小型航標船舶導助航設備的綜合應用

王福成 邵 華 梁福民

一、船舶導助航設備簡述

船舶導助航設備主要是指在船舶航行及作業中，用以實現船-岸、船-船之間的觀察、聯絡、導航、作業等行為的相關設施設備，主要包括航海羅經、測深儀、船用雷達（RADAR）、船載定位系統、船載AIS（船舶自動識別系統）、全球海上遇險與安全系統（GMDSS）和電子海圖系統（ECDIS、ECS）等。

國際海事組織早在2006年就提出了e-航海概念，其本質也就是在船-船、船-岸之間搭建一個綜合的信息服務系統，實現船-船、船-岸信息交換，實現船舶導助航設備的綜合應用，從而提升船舶海上航行及作業的安全系數和陸地對船舶的有效監控。因電子海圖系統能夠綜合處理來自船舶其他導助航設備的信息，不僅使得電子海圖系統受到船員的喜愛，更是讓電子海圖系統成為現代e-航海發展的核心系統。

二、小型航標船舶導助航設備現狀

小型航標船舶是指航標管理單位按航標類別及數量的不同，所配備的小于400總噸的專業航標作業船舶，主要負責助航設施設備的日常巡檢、維護、保養、浮標布設、孤島補給、設施建設和物料運輸等工作，根據其功能和作用又分為航標巡檢作業船、航標貨運補給船、航標專業設施設備船等。小型航標船舶因其操縱靈活、吃水淺等優越性，適用于海島、近岸和狹窄水域航標作業，在航標管理工作中可彌補大、中型航標船舶的局限性而被航標主管部門廣泛應用。如圖1、圖2所示。

圖1 航標補給船

圖2 航標夾持船

雖然小型航標船舶有諸多優點，但也存在排水量小、耐波性差、抗風能力差、設備簡陋和裝機功率小等問題，隨著當今導助航設備日新月異的變化，小型航標船舶的導助航設備受自身局限性的影響而變得相對落后。具體表現為以下幾點：

（1）小型航標船舶駕駛臺空間狹小，航行和作業區域受限，基本不滿足陀螺羅經安裝所需條件，船用指向設備基本以磁羅經為主。磁羅經受地磁場的影響較大，指向精度遠遠不如陀螺羅經，也無法為其他電子導航設備提供船舶航向信息。

（2）小型航標船舶在浮標拖帶復位等工作中，對船舶位置控制能力要求較高，船舶操縱主要以手操舵為主，加之自動舵需要以陀螺羅經等電子設備作為支持，因此小型航標船舶是無法使用自動舵的。

（3）目前航標主管部門所配備的小型航標船舶船齡多為20年左右，所配雷達設備較為落后，并且受噸位限制，小型航標船舶所配備的雷達也基本沒有自動雷達標繪（ARPA）功能，這對船舶在夜間或能見度不良的環境下航行極為不利。

（4）目前國內電子海圖系統主要以ECS為主，距離國際標準的ECDIS尚有差距，同時受小型航標船舶其他導助航設備簡陋的影響，ECS電子海圖系統部分功能無法應用，但目前船用AIS信號已基本能夠介入ECS內，這給電子海圖系統的應用帶來了拓展空間。

（5）因受船舶航行區域及船舶噸位的限制，小型航標船舶通信設備配備了2 182千赫茲無線電話收發信設備和VHF無線電話設備，通信距離也被限制在150海里范圍內（2 182千赫茲無線電話收發信設備最大作用距離一般為150海里，VHF無線電話設備作用距離為25海里左右）。

三、當前船舶導助航設備的綜合應用發展

1.AIS與雷達設備的結合

AIS目標可以在船舶各種相關導航設備顯示器顯示，比如雷達顯示器。AIS與雷達連接后，在雷達中打開AIS開關，可以在雷達回波上同時疊加顯示AIS目標（如圖3所示），一方面可以解決雷達假回波對船舶駕駛員對雷達觀測的干擾，另一方面方便駕駛員與周圍物標的溝通聯系，有助于船舶導航和避碰。從圖3可以看出在復雜航道的雷達回波中很容易確認移動的物標。

圖3 雷達與AIS圖像疊加

目前部分港口、航道及狹水道設置了AIS航標或AIS虛擬航標，對開啟AIS顯示功能的船舶在上述水域中安全航行及作業起到了關鍵作用。

2.VHF和海事部門船舶交通服務系統（VTS）的結合

近海船舶航行及作業水域基本覆蓋在海事部門VTS監控范圍內，海事部門VTS可通過岸基雷達或電子海圖系統監測到船舶雷達信號和AIS信息，在船舶和海事部門VTS之間通過VHF通信設備實現對船舶導助航設備的綜合應用。一方面在VTS的監控范圍內，VTS可以監測到轄區內的船舶位置及其運動情況，其行為過程完全在海事部門的監測中；另一方面船舶可通過VHF向海事部門VTS報告船舶作業情況，由海事部門VTS向過往船舶發布船舶作業信息，提醒過往船舶進行避讓。因此，近海航行及作業的船舶駕駛員在值班過程中保持VHF守聽，可以說是對VHF和海事部門VTS綜合應用的關鍵。VHF和海事部門VTS的結合情況如圖4所示。

圖4 VHF和海事部門VTS的結合情況

3.移動3G/4G通信網絡的推廣應用

近海船舶主要是在航標導航設備覆蓋的水域航行及作業，這些水域目前均有移動通信網絡覆蓋。而MCS技術數據通信的關鍵是TCP/IP通信機制，在移動3G/4G通信網絡覆蓋下，可實現由船載監測平臺將船舶航行數據如GPS、駕駛臺車舵、機艙機械設備運轉及船舶VDR等信息進行采集和加工。船-岸通信系統監聽網絡數據，獲取船端信息，服務器綜合海事部門大數據，在保存處理信息的同時提供網絡登入訪問功能。岸上監控人員獲取船舶信息的同時及時將相關信息反饋至船舶駕駛員，實現對船舶的遠程監控和船舶導助航設備的綜合應用。如圖5所示。

圖5 移動通信網絡的應用

4.e-航海綜合導助航平臺的建設

電子海圖系統作為e-航海的核心系統，其配備的高性能船用計算機可以有效處理各種船用導助航設備信息。以電子海圖系統作為AIS和雷達的外部終端，而AIS的圖式已經完全包括在電子海圖系統中，通過計算機系統的運算能力，將船舶海圖數據與雷達圖像、AIS圖式疊加顯示。通過雷達圖像和海圖數據疊加，可監測到船舶羅經航向誤差以及船位誤差。

在e-航海綜合導助航平臺的綜合顯示下，航行信息集中在同一臺顯示器上，而且綜合平臺的顯示系統可在電子海圖顯示系統和雷達顯示系統之間進行切換，在確保顯示設備的可靠性的同時減輕駕駛員值班時的工作量，為船舶駕駛、瞭望人員確保船舶安全航行及作業提供可靠保障。e—航海導助航平臺的應用如圖6所示。

圖6 e-航海導助航平臺的應用

四、小型航標船舶導助航設備裝配設想

小型航標船舶排水量小，吃水淺，駕駛臺空間也受限，在狹小的駕駛臺空間內很難滿足各種導助航設備的安裝和使用。隨著科技發展，船舶導助航設備也會更加集成化，為駕駛臺留下更多的空間，使空間受限的小型航標船舶安裝更多更先進的導助航設備成為可能。

將雷達、AIS、電子海圖、船載定位系統、羅經、測深儀、計程儀等導助航設備，以及水文、氣象信息、航標信息、航海警（通）告信息等航行安全信息，通過船舶綜合導助航平臺進行綜合處理后，綜合顯示在雷達顯示系統或電子海圖顯示系統，不僅可以節約小型航標船舶駕駛臺空間，更將船舶航行安全信息集中，方便駕駛人員獲取信息，還將為岸基對小型航標船舶的監控提供可靠的數據支持。小型航標船舶無論在港區、近岸等水域，還是在狹水道、航道等通航密集區航行或作業，都將更安全更可靠，同時也為未來小型航標船舶的無人駕駛及岸基控制打下基礎。

五、結束語

合理利用船舶現有的導助航設備，保證船舶航行和作業安全是每一名駕駛員的職責。在航行及作業中船舶駕駛員應注意，無論船舶設備是先進還是落后，完全依賴于導助航設備而忽視避碰規則中所要求的“正規瞭望”都是不可取的，綜合應用好船舶駕駛臺的導助航設備是保持正規瞭望的一種手段，也是每一名船員船藝良好的體現。