及穩壓電路工作，輸出4.3V穩壓電源，提示指示黃色燈光亮起，航標燈點亮。

因運行出現故障①輸出電源4.3V±0.5V故障，②出現短路故障;③電子元器件損壞故障;），第一組電源斷開，提示指示黃色燈光變成紅色燈光，經單片機檢測到第一組電源故障，單片機瞬間切換到第二組電源導通，第二組提示指示燈亮起黃色燈光，航標燈電源由第一組切換至第二組電源供電幾乎沒有間隔時間。當第二組出現在故障，同第一組切換至第二組同理。

2.3 技術參數

太陽能板18V 80W ;輸入電壓：DC 12V;輸出電壓：DC 4.3V;最大電流：≤3A;工作溫度：-20～+60℃;防護等級：IP67;凈重：0.5kg;外觀尺寸：230mm×150mm×85 mm;

2.4 接線示意圖見圖1。

2.5 增加遙測遙控RTU設計

目前，隨著信息化的發展，大多數航標燈已采用遙測系統RTU裝置。為適應發展需要，在該裝置基礎上進一步優化研發出了智能切換恒壓輸出直流變壓器與遙測RTU集成裝置，該裝置減少了占用空間及連接線路。

3.通用型助航標志

3.1 通用型RTU概述

通用型RTU是采用現代數字技術、微電子和微功耗技術開發的一種新型RTU，主要器件均采用世界名廠的產品，它具有體積小、性能穩定可靠、能耗低、安裝便捷、監控手段靈活、維護方便和適用范圍廣等特點。可應用于多種型號航標燈的遠程監測，基層人員經過簡單培訓即可迅速掌握操作方法，是實現航標燈遠程監測的極佳選擇。2019年最新版本RTU集成高可靠的復位模塊，使RTU受雷電等強干擾后，能自動恢復正常工作，確保RTU能長期穩定可靠工作。對航標燈的電源系統有充電過充保護功能。

3.2通用型RTU的工作方式

通用型RTU與閃光儀、太陽能電池板和蓄電池組成航標燈遙控遙測終端。通用型RTU對閃光儀、太陽能電池板和蓄電池的工作狀態進行實時監測，具有實時報警、定時上報和查詢上報功能。上報信息經GSM通信網絡傳遞給監控中心或授權監測手機。RTU與監控中心的通信方式：兼容SMS和GPRS。監控中心可以設定和修改通用型RTU的工作方式（如上報時刻、上報次數、報警距離等）。監控中心和授權手機可隨時查詢航標燈終端的實時工作狀態。

3.3航標燈報警參數

蓄電池電壓低于規定值;燈電流異常;太陽能板電壓異常;閃光燈質異常;浮標位置異常;光敏管異常。

3.4 RTU功能要求

RTU應具有定時上報和報警功能，定時和報警數據上傳至監控中心，報警信息可上傳至授權監控手機; RTU與監控中心的通信方式：兼容SMS和GPRS; 監控中心可查詢RTU實時狀態和終端編號; 授權監控手機可查詢RTU實時狀態和終端編號; 定時上報時間、定時上報次數和浮標漂移報警距離可由監控中心設置; 當太陽能板對蓄電池充電時，RTU具備充電過充保護功能; RTU故障時不影響航標燈的正常工作;RTU具有防潮防水功能。

4.使用效果

我們通過前期在碼頭平臺通過多種環境狀態下（碼頭面和碼頭二層平臺）開展試運行，每天記錄助航標志各項參數。通過半年多的試運行，各項參數穩定，達到了使用效果。

在某大橋進行現場試點應用，該橋梁助航標志根據《內河助航標志》（GB5863-93）要求，在通航橋孔迎船一面兩側橋柱上，各垂直設置綠色單面定光橋柱燈4盞，標示橋柱位置。所以在下行通航孔兩側橋柱的上游迎船面共設置8盞橋柱燈，在上行通航孔兩側橋柱的下游迎船面共設置8盞橋柱燈。采用一套裝置同時供應上下游橋柱共8盞橋柱燈用電。經過一年多的運行，由于是恒壓輸出，航標燈視覺效果同比其他未使用新技術燈器更清晰。

目前，該裝置先后在多座通航橋梁正式投入使用，在確保助航標志效能的同時，大大減輕了職工的勞動強度，保證了設備的使用壽命，確保航道通航安全，也創造了良好的經濟效益。

隨著航道等級的提高，船舶大型化發展趨勢明顯，利用信息化新技術提高助航標志效能，加強對助航標志各項參數的監測預警，減輕職工勞動強度，打造智慧航道，不斷創新永遠在路上。