蘇炳海 黃繼開 林文煥

廣州航標處高欄航標管理站 廣東廣州 510220

航標遙測遙控是為了滿足航標管理部門對航標監(jiān)控管理的需求而建立起來的一個現(xiàn)代化的遠程實時監(jiān)控系統(tǒng)，這是一個集電子海圖、航標運行監(jiān)測、區(qū)域管理、碰撞分析等功能于一體的平臺系統(tǒng)。系統(tǒng)工作原理就是通過安裝在航標上的數(shù)據(jù)采集器（測控終端）收集航標燈器的工作參數(shù)并獲取航標位置信息，再通過通信模塊，按照設定的傳輸方式將收集到的數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)叫l(wèi)星，然后再傳輸?shù)胶綐斯芾聿块T的監(jiān)控中心進行處理形成各項可讀數(shù)據(jù)，管理者通過用戶端軟件就可以獲取航標燈器參數(shù)及位置信息，也可以通過用戶端軟件對燈器實現(xiàn)遠程控制。

目前，世界上成熟的衛(wèi)星導航系統(tǒng)有美國的GPS系統(tǒng)，中國的北斗系統(tǒng)，俄羅斯的格洛納斯系統(tǒng)，歐洲的伽利略系統(tǒng)。以往的航標管理模式主要以GPS定位系統(tǒng)與航標有機結合，一般是以移動公共網(wǎng)絡（如GPRS、CDMA、3G、4G等）作為數(shù)據(jù)傳輸信道，實現(xiàn)對航標的遠程監(jiān)測和控制，因此 GPS航標遙測遙控系統(tǒng)在通訊基站覆蓋的區(qū)域，信號較穩(wěn)定，但是GPS系統(tǒng)非我國自主控制，容易受到政治、戰(zhàn)略或地震災害突發(fā)事件損壞公網(wǎng)通訊等因素的影響。在交通運輸部的堅強領導和統(tǒng)一部署下，海事系統(tǒng)結合海事監(jiān)管和航海保障業(yè)務，致力于推動我國北斗系統(tǒng)在海上的應用和發(fā)展，北斗系統(tǒng)在航標遙測遙控中的應用就是其中的一方面[1]。

1 高欄航標管理站的基本情況

高欄港位于珠海市西南端，是珠海市最大的深水港，高欄港水域處于珠江出?？?，范圍北起崖門大橋，南朝南海，東至小青洲島，西望臺山海域，處于淡水與海水交匯地帶。高欄航標管理站隸屬于交通運輸部南海航海保障中心廣州航標處，位于珠海市高欄島西側，主要負責高欄港和灣仔水域的航標巡檢、維護、應急和年度保養(yǎng)工作。近幾年，高欄港高速發(fā)展，航標數(shù)逐年增長，截止至2020年1月，高欄站分管公用標96座（其中燈樁9座，導標4座，燈浮標77座，雷達信號標1座，AIS航標5座），專用標99座（其中燈樁18座，燈浮標65座， AIS航標16座），共195座，另有1座燈塔和7座燈樁已經建成，待驗收交付。目前，高欄航標管理站分管的所有航標都已經接入了南海航保中心航標遙測遙控系統(tǒng)，可以實現(xiàn)用戶端遠程對航標燈器參數(shù)及位置信息獲取和控制。

2 北斗系統(tǒng)航標燈器在高欄港水域的應用

此前，該航標管理單位使用的航標遙測遙控系統(tǒng)安裝的是GPS航標遙測遙控終端，其采用的是GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)信號為定位數(shù)據(jù)采集源，并通過公共通信網(wǎng)絡傳輸燈器相關數(shù)據(jù)，因此在通訊基站覆蓋的區(qū)域，信號較穩(wěn)定 。但GPS系統(tǒng)并非我國自有，不受我國自主控制，容易受到國際因素的影響，并且在遠?；蛘哌h離大陸的海島等一些公共通信網(wǎng)絡無法覆蓋的偏遠地區(qū)，數(shù)據(jù)傳輸受到一定的局限[2]。

為響應國家關于加強北斗系統(tǒng)應用的號召，促進“北斗+航?！比诤霞皯?，南海航保中心及廣州航標處一直致力于北斗系統(tǒng)在航標遙測遙控中的應用。按照南海航保中心關于粵港澳大灣區(qū)航海保障的統(tǒng)一部署：主要航道航標北斗遙測將實現(xiàn)全覆蓋。2019年7月開始，廣州航標處在高欄航標站投放一批北斗系統(tǒng)遙測遙控航標燈器共99座，其中廊坊市某公司HH-130-BD型一體化航標燈57座，福建某公司MYGPS-212型分體化航標燈16座，上海某公司分體化航標燈器WM-BSL150A型2座，一體化航標燈器WM-SSP4-BD型24座。

2.1 燈器簡介

（1）HH-130-BD型航標燈，遙測遙控定位模塊與燈器、電池等集于一體，與燈器共同使用內置電池，安裝方便且占位小。該類型航標燈將BD1、BD2集成于燈器控制系統(tǒng)內，實現(xiàn)了用BD1通訊功能，主要針對GPRS和AIS無覆蓋區(qū)域，通訊可靠穩(wěn)定，自主性強，在特殊區(qū)域和特殊時期對航海助航具有獨特作用。包含了國際標準209種燈質和國內256種燈質，具有遠程調節(jié)亮度和改變燈質的功能。射程：＞5海里；電源電壓：4.5～19V；靜態(tài)電流：≤20mA；工作電流（遠程可調）：紅、黃色350～400mA，綠、白、藍色300～420mA；光控開關：300±100LX；電池容量：100Ah；太陽能充電板功率7W＊4；溫度范圍：-35～75℃。

（2）MYGPS-212型航標燈，是分體式航標燈，即需要燈器與電池及太陽能板分開。燈器內置GPS/北斗雙模定位和GPRS或北斗短報文通信模塊，適用于海區(qū)各種小型固定和浮動助航標志。該類型燈器具備同步閃功能，有256種燈質可供用戶選擇，用戶可以通過專用紅外遙控器設置燈器燈質。額定電壓：DC12V；靜態(tài)電流：≤5mA；燈器功率：3～7W（可調）；射程：4海里（可調）；日光閥開關：300±50LX；工作溫度：-35～70°C.

（3）WM-SSP4-BD型航標燈，是一款集北斗定位模塊與燈器、電池等于一體的小型航標燈器，輕便靈巧，安裝方便。該類型燈器具備同步閃功能，有利于更加清晰地標示航道界限，為船舶提供更加安全的航行保障。工作電壓：DC 12V；平均功耗：4W（每層）；最大視距：6海里；工作溫度：-30～70°C；日光閥開關：300±50LX。

按照廣州航標處計劃，HH-130-BD型航標燈主要安裝在海管區(qū)域的燈浮及高欄港主航道11#至50#燈浮上，MYGPS-212型航標燈主要在高欄港主航道A1#至10#燈浮上，WM-SSP4-BD型一體化航標燈主要安裝在粵電金灣風電場區(qū)域燈浮和廣海灣惰性物料處理區(qū)燈浮上，另有4座安裝在了三角山南、大襟島南灣村、大襟島北灣村、長咀燈樁上，2座WM-BSL150A型分體化航標燈安裝在下水排和鳳尾咀燈樁上。海管燈浮區(qū)、粵電金灣風電場燈浮區(qū)及高欄港主航道A1#至10#區(qū)域位置離陸地較遠，公共網(wǎng)絡信號弱，甚至為0，且常年風浪大海流急，是高欄港海況較為惡劣的海域，三個區(qū)域分別安裝了三個品牌的航標燈，恰好能檢驗不同燈器在高欄水域的適用情況，為下一步北斗系統(tǒng)航標燈全面覆蓋高欄港區(qū)提供借鑒。

2.2 使用反饋

（1）HH-130-BD型航標燈：①北斗通訊信號穩(wěn)定 。該型號燈器在投放使用初期，在海管燈浮區(qū)，除個別燈器陰雨天偶爾會有遙測遙控數(shù)據(jù)返回不及時現(xiàn)象外，其他燈器通訊狀況良好，有效解決了海管燈浮區(qū)公共網(wǎng)絡信號弱問題，主航道11#至50#燈浮上安裝的該型號燈器通訊信號穩(wěn)定。②定位精準。北斗系統(tǒng)定位數(shù)據(jù)與工作人員在現(xiàn)場用手持GPS定位儀獲取的數(shù)據(jù)基本一致。③燈器工作狀態(tài)良好，遙測數(shù)據(jù)精準，能準確反應燈器工作狀況。④燈質設置方式靈活多樣。該類型航標燈常規(guī)的手動撥碼和遙測遙控平臺設置燈質方式外，還可以通過北斗手持機發(fā)送報文信息的方式進行燈質調節(jié)。⑤維護便利。該型號一體化航標燈安裝、更換方便，極大縮短工作人員在燈浮上的工作時間，降低惡劣天氣海況時的作業(yè)風險。巡檢人員在距離標體100米范圍以內，通過按動燈器遙檢器紅色按鈕即可查看燈器是否發(fā)光，提高了巡檢效率。故該類型航標燈適用于高欄港水域。

（2）MYGPS-212型航標燈：①燈質變動。在投入使用的第一個月，通過遙測遙控平臺發(fā)現(xiàn)有7座燈器燈質由聯(lián)閃（2）6秒跳變?yōu)閱伍W4秒，與廠方技術員現(xiàn)場核實情況屬實，技術員將發(fā)生燈質跳變的燈器返廠檢測，其余燈器繼續(xù)使用并跟蹤觀察。一個月后又陸續(xù)發(fā)現(xiàn)燈質變動現(xiàn)象，廠方技術員故障排查后對該類型燈器的燈質設置項進行了程序優(yōu)化，程序優(yōu)化后的燈器再未出現(xiàn)燈質變動現(xiàn)象。②定位精準，遙測數(shù)據(jù)精準。升級后的燈器安裝在海況相對平靜的港內水域，北斗信號穩(wěn)定，定位精準，燈器工作狀態(tài)良好，遙測數(shù)據(jù)能準確反應燈器該工作狀況。故該類型燈器更適用于海況相對平靜的水域。

（3）WM-SSP4-BD一體化航標燈：①通訊性能差。按照設定的報文間隔應該是每小時一條遙測數(shù)據(jù)，但實際使用的過程中航標遙測遙控平臺一天往往只能收到幾條遙測數(shù)據(jù)，特別是天氣不好，海況惡劣，數(shù)據(jù)傳輸容易丟失，有時連續(xù)兩三天才會收到一條數(shù)據(jù)，遙控成功率更低。②抗風浪抗抖動性能差，燈質變動。大風浪天，航標搖擺劇烈或者吊放航標時不可避免的磕碰震動等，都可能造成燈質變動，出現(xiàn)日光或定光現(xiàn)象。③電壓衰減。部分燈器剛使用時電壓達到正常的12V，隨著使用時間推移，燈器電壓衰減，一周后11.5V，一個月后只有10V左右，甚至更低。④遙測數(shù)據(jù)不準確。個別燈器能正常發(fā)光，但是遙測遙控平臺獲取的電流為0。⑤防水性能差。雨后巡檢，發(fā)現(xiàn)個別燈器燈罩內有水珠。⑥定位精準。截止到2020年3月份，安裝在燈樁上的該類型燈器以及WM-BSL150A型分體化燈器，定位精準。故WM-SSP4-BD航標燈和WM-BSL150A型燈器較適用于無劇烈晃動的場所，比如燈樁、燈塔。

3 總結與建議

北斗系統(tǒng)采用的是短報文通訊方式，傳輸數(shù)據(jù)不通過三方運營商，而是通過北斗衛(wèi)星轉發(fā)直接傳輸?shù)奖O(jiān)控服務器后臺，有效杜絕了數(shù)據(jù)傳輸過程中的丟失。由于采用短報文通訊模式 ，所以為了避免過多占用資源和降低能耗，按照協(xié)議，通訊頻次設置較低，比如HH-130-BD型航標燈設置為每半個小時一次，MYGPS-212和WM-SSP4-BD及WM-BSL150A型航標燈設置為每小時一次。如果海況惡劣浮標晃動劇烈在低仰角時數(shù)據(jù)傳輸會出現(xiàn)丟失現(xiàn)象，造成遙測遙控平臺一天只收到幾條遙測數(shù)據(jù)甚至幾天才收到一條遙測數(shù)據(jù)，一方面使得航標管理人員不能及時準確地掌握航標信息，另一方面一旦發(fā)生燈浮被船碰撞事故，難于確定事故時間，對查找事故船舶和索賠造成一定難度[3]。

經過半年的使用和觀察，北斗系統(tǒng)航標燈在高欄水域使用是可行的，為進一步在高欄港水域推廣北斗系統(tǒng)航標燈，實現(xiàn)主要航道航標北斗遙測全覆蓋。建議：①選擇北斗通訊能力強的燈器。②根據(jù)實際的工作情況，通訊間隔可設置。③在海況惡劣區(qū)域應選擇制造工藝高的燈器，耐震防搖、密封防水。