新時代航海科技發展與引航安全

王勇 上海港引航站

隨著我國經濟的快速崛起，中國的航運業也有了前所未有的變化，各大港口的貨物吞吐量呈幾何級數遞增。這樣港口進出船舶的安全問題也日益突出，因此引航工作就成為關鍵。進入新時代伴隨國家科技創新力的提升航海科技也得到了長足的發展，這也對引航安全產生直接的影響。

1.影響引航安全的因素

1.1 影響引航安全的環境因素

影響引航安全的環境因素大致有三類，一類是自然環境因素，另一類就是引航員登離船水域的環境因素，再有就是港口泊位的因素。

1.1.1 自然環境因素

自然環境因素對引航安全的影響主要是引航作業中水文及氣象因素，在引航作業中如果出現臺風、濃霧和海冰等惡劣氣象情況，極易造成在引航過程中出現船舶失控的突發狀況的發生。

1.1.2 引航登離船水域環境因素

由于貨運船舶的增加一些航道變得日益擁擠，單一航道的交通量的增加使得通航密度增大，使得航行水域環境的出現了不確定性，同時隨著船舶建造噸位的增加，船體也越來越龐大，這進一步增加了航道水域環境的復雜程度，也為引航員登離船制造了不安全因素。

1.1.3 港口泊位環境的因素

由于新型大型船舶的建造使得原有港口的靠泊能力產生不足，泊位結構的老化、碼頭門機距碼頭前沿的距離小等原因，都增加了引航作業靠泊離泊的安全風險。

1.2 影響引航安全的船舶的因素

影響引航安全的船舶的因素主要是被引航船舶的因素，現在造船技術突飛猛進，船舶的操控系統、動力系統都在不斷變化，同時船舶現在也建造越大，其自身在駕駛臺的位置在風和潮流的影響下，會造成引航員空間意識的失真，都增加了引航員對船舶操控的難度，這也是造成引航安全的隱患之一。

1.3 影響引航安全人的因素

在影響引航安全的眾多因素中人的因素是核心因素，在多數的引航安全事故中人為因素都占大多數，現在我們國家對外貿易蓬勃發展，這就造成各大港口到離港船舶數量激增，對引航員的需求量也越來越大，引航員的工作量也增加，使得一些新引航員在經驗不足的情況下，就開始單獨作業，在遇到突發狀況時極易出現引航員誤操作。另一方面由于船舶較多，一些船舶的船員素質也是參差不齊，在船員專業技能不高、責任心不強的情況下，不聽從指揮或是出現盲目操縱時常造成偏離航線和碰撞碼頭的情況發生。

2.新時代航海科技的發展下給引航作業帶來的變化

2.1 由被動引航變為主動接泊

隨著多體船的出現使得建造小水面線的大型水面平臺成為可能，過去單體船的甲板面積最多就像航空母艦達到一個足球場的面積，而多體船出現使得甲板的面積可以建造的更大，同時抗擊風浪的能力也大大加強，可以以此為平臺建造一座可移動的海上港頭，貨輪可以直接停泊在港口周邊開闊的海面上，這座移動海上碼頭主動向船舶靠攏，并在相應的移動泊位上進行裝卸作業，將被動的引航入港變為主動的使船入泊。同時這種移動碼頭可以兼顧海運和內河航運船只，使得海運貨物在移動碼頭上直接裝入內河航運船舶，使得貨物運輸更便捷。另一方面，由于不需要船舶進入港口，也減少了引航作業，而且這種移動碼頭可以適應各種類型的船舶，同時由于移動碼頭是在港口外海進行作業，船舶不用進入港口航道，也減輕了航道的通航壓力和港口泊位數量的限制。從而從根本上消除了港口環境因素對引航安全帶來的影響。

2.2 遠程操控船舶消除引航安全隱患

近些年來，無人船的概念被航海界廣泛提及，無人船集人工智能、數字通信和遙控技術于一身，是今后船舶及航運的發展方向。目前無人船術領域廣泛，除了傳統船舶技術，還涉及多傳感器智能監控系統、自動避碰系統、高可靠高冗余數據傳輸系統、機電系統自動故障檢測系統、自動導航系統、可靠電子海圖系統、智能機器人系統、水下機器人系統、防海盜系統及物聯網和大數據等技術，正朝著智能化、體系化、標準化等方向發展。

無人船與傳統船舶相比，其優勢在于智能技術和控制技術，這一優勢對于引航作業更是幫助頗多，首先船舶是基于衛星定位系統，船舶能夠自動修正自己的位置，同時船舶控制系統中可以嵌入大量的世界各地港口的基礎信息，如航道水文資料等，在進入港口的預定水域后，港口通過岸基遠程傳送的港口泊位、在港船只、當天的氣象信息等數據，無人船可以自主計算航行速度和起點終點，通過船舶自身環境感知能力確定障礙物的幾何形狀來確定航跡，并實現在港內的錨泊靠岸等。如果一旦出現突發情況，無人船無法自主修正失效或計算錯誤時，岸基引航員可以直接接管船舶的控制權，這時引航員通過自身多年的實地經驗操控船舶入港。這樣就實現了引航員的遠程引航，避免了引航員利用引航艇登離船時的安全風險。

2.3 構建“虛擬船舶”改變引航方式

在引航作業中經常使用拖輪來控制被引航船舶的位置，同時被引航船只的操控還的由每一引航員進行控制，而每一個引航員的經驗和能力不同，這就使得拖輪對被引航船舶的位置調控也不同。隨著通信技術的發展，特別是5G 技術的發展，其低延時、高速率和萬物互聯的特性，也使得航海技術有了更多應用。

如果我們把拖輪變得小型化，變成無人小船，每一個無人小船都具備拖輪的動力，同時使拖輪具備與被引航船舶的附著能力，同時這些無人船具備智能通信系統和位置感知能力，其本質可以理解為具備一定推力的“引航機器人”，在被引航船舶進入待引航水域后，由幾個或十幾個“引航機器人”附著在被引航船舶周圍，同時岸基的控制臺，將這些“引航機器人”在引航控制系統中組成一個“虛擬的船舶”，這個“虛擬的船舶”的幾何形狀、三維空間結構和船舶噸位等基礎信息就是被引航船的，但是“虛擬的船舶”的動力由這些負責引航的“引航機器人”提供，岸基的控制臺利用5G技術的物聯網技術將這些“引航機器人”組織起來，每個“引航機器人”通過自身的通信系統向控制臺報告自身的運動狀態，同時接受控制臺發出的指令，利用5G網絡的低延時特性，實時做出推進動作，控制臺的引航系統將這些“引航機器人”的推進動力形成一個矩陣結構，引航系統就通過對矩陣結構中的特定的點的動力調控，來調整“虛擬的船舶”的航行狀態，最終完成在港內的航行、錨泊、靠岸。這樣港口的引航控制室，可以根據不同船舶的型號和所載貨物的重量和類型組成不同的“虛擬的船舶”引航模型，這樣就使得單人的引航作業，變為遠程系統自動引航控制。這樣就消除了引航員個人經驗和能力給引航工作帶來的影響。

3.結語

綜上所述，新時代航海科技的發展勢必對引航工作帶來影響，也使得引航安全問題發生根本性的改變，相信在不遠的將來伴隨大型小水面移動碼頭、無人船、“引航機器人”的出現，徹底顛覆傳統引航工作的性質，為我國的航運發展提供更廣闊的發展空間。