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新航海技术对船舶避碰自动化的影响研究

祝向阳
  
一起电力科技
2022年9期
中国船舶集团有限公司第760研究所 辽宁 大连 116000

摘要:近些年我国航海领域发展飞快,但是在实际应用中仍旧存在着很多危险问题,船舶撞击事件不断发生,船舶避碰技术得不到有效发挥,导致很多人身安全受到伤害。面对现在的情况,用更先进的技术去完善船舶自动化是很有必要的,同时将海图信息数字化技术、AIS技术、检测报警全面应用到其中使其充分发挥作用,实现船舶避碰自动化技术的总体目标,保证航海人员能够顺利前进,使我国贸易效率有所提升。本文就新航海技术的现状进行了深入研究,阐述了船舶避碰自动化的当前研究现状。结合当下船舶避碰自动化技术状况,就船舶避碰自动化技术的有关问题展开深入探讨,以供参考。

关键词:新航海技术;自动化;船舶避碰;影响

1航海技术自动化结构以及功能阐述

根据实际功能应用的不同,如今的船舶自动化系统可以划分为航向控制系统、自动定位系统、防撞系统、综合控制系统等。其中航向控制中的航线设计系统可以为船舶设计编制适合当前运输环境技术要求的最佳航线,优化原有的航线效率,提高经济收益。通过采用这种自动化技术,能够增强航行的安全性和稳定性。合理使用自动化系统提高船舶航行的基本效率,并在此基础上掌握船舶的位置、速度、方向、实际航行情况等重要数据。同时,航行自动化控制系统能够结合动态航行的设备数据进行实时控制,保证船舶始终处于稳定状态,按照给定的航线方向进行安全航行。自动化系统中,转向控制模块属于较为重要的部分,其能够及时获取船舶的基本位置,明确船舶的方向,避免航线出现偏差。因此,在船舶防撞系统中,转向控制系统需要确保船舶在可持续航行过程中能够及时、快速地接收到其他船舶的位置和航行状态,并对碰撞风险进行分析、判断,并自动制定理想的应对措施。综合航行管理系统能够将各子系统的信息内容进行整合、分类,并结合通信状态和安全条例制定最佳航行方案,在航行过程中避开危险对象,提高船舶航行的安全性和稳定性。

2新航海技术对避碰自动化的影响

2.1避碰造成影响的原因

对于船舶自动避碰来说,其包括有水上、水下物标信息源的采集处理,避碰信息处理,生成自动决策信息以及自动实施决策等。作为航海自动化系统当中的子系统,可以由操船系统完成自动实时功能。在近年来研究当中,主要的方向即是量化处理宽水域船舶避碰信息,以及自动生成决策。在避碰信息量化方面,包括有船舶碰撞危险度评价、船安全判据以及运动要素量化等。避碰决策生成问题方面,则具有较多的方法,包括有神经网络法、专家智能技术法、模糊数学方法以及多种方式组合等。在该过程研究中,所获得的结果,即是表明在船舶碰撞搁浅等事故当中,人为因素是导致事故发生的主要因素。从该方面角度考虑,如所有驾驶人员都能够在工作中对海上避碰规则进行遵守,保证具有丰富的经验、尽职尽责,即能够实现人为因素碰撞事故的完全避免。但在实际工作当中,单单依靠人是无法对人为因素问题完全解决的,而通过专家智能技术的应用,则能够对该问题进行较好的处理。如在宽水域多中多船避碰决策中,不仅能够对专家的习惯思维进行模仿,且能够做出更为科学的决策。目前,以专家系统为基础的智能技术在避碰系统当中已经具有了较多的应用,对于宽阔水域中船舶自动避碰问题具有了较好的解决效果。

而在研究当中获得一定成果的同时,也需要了解到,虽然在宽水域方面的自动避碰决策问题在通过研究获得了较好的解决,但在性能方面还具有提升空间。受限属于自动避碰决策相关问题,在研究当中还具有不够深入与广泛的特点。其原因,即是在水上、水下物标信息源可靠性以及探测等问题方面还没有得到有效的解决。在以往船舶运行中,在获取水上物标信息源方面,更多的对船用导航雷达进行以来与使用,而对于该方式来说,其自身局限性的存在,也使得水上物标信息源在可靠性方面对自动避碰技术的研究产生了一定的制约。

2.2技术应用

1)AIS技术。AIS是船只自动识别系统的简称,主要作用是综合分析天气、障碍物、就近目标等信息,做出多样化避碰决策,制定并优化航行路线,使人们掌握更多船舶之间、船岸间的信息,促进海域信息的交流与共享,属于新船舶导航技术的一种。同时,该技术还具有强大的信息采集功能,并通过信息加工与整理,对自动避碰提供更多依据。例如,雷达探测应用中可能受到影响出现信息乱码、错误等问题,且信息分析主要依靠船员的以往经验,目标参数准确度有待提升,利用AIS技术可为雷达探测提供辅助作用,使参数信息更加合理准确,船只能够尽快接收避让信息,2个船只间有机协调,避免碰撞事故产生。由此可见,该技术的应用对船舶避碰自动化发展具有重要意义。根据对船舶安全航行技术的长期研究可知,AIS技术可改变信息交流的角度,实现船舶、船岸间的信息共享,自动识别船舶信息,弥补以往船只通信层面的不足。AIS技术的功能主要体现在2个方面:①信息量充足,不会因天气恶劣延长信息获取的时间,管理者可借助采集的信息做出科学决策;通过自动识别船舶信息可减少人为采集与分析中存在的误差,有效避免雷达信息乱码等情况产生,促进避碰自动化水平提升;②因AIS系统尚未在所有船只中普及,且对雷达探测只具有辅助作用,并不能替代其地位,AIS作为自动防撞系统,只具有动态信息源修正与输送功能,可对接触源信息科学合理性进行优化,可通过AIS的应用加快避碰自动化研究,创造新平台,但也使研究难度增加,需要引入充足的防撞信息与沟通意识设备,促进信息交流共享,在收到避碰信息反馈后及时处理,最大限度降低避碰案件发生。

2)海图信息数字化。在海域技术人员长期研究下,当前宽水域船只自动避碰技术已经取得初步成果,为避碰自动化水平提升做出重大贡献。以往船只航行中受水域范围的影响极大,许多船只在避让时发生碰撞事故,在新航海技术应用后,可采取以下措施解决:1)捕捉相关静态信息,2)采集动态避碰信息,通过动静结合的方式提高信息采集整体效率,为海图信息数字化应用打下良好基础。该项技术将信息系统、声呐探测、电子海图等融合起来,为船舶避碰开辟了新路径。在ECDIS中增加避碰决策模块,借助该平台可实现动态、静态信息的灵活交换,使碰壁问题得到妥善解决。

3)监测报警。在监测报警子系统中,信号采集利用局域网现场总线来实现,具有高传输速率、结构简单、安全可靠的特点。以进口工业控制计算机作为管理微机,其界面友好、应用便利且反应敏捷,在收到船舶避让信息后能够快速响应,避免碰撞事故产生;在测量参数显示方面,可在大屏幕中将各个测点名称与测量值分页显示出来,如若超出上下限便会响起警报,红色灯闪动并发出声响;实测值会在屏幕中不断刷新;当检测到传感器异常时,屏幕中会显示传感器故障的相应提示,使技术人员能够及时发现并处理。在船舱热工参数巡回检测方面,监测系统开启后屏幕会显示出船舶监控的视窗界面。通过点击测点表格按钮翻页查看巡回测量参数,再点击标题栏功能按键便可弹出对话框;当测量数值超出设定区间时便会出现声光报警,点击“消音”按钮便可恢复到常规界面。在数据记录方面,可对船舶与周围障碍物间的距离信息进行定时测量和记录,并将记录信息实时存盘。

3结论

从长远发展角度来讲,新航海技术提升了船舶避碰自动化探索的难易程度,为了可以将航海行驶的安全和稳定进行提升,近年来研发出很多高精度的安全系统、定位系统和海上遇险等等,包括迄今为止,最先进的AIS船舶自动识别系统,这些技术确实提高了船舶航行的安全性,但也让船舶自动化研究更具挑战性。

参考文献:

[1]丁俊.浅析AIS在船舶航行及避碰中的应用[J].中国水运(下半月),2020,020(002):59-60,117.

[2]李成龙,贾荣,童辉等.船舶避碰事故影响因素及对策分析[J].船舶物资与市场,2020,No.168(02):55-57.

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