莊新慶，陸 瑛

(上海海事大學(xué) 商船學(xué)院，上海 201306)

VTS交通服務(wù)系統(tǒng)訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和維護(hù)研究

莊新慶，陸 瑛

(上海海事大學(xué) 商船學(xué)院，上海 201306)

分析船舶交通服務(wù)系統(tǒng)（Vessel Traffic Services，VTS）在導(dǎo)航中的應(yīng)用和VTS交通服務(wù)系統(tǒng)訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)室在教學(xué)、科研等方面的作用。結(jié)合目前實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)方案和航運(yùn)業(yè)的發(fā)展前景和趨勢，研究了VTS交通服務(wù)系統(tǒng)訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和維護(hù)方案，并利用該實(shí)驗(yàn)室開展航海技術(shù)等相關(guān)專業(yè)的教學(xué)和科研工作。通過VTS實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)和相關(guān)設(shè)備的維護(hù)案例對實(shí)驗(yàn)室建設(shè)目標(biāo)進(jìn)行了驗(yàn)證。結(jié)果表明，實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案合理，維護(hù)效果良好。

船舶交通服務(wù)系統(tǒng)；船舶監(jiān)控；實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和維護(hù)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

船舶交通服務(wù)系統(tǒng)(Vessel Traffic Services，VTS)是我國航海中常用的船舶監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)，用于增進(jìn)交通安全和提高交通效率以及保護(hù)環(huán)境[1]。目前，國內(nèi)外的海事院校和各級海事局都配有VTS系統(tǒng)[2_3]，如大連海事大學(xué)的船舶導(dǎo)航系統(tǒng)國家工程研究中心在原VTS系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，新添加了專家知識庫和GIS信息庫，具有了船舶航行危險(xiǎn)預(yù)測、管理水域交通形勢分析評價(jià)、緊急事故處理計(jì)算機(jī)輔助決策等功能。目前，在我國沿海及沿長江地區(qū)共建有VTS系統(tǒng)26個(gè)，其中沿海18個(gè)、沿長江8個(gè)。

VTS是利用雷達(dá)、CCTV、無線電話等通信設(shè)施監(jiān)控航行在港灣和港口的船舶，給這些船舶提供在航行中所需安全信息的一種服務(wù)系統(tǒng)，可預(yù)防海上交通安全事故的發(fā)生。在管理中心的雷達(dá)顯示屏上，將清楚地顯示所有進(jìn)出港船只的航向、航速、位置及相對方位，從而對船只進(jìn)行準(zhǔn)確導(dǎo)航?；赩TS系統(tǒng)的重要作用，建設(shè)和維護(hù)VTS交通服務(wù)系統(tǒng)訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)室，對航海技術(shù)等相關(guān)專業(yè)學(xué)科建設(shè)、航運(yùn)人才的培養(yǎng)將起到重要作用。

1 實(shí)驗(yàn)室建設(shè)目標(biāo)

我校是一所擁有百年歷史的航海類學(xué)校，被譽(yù)為“航海家的搖籃”。結(jié)合學(xué)校航運(yùn)特色、專業(yè)需求和國內(nèi)外高校同類實(shí)驗(yàn)室建設(shè)案例，本實(shí)驗(yàn)室初步確立兩項(xiàng)建設(shè)目標(biāo)[4]。

1.1 為航海專業(yè)的相關(guān)課程學(xué)習(xí)和專業(yè)人才培養(yǎng)提供綜合實(shí)踐平臺

我校開設(shè)VTS實(shí)操課，體現(xiàn)了航海專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在海事調(diào)查分析、船舶監(jiān)控等領(lǐng)域的一種創(chuàng)新和探索，凸顯了我校航海專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)有別于其他院校相關(guān)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特色。

VTS交通服務(wù)系統(tǒng)訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)室可為航海技術(shù)、船舶電子電氣工程、通信工程等相關(guān)專業(yè)本科生、高職生和船員提供一個(gè)具有航運(yùn)特色的綜合實(shí)踐平臺，滿足海上交通信息服務(wù)、交通組織服務(wù)、助航服務(wù)和應(yīng)急處置等相關(guān)專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)以及大學(xué)生創(chuàng)新活動的需要。

同時(shí)，它也可以為載運(yùn)工具運(yùn)用工程、交通信息工程及控制等專業(yè)的研究生和教師從事智能化船舶交通信息服務(wù)系統(tǒng)等領(lǐng)域的研究提供先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)條件，為教師承擔(dān)教學(xué)研究項(xiàng)目、支持學(xué)生參加學(xué)科競賽提供平臺。

1.2 提供相關(guān)的輻射作用

從實(shí)驗(yàn)室建成至今，先后接待過上海海事局、寧波海事局、華東師范大學(xué)、北京華力創(chuàng)通科技股份有限公司、上海615所、上海708所和上海吳淞海事處等單位的參觀、交流，該實(shí)驗(yàn)室也可作為海事局VTS培訓(xùn)考證的示范基地。

2 實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案概述

2.1 系統(tǒng)硬件配置

本實(shí)驗(yàn)室購置了挪威康斯伯格公司生產(chǎn)的單站式VTS船舶交通服務(wù)系統(tǒng)一套，如圖1所示。

圖1 VTS船舶交通服務(wù)系統(tǒng)組成框圖

在此基礎(chǔ)上增加了一套VTS仿真訓(xùn)練系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。

圖2 VTS仿真訓(xùn)練系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

該仿真訓(xùn)練系統(tǒng)主要由教練員控制臺、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和VTS模擬終端組成。教練員主控臺系統(tǒng)是VTS模擬器的中央控制單元;VTS模擬終端包括：雙屏雷達(dá)顯示處理機(jī)、MIS終端處理機(jī)和VHF電臺，模擬VTS9760系統(tǒng)操作臺界面。VTS系統(tǒng)需要的硬件設(shè)備配置如下：

1)高性能服務(wù)器和圖形工作站，操作系統(tǒng)為Windows XP和Windows 7。

2)VHF控制端，與計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)接口為RS232。

3)VTS終端操作臺，每個(gè)操作臺上裝有電子海圖、VTS系統(tǒng)模擬器和三維船舶模型。

4)音箱、語音設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)通信器材，全雙工28口交換機(jī)和六類非屏蔽雙絞線網(wǎng)線。

2.2 系統(tǒng)軟件配置

VTS系統(tǒng)可以監(jiān)控目標(biāo)船航行信息，設(shè)定VTS終端目標(biāo)屬性，可以模擬AIS目標(biāo)與雷達(dá)回波目標(biāo)，設(shè)定本船故障(包括碰撞、火災(zāi)等)、訓(xùn)練過程音/視頻記錄、訓(xùn)練過程打印、教練員控制臺與VTS終端的實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)通信、潮汐與流場編輯與管理、航行計(jì)劃編輯與管理等。系統(tǒng)主要功能及特征是：(1)監(jiān)控和識別沿海水域的船舶以及其他一些航行物標(biāo);(2)對預(yù)設(shè)關(guān)鍵區(qū)域提供報(bào)警與消息通知;(3)連續(xù)記錄航行狀態(tài)數(shù)據(jù)以便將來回放與分析;(4)連續(xù)而且同步記錄無線電對話和CCTV視頻數(shù)據(jù)以便將來回放與分析;(5)CCTV系統(tǒng)與RADAR/AIS跟蹤器相結(jié)合，使得CCTV能夠自動監(jiān)控某一選中的船舶;(6)為操作員提供了易于理解的交通狀況描述方法，提供了自定義、友好的人機(jī)操作界面;(7)系統(tǒng)集成了一系列通信、數(shù)據(jù)采集傳感器，如雷達(dá)、AIS基站、可控CCTV攝像機(jī)、VHF無線電測向儀等;(8)遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)和環(huán)境條件;(9)傳感器遠(yuǎn)程控制;(10)遠(yuǎn)程互聯(lián)網(wǎng)訪問。

2.3 實(shí)驗(yàn)室建設(shè)場地要求

VTS交通服務(wù)系統(tǒng)訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)室內(nèi)設(shè)有空調(diào)，無干擾信息源;寬敞、明亮、通風(fēng)，無強(qiáng)磁場、無噪音;并能接入Internet(千兆以太網(wǎng)口)。實(shí)驗(yàn)設(shè)備均置于固定的水平面上，防潮放置，遠(yuǎn)離熱源;均按要求在室溫下操作，防靜電。

3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)

為滿足交通部高等學(xué)校航海類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會提出的特色專業(yè)和精品課程建設(shè)要求，以及海洋船舶駕駛專業(yè)本科和專科相關(guān)課程教學(xué)大綱的要求，為在航海教學(xué)中大力推進(jìn)創(chuàng)新教育，培養(yǎng)出創(chuàng)新型的航海技術(shù)人才，滿足建設(shè)國際航運(yùn)強(qiáng)國的需要[5]，我們重新編寫了《航海儀器實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書》。指導(dǎo)書圍繞實(shí)驗(yàn)操作步驟、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路及實(shí)驗(yàn)思考問題進(jìn)行了系統(tǒng)的、直觀的闡述。

配合教學(xué)計(jì)劃和實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱等教學(xué)文件的修訂和完善工作，在已開設(shè)的VTS實(shí)操課程中設(shè)計(jì)了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，如表1所示。

表1 VTS實(shí)操課程實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目一覽表

4 實(shí)驗(yàn)室維護(hù)部分實(shí)例介紹

實(shí)驗(yàn)室的正常運(yùn)行離不開實(shí)驗(yàn)設(shè)備的日常維護(hù)。在日常實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)設(shè)備出現(xiàn)過最為典型的故障是雷達(dá)天線接地問題和VTS模擬器無法開機(jī)問題。

4.1 雷達(dá)天線接地問題

雷達(dá)是利用電磁波探測目標(biāo)的電子設(shè)備。通過發(fā)射電磁波對目標(biāo)進(jìn)行照射并接收其回波，由此獲得目標(biāo)至電磁波發(fā)射點(diǎn)的距離、距離變化率(徑向速度)、方位、高度等信息[6]。實(shí)驗(yàn)室擁有一臺英國凱文修斯公司生產(chǎn)的S波段固態(tài)雷達(dá)。在實(shí)驗(yàn)過程中，曾出現(xiàn)無雷達(dá)圖像顯示的故障。經(jīng)過詳細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)雷達(dá)的接地出現(xiàn)問題。接地是最有效地抑制干擾的方法，可解決50的電磁兼容問題。正確的接地必須體現(xiàn)在整個(gè)電路、系統(tǒng)設(shè)計(jì)的各方面和全過程中[7]?？紤]到實(shí)際問題和常用的接地方式，選擇混合接地方式，效果良好。

4.2 VTS模擬器無法開機(jī)問題

實(shí)驗(yàn)過程中，VTS模擬器曾出現(xiàn)了無法開機(jī)的故障。計(jì)算機(jī)會由于散熱不良、灰塵過多、內(nèi)存條故障、硬盤故障、CPU超頻等問題造成機(jī)器無法正常開機(jī)[8]。經(jīng)檢查情況如下：

1)打開計(jì)算機(jī)機(jī)箱檢查，未發(fā)現(xiàn)主板異常;

2)去除雷達(dá)板卡等外部設(shè)備，仍無法開機(jī);

3)更換電源、內(nèi)存，仍無法開機(jī);

4)考慮CPU卡的問題。

經(jīng)上述步驟檢查和更換設(shè)備，確定是CPU卡的問題。更換CPU卡，更新程序，機(jī)器恢復(fù)正常。

5 結(jié)束語

實(shí)驗(yàn)室已于2012年通過學(xué)校組織的驗(yàn)收，得到了通信導(dǎo)航領(lǐng)域多位專家的認(rèn)可，為學(xué)校航海技術(shù)、船舶電子電氣工程、通信工程等相關(guān)專業(yè)提供良好的教學(xué)、科研平臺和海事局考證基地。實(shí)驗(yàn)室從設(shè)計(jì)到建設(shè)均采用模塊化設(shè)計(jì)理念，使實(shí)驗(yàn)室設(shè)備維護(hù)和軟件更新等更容易管理和監(jiān)控。該實(shí)驗(yàn)室對航海技術(shù)專業(yè)等學(xué)科建設(shè)、航運(yùn)人才的培養(yǎng)和輻射示范起到重要作用。

[1]孔吼.船舶交通服務(wù)系統(tǒng)介紹[J].中國水運(yùn)，2011 (7)：3.

[2]於健，張新光，張錫海.海洋船舶駕駛專業(yè)課程設(shè)置新探[J].航海教育研究，2008(3)：37_39.

[3]王佳，劉德平.海上交通態(tài)勢觀察判斷在VTS值班中的運(yùn)用[J].世界海運(yùn)，2011，34(4)：46_49.

[4]蔣景華.貝爾實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)新經(jīng)驗(yàn)的啟迪[J].實(shí)驗(yàn)室技術(shù)與管理，2010，27(3)：6_8.

[5]蔡業(yè)穎，王濱.在航海教學(xué)中推進(jìn)創(chuàng)新教育的探討[J].中國水運(yùn)，2008，4(12)：171_172.

[6]宋玉清，黑立相.相參雷達(dá)接收機(jī)建模與仿真分析[J].兵工自動化，2009，28(2)：36_42.

[7]曹俊鋒.雷達(dá)系統(tǒng)中的接地設(shè)計(jì)[J].信息與電子工程，2008，6(1)：29_33.

[8]趙政宇.淺析計(jì)算機(jī)維護(hù)中的常見故障及其處理方式[J].計(jì)算機(jī)光盤軟件與應(yīng)用，2012(5)：138，141.

Construction and M aintenance Research of VTS Traffic Services Laboratory

ZHUANG Xinqing，LU Ying
(College of MerchantMarine，ShanghaiMaritime University，Shanghai201306，China)

This paper analyzes the applications of VTS(Vessel Traffic Service)system in ship navigation andthe role of VTS traffic service systems training laboratory in teaching，research and other aspects.Combined with the current laboratory building programs and the development prospects and trends of shipping industry，we research the laboratory construction and maintenance programs of VTS trafficservice systems training laboratory and carry outmaritime technology and other related professional teaching and research work based on the laboratory.By the design of VTSexperimental curriculum andmaintenance cases of related equipment，the goalof laboratory building are verified.The results showed that laboratory construction scheme is reasonable and maintaining well.

vessel traffic service;ship monitoring;laboratory construction and maintenance;experimental teaching

U692；G482

A

10.3969/j.issn.1672_4550.2014.01.057

2013_10_09

上海市科委能力建設(shè)項(xiàng)目（13510501600）。

莊新慶（1969_），男，碩士，助理研究員，研究方向：交通運(yùn)輸工程。