漁船通導設備一體化解決方案

王朝樣 殷佳俊 蘇文明

（江蘇海事職業技術學院 航海學院，江蘇 南京211170）

我國目前是世界上漁船數量最多的國家，現有漁船總數約有100 余萬艘，占世界漁船總數的1/4，其中海洋漁船總數約30萬艘。我國還是水產品第一出口大國，因此海洋漁業也是我國重要的支柱產業。漁船是海洋漁業最關鍵的作業平臺，漁船設備的現代化程度直接決定了海洋漁業的現代化水平。隨著漁船各類通信、導航及搜救裝備日益增多，漁船羅經甲板可用天線安裝面積不足，駕駛臺內空間狹小等也導致漁船難以按照要求配備相應設備，漁船上設備功能重疊、易用性不高等缺點日益突出。因此，研究漁船通導設備一體化具有非常重要的意義。現以一條小型漁船為例闡述通導設備一體化具體實施方案。

1 船舶實際情況

1.1 船型

船長20.5 米 船寬4.9 米

1.2 空間要求

（1）駕駛臺2 個工作位，1 個主駕位（Seat1），1 個副駕位（Seat2），座椅型配置安全帶。可以方便地對操作駕控臺的觸摸屏設備進行操作。

（2）每個工作位都可以查看通導、機艙、視頻監控信息。

2 總體方案

本船工程實施擬采用NMEA2000（IEC 61162-3）總線方案，這是一個低成本的數據網絡，傳輸速度可達250kbps，并利用控制局域網集成電路。NMEA2000 網絡允許多個電子設備一起連接到一個共同的通道上，目的是信息共享以及實現安全可靠的控制。自20 世紀70 年代廣泛應用于汽車工業，現如今應用于許多工業領域，小型船舶、快艇等已經成熟，國際上通導廠家已經具備成熟的產品線。如圖1 所示，可以將小型船舶的通信、導航、發動機、推進器、舵機、油水艙、防水門、報警以及消防控制等集成到一根總線上。

圖1 采用NMEA2000（IEC 61162-3）的小型船舶集成示意圖

3 通導設備一體化系統設計

3.1 數據傳輸

本系統在總體上還是依照NMEA2000 網絡數據接口標準，將GPS、衛星羅經、4G 雷達、自動舵、AIS、測深儀、VHF、氣象站、發動機等設備集成，NMEA2000 總線上共享設備的狀態信息。這些設備信息在多功能綜合航行顯示控制系統（NSS）中集成顯示，支持對自動舵、熱像儀的控制。NSS 還集成電子海圖和雷達的顯示與操作功能。配置兩臺NSS，其中一臺配置在主駕駛位置，另一臺配置在副駕駛位置。總體結構圖見圖2。

船舶智能網關（SIG）對NMEA 2000 中的設備狀態進行采集，通過設備數據服務系統（DSS）將全船的設備、傳感器信息與報警信息集成到定制開發的持系統，同時也可以通過以太網獲取視頻監控信息。艙門、水密門、報警信息等干觸點開關量、其他電流、電壓的模擬量以及船東所需的專業設備輸出的數字型號，通過信號調理和采集單元轉換接入以太網絡，再通過DSS的集中處理和提供服務，可以靈活地集成到顯示系統內。在以太網中連接Wifi-1（Wifi 路由器），可以為船上提供基于智能終端設備上的即時監視服務，支持iOS 和Android 智能終端。在以太網中連接無線視頻傳輸模塊（3G/4G 路由器），可以將在船的視頻信息通過移動通信網絡在其信號覆蓋范圍內，遠程傳輸到陸地指揮室，如采用FBB-250 則可以通過衛星通信系統擴大遠程傳輸的覆蓋范圍。

3.2 數據集成顯示

本方案采用多功能綜合航行顯示控制系統NSS ，該系統安裝在主駕駛位（Seat1）和副駕駛位（Seat2）。Simrad NSS evo2 多功能綜合航行顯示控制系統有12 英寸和16 英寸可供選擇。通過橋樓控制裝置輕松管理操舵臺內的多個顯示器。作為一個“橋”與四個顯示器相鏈接，然后自定義橋樓預設值，以便執行入塢、航行、搜救或潛水等活動。橋樓預設值控制每個顯示器上顯示的內容，只需一個的簡單操作即可配置整個操舵臺。

NSS 采用多點觸摸屏、嵌入式高性能船舶處理器、以太網絡以及NMEA0183/NMEA2000 連通性，NSS16 evo2 在一個獨立式、簡單的單元中是一套完整的多功能顯示器。適用于封閉式駕駛室或外部使用，該多功能顯示器能夠嵌裝在一片8mm 的型面上，或者為了在任何位置都能夠方便的安裝，直接鑲嵌在VESA 托架上。有了已連接的儀器和傳感器之間的共享，多功能NSS evo2 顯示器和NSO evo2 處理器可被連接為遍及全船的分布式多功能顯示器系統。

橋樓控制裝置可輕松擴展升級，支持雙操舵臺或多操舵臺的船只，可定義多達四個獨立的橋樓。每個橋樓都具有相應的顯示器和預設值：可設置駕駛艙，將測深儀和海底地形顯示，同時將駕駛橋樓顯示器專門用于航行和自動導航。可根據需要或在設備更換時調整配置，并可在系統運行時創建、編輯和刪除橋樓和預設值。

圖2 總體結構圖

圖3 多功能綜合航行顯示控制系統NSS

3.3 駕駛臺船橋控制

本系統使用船橋控制輕松地管理多屏顯示器。鏈接4 臺顯示器作為一個“橋”，然后為諸如入塢、導航、漁業、調查、或搜尋之類的活動創建你自己的預設。預設控制在每一個屏幕上出現什么，同時使用一個簡單的動作讓你配置一個完整的駕駛控制臺功能。

船橋控制被設計為適合雙操舵臺或多操舵臺的船舶，同時具備定義4 個獨立橋的能力，每一個橋都有自己的屏幕和預設。當你需要或設備更換時調整你的配置，具備創建、編輯、和刪除橋和預設的能力。船橋控制適用于任何Simrad NSS evo2和NSO evo2 多功能顯示器的網絡組合。

Simrad 自動駕駛儀或兼容電子轉向系統能夠通過不帶有一個獨立的自動駕駛儀屏幕或控制元件的NSS16 evo2 操作。在帶有雙操舵臺或多操舵臺的船舶，自動駕駛儀集成意味著全部來自甲板上任何NSS 或NSO evo2 多功能顯示器的自動駕駛儀和轉向控制- 將每一個站變成功能性舵站。NSS16 evo2 包括一個專用的自動駕駛儀按鈕和指示器，旋轉撥號轉向器，以及全屏幕自動駕駛儀控制。除了簡單的自動駕駛儀，集成帶給你利用路由導航實現航線控制——僅需一次觸屏，就可以完成制定航線并導航到導航點。

4 方案特點

首先，本方案采用NMEA2000（IEC 61162-3）的網絡集成，性價比高，整體全船布線結構簡潔、高可靠性、易于擴展；其次，采用寬帶固態雷達低功耗、低輻射、小目標發現能力強，內置多功能集成顯示控制臺NSS 采用高防護等級、多點觸摸屏、寬屏高亮、顯控功能集成；再次，本系統兼容NMEA 0183（IEC 61162-1/2）設備接入和IEC 61162-450 船舶以太網互聯；支持專用魚群檢測等系統功能集成3G/4G 移動通信網絡的遠程視頻傳輸；最后，系統支持全船設備、傳感器信息與報警信息采集，可根據具體漁業作業業務需求定制專業的電子海圖應用系統。