燈器及能源配置選型研究

郭昊 陶明路

摘 要：本文通過對比分體式燈器能源結構與一體化燈器的優缺點，并通過一年的實際使用情況與數據，分析研究目前最為適合江蘇沿海航標所使用的燈器能源配置。

關鍵詞：燈器能源 一體化燈器

江蘇坐擁連云港港、南通港、大豐港、射陽港等幾大港口，每日船來船往、交通繁忙，GPS、AIS船舶自動識別系統、視覺航標、無線電航標等設備都是船舶航行安全、航道交通順暢的重要保障，而當船舶行駛在航道中時，最為倚賴的還是在航道兩側漂浮著的一座座燈浮標，夜晚航標上的燈光是任何先進的設備、技術都無法替代的。燈器，是指用于發射燈光信號的照明裝置和自動控制裝置的設備總稱。我國沿海所使用的航標燈器從開始的煤油燈到后來的氣體燈器一直發展到現在所使用的電航標燈器，是在不斷進步、不斷發展的，但是，仍舊存在著射程短、電量消耗大、易損壞、維護難度大等缺點，因此，燈器及能源的優化改進對現代航標管理工作的提升有著舉足輕重的作用。本文就將著重討論航標燈器及能源的配置選型。

1.常見的燈器及能源配置類型

1.1分體式燈器、能源結構

目前燈浮上最為常見的類型就是分體式的燈器、能源結構，在標架上分別安裝燈器、太陽能板、遙測終端、蓄電池，用連接線串連成一個完整的水上燈器、能源結構。我們現在最常使用的是溫州萊特豪斯的SHD-1和SHD-2型燈器，該燈器有1到4層不等的發光體，可根據具體的用途選擇合適的發光層數，射程可達7海里。燈浮標上的能源結構，我們一般選擇2塊42W的太陽能電池板配以2塊12V100ah的南都鉛酸蓄電池以保證燈浮上設備的正常工作。遙測設備最常用的是萊特豪斯的YCG-3W型遙測終端，用以實時監控燈浮上各項設備的工作運行情況、具體的電壓電流數值、燈光明滅情況。以上便是常見的分體式燈器、能源結構。

1.2一體化燈器

一體化燈器是近年來在航標發展趨勢下興起的一種新型燈器，它集航標燈、太陽能板、遙測終端、蓄電池于一體，小巧、堅固。目前我們常用的一體化燈器型號有溫州萊特豪斯的SHD-3型一體化燈器和廊坊指南針HH-130型一體化燈器。

1.3兩種燈器、能源類型的優劣勢分析

目前這兩種類型的燈器、能源結構在航標上都較為常見，分體式的結構因其發展時間早，技術成熟，所以使用的要更多一些。下面就這兩種類型的燈器能源進行一些橫向的對比分析。

分體式結構：安裝起來比較繁瑣，結構笨重，現場操作人員的工作量巨大，同時，過長的線纜導致太陽能光電轉化效率低，在線纜上損失了大量的能量，長時間暴露在空氣中的線纜也容易被腐蝕發生故障;在各個部件用線纜連接的接頭處，由于燈浮在海中無時無刻的晃動，亦容易出現斷裂的現象從而導致航標失常。相對優勢是成本比較低，可以根據損壞情況更換相應的部件，同時大容量的電池組能夠保證設備足夠的續航能力。

一體化燈器：安裝簡單快捷，只需安裝四顆螺絲即可，大大減輕了海上操作人員的工作強度，提高工作效率。結構小巧、堅固，將傳統結構的全部部件集成在燈器外殼之內，大大簡化了浮標的上層結構，同時因其高度的集成性，耐腐蝕能力更加出色，降低了故障發生的概率。相對劣勢是由于空間條件的限制，一體化燈器的電池容量比較小，在極端惡劣的連續陰雨天氣下可連續工作20天左右。

2.分體式結構與一體化燈器的使用對比

從2016年9月起，大豐航標管理站所管轄區的大豐港航道作為試點進行了大面積的一體化燈器試用。大豐航標管理站管轄著射陽港及大豐港航道內的燈浮標，共計56座燈浮，其中38座使用的是一體化燈器，18座使用的是分體式結構。從2016年9月至2017年9月一年間內，這56座燈浮共發生20次非碰撞性故障，其中一體化燈器故障了3次（3次皆為遙測信號超時），分體式結構17次（其中因無電流、電壓異常、遙測超時、接線斷裂等問題更換燈器6個、電池5塊、遙測6個、太陽能板2塊）。

由以上數據可以清晰的看出傳統的分體式結構與新型一體化燈器之間的差距。一體化燈器使用率占比為68%，而故障率占比僅為15%，可見一體化燈器在實際使用情況上有著巨大的優勢。

在過去使用傳統的分體式配置時，航標燈器、蓄電池、太陽能板等航標器材被盜的情況時有發生，并且由于無法定位，很難抓捕盜竊者、找回航標器材，對國家經濟造成損失。而一體化燈器由于其集成在內部的定位模塊，能夠隨時確定其所在位置，在被盜后進行有效的找回，間接提高了經濟效益。

綜上所述，在使用效果及經濟效益上，一體化燈器都以其卓越的性能優于傳統的分體式配置結構，是目前沿海航標設備中更為優異的選擇。

3.幾種常用一體化燈器的比較分析

自2016年9月起，我們試用的一體化燈器主要有廊坊指南針的HH-130型和溫州萊特豪斯的SHD-3型一體化燈器。表1是廠商所提供的各型號燈器的參數。

根據同步方式的不同，HH-130和SHD-3型燈器又都有GPS和北斗兩種型號。

HH-130型與SHD-3型一體化燈器在功能及使用上都能夠滿足海上航標效能的要求，但是兩者在結構上存在著較大的差異。HH-130型一體燈采用的是特殊的全封閉式的一體化結構，正常使用情況下無法打開，既能防止酸霧、鹽霧和各類腐蝕氣體對航標燈內部電路的影響，又能防止航標燈內腔氣壓在受熱膨脹和電池充電狀態氣壓的泄放。四塊太陽能板垂直排布在燈器外殼的四面，節約燈器所占空間，同時方便海上安裝作業。SHD-3型一體燈采用的是可開啟式設計，可自主更換電話卡、接斷電源、調節燈質等操作，方便維護。太陽能板采用的是20°～90°之間自由伸展，在季節變化和不同緯度地區能保證最大限度利用太陽能。兩者的設計各有千秋，SHD-3所追求的是便于維護，能量利用率高，而HH-130追求的是內部電路的穩定性。從我們日常值班中對后臺數據的監控來看，兩種型號的燈器都能夠在海上正常、穩定的工作，HH-130也并未出現電壓不足的情況，之所以如此，我們認為是燈浮的環境特殊性所導致的。浮筒在海面上是隨時處于搖擺的狀態，位于頂部的燈器不可能像在地面時一樣一直處于豎直的狀態，因此垂直的太陽能板依舊能夠受到足夠的光照提供電能。HH-130型一體燈有一個極其便捷的功能——遙控點亮，只需使用專門的遙控器便可在白天遠距離點亮燈器，不需像SHD-3型一體燈那樣人為爬上標架捂住日光閥，大大減輕了日常巡檢中的人員工作量，降低了安全風險。在保證正常工作的情況下，HH-130型一體燈的結構更加耐用，不易腐蝕，同時方便安裝、巡檢，從結構、使用上來看，HH-130是優于SHD-3型的一體燈的。

前面說過，傳統的航標器材有時會發生被盜的情況，極難找回，嚴重損害國家的經濟效益，一體化燈器在防盜性能上優異了許多。對比SHD-3型與HH-130型一體化燈器，SHD-3因為其可開啟的設計，所以在被盜后可能會出現盜竊者打開燈器外殼取出定位用SIM卡而無法定位追回的情況，讓不法分子有了可乘之機。HH-130型一體燈因其特殊的封閉式設計，在不損壞燈器的前提下無法關閉其定位功能，防盜性能非常優異。因此，從經濟效益上看，HH-130型一體化燈器是更為出色的。

遙測定位模塊是一體化燈器內非常重要的部分，它能夠幫助值班人員在后臺隨時監控燈器的各項運行狀態，監測航標的實時位置。在試用的這一年中，兩種型號的一體燈都偶爾會有信號不良的情況，基本不會影響日常的值班工作，但是，廊坊指南針的HH-130-GPRS一體燈經常會出現誤報漂移的情況，在一年的值班中我們不完全統計共發現了38次誤報，都是持續幾小時的漂移報警之后自動恢復正常。我們認為可能的原因有兩種：1.定位模塊存在問題，容易出現錯誤。2.廠家的后臺數據庫與我處的數據庫同步上存在問題，導致我們在自己的平臺上發現報警而廠家自己的監測平臺上顯示正常。這是基于GPS定位的HH-130型一體燈所存在的問題，我們在航道中還試用了4個基于國產北斗定位系統的HH-130-BD型一體燈，除定位方式外與GPRS型完全相同，這4個一體燈在試用過程中并未出現過位置誤報的問題，且北斗定位系統在距離海岸較遠的位置信號較GPS更好一些，所以，HH-130-BD型號的一體燈使用效果更為出色。

4.結語

在科技飛速發展的今天，海上航標所使用的器材也越來越自動化、智能化，一體化燈器以其更加優越的設計與使用方式，更加適合如今的航海保障工作。