航海技術的發展及面臨的挑戰分析

鄺建華

(中國人民武裝警察部隊海警總隊海南支隊 海南海口 570208)

隨著全球經濟的交流日益密切，各個國家不斷的開展經濟及貿易交流，此背景下航海技術高速發展，我國航海技術在硬件及軟件上呈現出自動化及大型化發展，海運量逐年增高，航海技術發展迎來新時代[1]。在航海技術高速發展的背景下，海上交通面對的問題更為復雜，保障海上交通安全性是行業技術發展的重點問題，也是現階段航海技術軟件及硬件開發的關鍵。另外，技術發展也并非是帶來好的方向，同樣也面對日益嚴重的海洋問題，比如海洋環境問題已經日趨嚴重，在發展過程中，處理好面對的挑戰，才是發展的關鍵。單純評價目前的航海技術依舊無法解決海洋環境等挑戰性問題，在未來發展中還需在科技上不斷努力，從而保證航海事業的穩定發展。

1 航海技術發展現狀

航海技術發展需要從造船技術及航海技術兩個方面進行分析，航海技術需要以船舶作為載體，船舶技術發展快，建造的船舶安全性強，有利于提升船舶載量，保障船舶的航行安全。隨著傳播技術發展，航海技術朝向自動化發展趨勢，對此，該文從造船技術及航海技術兩個方面展開分析。

1.1 造船技術發展現狀

在船舶建造過程中，船體強度是保證航行安全的重要因素，船舶構造強度對船上的人員的生命安全產生直接的影響，船舶結構強度提升及船體的可操作性是目前航海專業關注的問題。比如：提升船舶的靈活性及安全性，配置一定數量的側推器，便于操控。現階段，船舶在海上遇到困難時，可通過制動系統緊急停止，事故發生率不斷降低。在5G 時代背景下，信息技術飛速發展，移動媒介終端朝向智能化發展，船岸業務溝通量增多，進一步提升工作效率，為船岸一體化發展奠定基礎。在船岸聯合系統發展下，已經全面進入船岸一體化階段，在發展的同時，船岸均已經使用高新技術設備[2]。自目前的造船技術與過往的技術相比，技術上已經發生巨大的變化。貨船載量在1 000 t，行駛速度可達到50 kn。在小型貨船方面，燃料耗費量不斷降低，但總體上依舊存在燃料耗費大的情況，對此，目前關注大型貨船運送，提升載物量，降低燃料量。船舶在航行過程中，水域環境及空氣均面對污染，為縮減環境污染，在船舶上配置污水處理設備，此類設備安全性高，對環境污染物的系數小。現階段，海洋空氣污染問題同樣引起重視，為避免海洋受到大氣污染，在船舶制造過程中，安置過濾廢氣的裝置。

1.2 航海技術發展現狀

在航海技術發展中，自動化技術廣泛應用。在航行計劃制訂上，根據氣象可做好航行規劃，根據天氣預報，合理對航行方案進行設置，以保航行時間及航行路線的安全性。在信息顯示上，操作人員對船只航行方向及位置進行實時監督，并提供相關的數據支持。在船位測定上，通過GPS 系統可定位船舶所在的位置[3]。雷達避碰系統具有較高的分辨率，可避免人員操作失誤引發的安全性問題。電子海圖與雷達技術已經完成融合，進一步助力航海事業發展。現階段，自動化輪機技術投入使用，機艙中的控制臺輔助機器及主機中的遙控技術得以發展，將技術在船舶中使用，有利于提升船舶的控制效果。在船舶燃油柜中應用，將相關數據導入其中，安裝及卸載相關的遙控裝置。駕駛臺主機監控過程中，適當對甲板進行沖洗及對軟管進行管理。在自動化輪機上，添加操作系統及系泊系統[4]。自動化輪機已經添加遠程監控及油煙處理能系統，為現代化航海技術發展奠定堅實的基礎。現階段，自動交管技術發展，我國船舶使用的助航系統是AIS系統，該系統有利于收集船舶信息，實時管理及監控。在數據收集過程中，分為兩種模式：一是靜態數據收集模式，對船只型號及識別碼進行分析；二是動態數據收集模式，對船只的航行方向及速度等信息進行收集，也能對船舶貨物信息及航行信息進行監督管理，根據實際要求發出相關的指令，從而有效監控船舶的運行狀態。ASI系統可自動運行，接收上級指令后，與交管信息中心完成信息互換，準確傳達管理人員發布的指令，保證船只的航行安全性。

2 航海技術發展的挑戰性問題

2.1 海員競爭性不足

在航海技術高速發展背景下，人們看到航海技術在經濟貿易商的優勢，但自動化行業技術發展也讓一些海員工作受到沖擊[5]。受到技術水平影響，現代船舶技術不再需要普通的船員，而是需要復合型高素質船員，自我國目前的航海事業人才培養上看，培養的海員一般是普通旅游船員，集裝箱、散貨船船員數量不足，且部分海員素質無法滿足現代化技術的操作要求，無法在航行過程中，使用現代化技術對船舶進行管理，依舊采取傳統的操作技術，過往操作技術安全性不高，在操作過程中可能發生事故。對此，海員素質問題，依舊是航海技術發展面對的瓶頸。

2.2 海員專業業務能力差

伴隨海洋貿易數量增多，一部分國家建立起海上貿易通道，跨國海洋貿易繁榮發展，運輸船的數量不斷增多，對船員的要求隨之增高。我國海員管理力度差，港口監控及國際法教育方面依舊是挑戰性問題。我國海員不熟悉各個國家的PSC 管理措施，在操作過程中容易發生失誤，導致港口國家航海管理部門對我國的船舶進行警告，問題較強的情況會對海外貿易產生影響，嚴重的甚至影響我國的信譽。部分海員沒有接受系統的國際法教育，在航海過程中缺乏環境管理認知，在操作時嚴重違背國際法律，不利于航海事業發展[6]。

2.3 防污處理技術不足

在防污系統上，我國已經大量船舶已經使用一些過濾廢氣的裝置，且通過雙層油輪進行防污染處理，自雙層油輪實際運營角度上看，其經濟性不高，且會受到技術因素影響，導致油輪檢修及維護面對較多的問題。雙層油輪檢修空間狹窄，一旦密封不到位，容易導致貨油在雙層體間泄露，導致雙層體受到污染，長此以往對整個船體產生破壞，無法發揮防污功能的同時，也會對船舶的其他功能產生較大的影響。

3 航海技術的發展對策

在航海技術發展中，人員問題有待解決，主要是提升人員素質，建設專業化的航海隊伍，根據航海的安全問題建立安全管理制度，并積極應用環境保護技術，積極應用先進的航海技術，綜合性促進航海技術發展。

3.1 培養高素質的海員，構建專業化的航海隊伍

在航海技術發展過程中，技術已經取得突破性進展，但人員問題依舊是航海技術發展的挑戰，提升人員素質有利于合理應用先進的航海技術，促進行業事業發展。在海員培育上已經涌現出海員素質低的問題，尤其是在操作過程中無法應用先進的技術，導致航行操作失誤，引發大量的海事問題。對此，為促進行業技術發展，應當將海員培訓問題放在重要位置，構建起高速的航海隊伍[7]。在培訓海員過程中，需按照STCW公約，按照駕駛艙資源管理方法對海員進行綜合培訓，培訓項目不僅限制在駕駛臺技術操控上，也要培訓海員航海計劃制訂能力、實時通信管理能力、應急反應能力。也要讓海員積極學習法律知識，引導海員學習發達國家的海洋管理法律及貿易國家的海洋管理法律，掌握各個港口的管理規定。在航海前，保證每個船員具有較強的思想認知能力，并積極配合國際貿易事務。

3.2 落實航行安全管理制度，達到安全航行目的

航海技術發展中，技術的目標是安全航向，在保證安全的前提下，促進航海貿易及旅游事業發展。在船舶航行管理過程中，應當積極落實船舶航行各項安全制度，以制度為約束將安全管理落實，進一步提升安全管理效果。在“黑匣子”基礎上，也要進一步提升船舶安全技術，形成智能化航海技術，或者衛星航海技術、互聯網技術等，在各類技術的融合下，一旦發生安全性問題，可及時發出報警信號。也要進一步拓展電子海圖的勘察范圍，在過往電子海圖基礎上，增加航向、距離的精準測量項目，也要積極使用高分辨率雷達及專業碰撞系統進行指引，避免航海過程中，單純通過人員的經驗進行判斷，或者一旦發生安全性問題，單純以人工操作為主，而是應當結合電子海圖及危險情況，智能系統綜合判斷，做出緊急反應，從而最大程度地降低航海事故發生率。

3.3 提升環境保護意識，積極應用環保技術

在航海技術發展中，研究的重點是一般是航行安全問題，但往往忽視環境保護問題。現階段的海洋污染問題不斷加重，導致海洋上的氣候變化異常，大雨、大霧等特殊天氣對航海事業發展產生較大的困擾，一旦海面污染嚴重，將影響船舶的航行速度，甚至一些污染物對船體進行侵蝕，導致船體發生破壞，引發嚴重的安全事故[8]。對此，各個國家的均關注海洋管理管理，在航海技術發展過程中，應當積極開發船體的污染凈化技術。船舶在運行過程中會消耗大量的燃料，燃料對海洋空氣及海水均會產生污染，也有出現油輪泄露問題，導致石油等物質對海水、海面產生污染。針對此類問題，可通過污染凈化技術將空氣污染問題處理，在船舶上配置大型空氣凈化裝置，運行的同時凈化空氣。針對海洋污染問題，各個國家也可專門派遣海洋環境管理隊伍，對污染區進行凈化，以此保證海洋環境的潔凈，為航海事業穩定發展提供助力。

4 合理使用先進航海技術，以技術促發展

4.1 合理使用AIS技術

4.1.1 AIS技術在船位報告中的應用

AIS技術在航海技術中廣泛應用，通過AIS技術可準確、便捷地通信，通過網絡將數據傳遞給報告站，報告站將數據轉變為完整的報告，并發送到計算機系統，在系統中構建數據庫，將船舶運行周期及其他信息錄入，并展開靜態化的數據保存及處理，一旦用戶需要調取數據，可登錄計算機系統，可以為船舶下次運行提供幫助。AIS 系統及相關服務功能，主要是為船舶運行提供定位功能，查看船舶的運行軌跡[9]。AIS技術是航海技術中的關鍵技術，有利于提升船舶航行的安全性，對營運管理及領航、船舶狀態查詢具有較大的幫助。

4.1.2 航標遙控上的應用

AIS 技術在航海領域廣泛應用，自航標遙測系統上看，包括兩個方面，分別為航標設施及AIS 應答器，相比普通航標遙測系統，AIS應答器更為先進，無需申請遙控頻道，直接使用CH87B 及CH88B 傳輸數據信息，并改變過往通信網絡建設工作，通過ASI應答器與航標設施，可直接聯網，AIS系統直接與互聯網平臺連接，航標主管單位在網絡上監測航行數據。AIS 系統也能在虛擬航標系統中應用，通過虛擬航標讓航標虛擬化，也可構建無實物航標系統，從而縮減實物航標系統中的設備，減少船舶系統上的資金投入。AIS 航標遙控體系的投資小，運行周期短，功能比較全面，是航海技術發展的里程碑式技術。

4.2 合理使用數字仿真技術

4.2.1 數據獲取

在航海技術發展背景下，航海儀器設備可開展數據分析及測算，建立大規模數據模型，航海前，根據航海日志中的相關信息，適當對信息清理，將其中有效信息應用，將經濟性作為目標，并縮減航海風險，以上述目標構建起數據模型，便于調節最佳的航行方案，確保船舶的運行安全。船舶運行過程中，可通過傳感器獲得動態數據，包括航行速度及航行方向、設備使用基本信息。數據通過物聯網技術傳輸到仿真系統中，并與仿真系統關聯，從而保證儀器設備處于正常的運行狀態。

4.2.2 技術應用

大數據技術是船舶仿真系統中的關鍵技術，其應用主要體現在兩個方面。首先，在資料收集上，根據大數據技術探究數據處理辦法，航海儀器設備結構復雜，囊括電氣、自動化等各個理論的知識及研究成果。儀器設備的使用環境比較復雜，航海儀器在應用過程中容易發生損壞。對此，在特殊的環境下，使用大數據技術對設備數據進行采集及分析具有重要意義。其次，除利用傳感器進行大范圍采集數據外，也能利用數據挖掘技術對船舶制造數據進行分析，為實際航行提供數據參考[10]。航海儀器種類數量多，數據仿真系統目標豐富，離散度較大，對此，通過大數據對其中無效數據清理，有利于快速獲得數據，并對數據進行分析與判斷，提升航海工作的效果及決策能力。

4.2.3 動力裝置穩定

在船舶運行過程中，保證動力裝置穩定是無人船應用的技術障礙，船體穩定及具有驅動力是未來航海技術發展的關鍵。世界上多個國家開始研究無人駕駛車輛，一旦發生安全事故，可及時修復，但大海中，受到極端環境影響，無人船舶行駛，一旦發生安全事故無法及時修復。對此，提升無人動力船舶的穩定性非常重要。民用船舶上使用的一般是低速擋柴油發動機，其系統動力構造比較復雜，低速擋運行的穩定性不強，在極端海洋環境下，低速檔運行需要海員操作[11]。自目前航海技術發展上看，單柴油發動機系統無法適應無人船發展，未來還需在技術上做出突破，從而滿足動力裝置的穩定性要求。

4.2.4 駕駛導航技術

在海上還行過程中，導航是非常重要的設備，為保證船舶穩定行駛，合理應用導航系統可讓船舶處于航道上，避免船舶偏離航道。在船舶的電氣設備上，對導航自動化技術進行研究具有重要意義。我國駕駛導航技術處于研究階段，該技術是航海技術的重大突破，導航技術主要是對電子地圖、通信設備等進行監測，在雷達勘察圖像下，選擇最佳的航行路線，并合理控制航行速度，保證船舶處于最佳的航行狀態。導航技術研究中，需要關注智能系統的建設與發展，通過導航技術幫助船舶規避風險源，為順利及安全航行提供技術保障。

5 結語

現階段，我國航海技術已經得到突破性發展，在發展過程中積極應用自動化技術等，船體制造的穩定性及安全性提升。但航海技術在發展中依舊面對一些挑戰性的問題，導致航海技術發展依舊面對阻礙。對此，針對航海技術發展面對的挑戰，還需提出有效的處理措施。該文針對人員方面及環境保護方面等綜合分析，并積極應用先進的航海技術，促進技術發展的同時，滿足安全航行的要求。