姜萬(wàn)鈞 郭 亮 林 森 鄭金金（.中國(guó)海洋大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，山東 青島 66000；.國(guó)家海洋局北海預(yù)報(bào)中心，山東 青島 66033）

1 海洋傾廢實(shí)時(shí)監(jiān)控記錄儀研制的背景中國(guó)是一個(gè)擁有18000km海岸線的發(fā)展中大國(guó)，沿海地區(qū)人口稠密，工業(yè)集中，經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快，消費(fèi)水平較高，人為活動(dòng)產(chǎn)生的廢棄物逐年增加 。與此同時(shí)，海上交通運(yùn)輸業(yè)和海岸工程建設(shè)也隨之強(qiáng)勁發(fā)展，大量疏浚物的傾倒對(duì)海洋生態(tài)環(huán)境造成巨大壓力，進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)海洋生態(tài)環(huán)境的保護(hù)刻不容緩。

傾倒是指利用船舶、航空器、平臺(tái)及其他載運(yùn)工具，向海洋處置廢棄物和其他物質(zhì)；向海洋棄置船舶、航空器、平臺(tái)和其他海上人工構(gòu)造物，以及向海洋處置由于海底礦產(chǎn)資源的勘探開(kāi)發(fā)及與勘探開(kāi)發(fā)相關(guān)的海上加工所產(chǎn)生的廢棄物和其他物質(zhì) 。海洋傾倒區(qū)和臨時(shí)性海洋傾倒區(qū)根據(jù)國(guó)家海洋局規(guī)定的程序，按照科學(xué)合理安全經(jīng)濟(jì)的原則選劃的，傾倒區(qū)的選劃綜合考慮各方面因素，使疏浚物能夠自然地被海洋所吸收，并使其對(duì)周?chē)鷳B(tài)環(huán)境所造成的污染達(dá)到最小的程度。

多年來(lái)，海洋傾廢管理人員只能定期登船或借助少量巡航海監(jiān)船檢查作業(yè)船舶是否違章傾倒。針對(duì)這種情況，國(guó)家海洋局于1995年組織技術(shù)人員成功研制了我國(guó)第一代傾廢航行數(shù)據(jù)記錄儀，隨后又根據(jù)第一代傾廢儀多年來(lái)在自航式傾廢船上的使用情況，結(jié)合非自航式傾廢船的特點(diǎn),研制了一種適用于非自航式和小型自航式傾廢船的HYQ2-1型傾廢航行數(shù)據(jù)記錄儀③。為進(jìn)一步加強(qiáng)海洋傾倒活動(dòng)的監(jiān)督管理，有效保護(hù)海洋環(huán)境和資源，國(guó)家海洋局北海分局于2009年組織人員研制海洋傾廢實(shí)時(shí)監(jiān)控記錄儀，并于年底開(kāi)始試點(diǎn)。目前，海洋傾廢實(shí)時(shí)監(jiān)控記錄儀的安裝工作正在北海區(qū)全面展開(kāi)。

2 海洋傾廢實(shí)時(shí)監(jiān)控記錄儀的組成及工作原理

2.1 技術(shù)支持及硬件組成

設(shè)備主要由定位模塊、通信模塊、存儲(chǔ)模塊、蓄電模塊、警報(bào)模塊、主控模塊、水深探測(cè)模塊等部分組成。定位模塊以50個(gè)通道的定位引擎、1百多萬(wàn)個(gè)有效相關(guān)器的GPS接收器提供WGS84定位坐標(biāo)、UTC時(shí)間及地速、航向等信息；水深探測(cè)模塊采集吃水水深數(shù)據(jù)；主控模塊采集整體數(shù)據(jù)，通過(guò)通信模塊實(shí)時(shí)發(fā)往服務(wù)器，同時(shí)控制設(shè)備自檢、參數(shù)設(shè)置、工作狀態(tài)判斷等；蓄電模塊為設(shè)備在外接電源故障時(shí)提供100小時(shí)以上的續(xù)航能力；警報(bào)模塊指示船舶工作狀態(tài)，在船舶未按規(guī)定傾廢時(shí)發(fā)出警報(bào)；存儲(chǔ)模塊存儲(chǔ)設(shè)備參數(shù)以及未發(fā)送成功的數(shù)據(jù)，以防止信號(hào)不通時(shí)數(shù)據(jù)丟失，可以保存1年以上的數(shù)據(jù)量。

儀器及地面處理平臺(tái)的組成分別如圖1和圖2所示。

2.2 工作原理

儀器采用雙線程工作。主線程在儀器加電自檢后進(jìn)入正常工作狀態(tài)，實(shí)時(shí)采集GPS定位，航向，航速，吃水水深等信息，根據(jù)存儲(chǔ)器中預(yù)設(shè)的傾廢區(qū)數(shù)量、形狀、坐標(biāo)等參數(shù)，自動(dòng)識(shí)別傾廢船向哪個(gè)傾廢區(qū)傾倒，并隨時(shí)監(jiān)測(cè)船的航跡，提供傾廢引導(dǎo)信息，通過(guò)報(bào)警模塊指示船舶進(jìn)行傾廢工作。獲取的信息實(shí)時(shí)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)模塊中，由負(fù)責(zé)通信的子線程定時(shí)發(fā)往服務(wù)器。如果通信故障，數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)模塊中累加，子線程不斷檢測(cè)通信狀況，待信號(hào)恢復(fù)時(shí)將數(shù)據(jù)補(bǔ)發(fā)回服務(wù)器。

2.3 主要功能

設(shè)備配有存儲(chǔ)卡，可以實(shí)時(shí)探測(cè)周邊信號(hào)強(qiáng)度，當(dāng)船舶進(jìn)入信號(hào)盲區(qū)時(shí)存儲(chǔ)信息，待信號(hào)恢復(fù)時(shí)補(bǔ)發(fā)回服務(wù)器。同時(shí)存儲(chǔ)卡實(shí)時(shí)儲(chǔ)存船舶各種狀態(tài)，以備故障時(shí)查詢(xún)故障原因，實(shí)現(xiàn)快速修復(fù)。

完備的警報(bào)功能，將船舶電源狀態(tài)、斷電警報(bào)、拋泥警報(bào)、進(jìn)入傾倒區(qū)警報(bào)以指示燈或蜂鳴器的形式表現(xiàn)出來(lái)。同時(shí)具備防拆卸功能，探測(cè)設(shè)備是否被拆卸并實(shí)時(shí)反饋到服務(wù)器。

設(shè)備內(nèi)部存儲(chǔ)傾倒區(qū)位置，快速自行計(jì)算船舶是否處于傾倒區(qū)，指示船舶操作是否合法。設(shè)備存儲(chǔ)的傾倒區(qū)可以遠(yuǎn)程修改。

水深探測(cè)有效防止拋泥船舶泥沙沾滿(mǎn)探頭造成數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確的情況。

設(shè)備采用模塊化設(shè)計(jì)，各模塊工作互不影響，避免意外造成的整機(jī)癱瘓。各模塊驅(qū)動(dòng)平行獨(dú)立，10－20秒內(nèi)快速開(kāi)機(jī)。各模塊具備軟件自檢功能，開(kāi)機(jī)后能自行恢復(fù)由各種原因造成的軟件故障。

2.4 主要技術(shù)指標(biāo)

定位精度:非差分型<1.5m。

儀器工作環(huán)境:參照海洋儀器標(biāo)準(zhǔn)及船檢有關(guān)規(guī)定。

數(shù)據(jù)記錄媒介:1GTF卡。

供電形式:直流9-36V寬電壓。

服務(wù)器工作于WIN2003環(huán)境。

船上設(shè)備無(wú)人值守，儀器為全封閉結(jié)構(gòu)，儀器由工作人員遠(yuǎn)程通信控制。

2.5 服務(wù)器數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)

底層網(wǎng)卡抓包技術(shù)，不經(jīng)過(guò)操作系統(tǒng)直接對(duì)網(wǎng)卡編程實(shí)現(xiàn)，具備每秒鐘3000多條數(shù)據(jù)的承載量，有效防止數(shù)據(jù)漏包。

服務(wù)器具有人性化的前臺(tái)界面，方便對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的增刪改查等操作。具備指令控制功能，可以遠(yuǎn)程設(shè)置設(shè)備的各種狀態(tài)。

自動(dòng)備份功能，可以自動(dòng)備份數(shù)據(jù)庫(kù)。完善的數(shù)據(jù)庫(kù)接口，可以供使用部門(mén)的其它軟件使用該數(shù)據(jù)庫(kù)。

3 發(fā)展前景

由于老式傾廢儀的電源設(shè)備、信息傳輸設(shè)備相對(duì)落后，信息采集也相對(duì)單一，其已經(jīng)不能完全適應(yīng)新形勢(shì)下海洋傾廢管理的需求，目前傾廢船數(shù)量較多，作業(yè)分散，管理難度較大,海洋傾廢實(shí)時(shí)監(jiān)控記錄儀可以實(shí)現(xiàn)行對(duì)作業(yè)船舶的有效管理，避免作業(yè)船舶之間的惡意競(jìng)爭(zhēng),實(shí)現(xiàn)到位傾倒，從根本上改變海洋傾廢管理的現(xiàn)狀。下一步北海區(qū)將繼續(xù)改進(jìn)、完善海洋傾廢實(shí)時(shí)監(jiān)控記錄儀，現(xiàn)已經(jīng)在部分船舶試點(diǎn)安裝實(shí)時(shí)視頻系統(tǒng)，這也將進(jìn)一步促進(jìn)該儀器的推廣使用,使其具有較強(qiáng)的生命力。

隨著海洋開(kāi)發(fā)利用的深入，保護(hù)海洋環(huán)境、防止海洋污染具有越來(lái)越重要的意義。為管好海洋，用好海洋，主管部門(mén)勢(shì)必要進(jìn)一步加強(qiáng)海洋傾廢管理，嚴(yán)格控制海上傾倒，充分運(yùn)用先進(jìn)的科技手段和管理儀器，確保海洋的可持續(xù)發(fā)展。

[1]陳嘉輝，李正炎，邱弋冰，林瑞，劉孟蘭.疏浚物海洋傾倒區(qū)管理模式的探討-以大亞灣臨時(shí)性海洋傾倒區(qū)為例[J].黑龍江科技信息，2008（33）.

[2《]中華人民共和國(guó)海洋傾廢管理?xiàng)l例》國(guó)務(wù)院.

[3]李林奇，馮月永，徐俊臣.GPS在海洋執(zhí)法管理方面的應(yīng)用-HYQ2-1型非自航式傾廢航行數(shù)據(jù)記錄儀[J].海洋技術(shù)，2001（04）.