基于現代通信技術的船舶遠程數據管理平臺概述

尹曉丹

（中船電子科技（三亞）有限公司，北京 100070）

遠程數據管理是依托于通信網絡實現遠距離數據傳輸與控制，相比較陸上遠程數據管理來說，船舶遠程數據管理平臺技術更加復雜，實現難度更高。現代通信技術的發展，為船舶遠程數據通信鏈路的構建提供了有效支撐，船舶遠程數據管理平臺的設計與應用也就成為可能。

1 現代船用通信技術

受通信距離的約束，現代船用通信技術主要以短波通信為主，短波是電磁波的一種，其頻率范圍為3 ～30MHz，波長在10 ～100m，借助地球電離層的反射作用，可實現電磁波在空間中的多次反射傳輸。從理論上來說，短波的傳輸速度為光速（3*108m/s），在不考慮衰減的情況下，短波可實現全球傳播。但是，受環境因素的影響，船用短波通信設備的有效傳輸距離在幾十公里。為解決短波傳輸距離不足的問題，超短波得到推廣應用，借助其在遠距離通信上的優勢，可實現超遠距離上的穩定通信鏈路搭建。

除超短波技術外，船用通信技術還包括頻率在5 ～30GHz的L/S/C/Ku/Ka 波段，此頻率波段的帶寬較大，能夠滿足大容量信息的遠距離傳輸，這也在一定程度上彌補了超短波在視頻等數據資料傳輸方面的缺點。

2 基于現代通信技術的船舶遠程數據管理平臺

數據管理平臺的使用，可完成船舶各系統運行數據的可視化，為船舶運營管理與故障檢測等提供支持，借助現代通信系統，將船舶運行數據發送至岸基數據監控中心，以實現在航船舶數據的統一管理。

2.1 船舶內部數據傳輸網絡架構

船舶遠程數據管理平臺可實時監測船舶所有狀態信息，為此，則需要通過多種手段獲取船舶各系統數據信息，如發動機功率、螺旋槳轉速、航速、航向、位置、剩余燃油量、人員數量、人員健康情況等。

為實現以上數據在船舶內部的可靠傳輸，則需要穩定的內部網絡架構，通過搭建數據傳送平面、控制平面與管理平面，完成網絡通信體系中的物理層、數據鏈路層與網絡層主要功能設計，對船舶數據信息進行傳輸和管理。

同時，為避免網絡故障對船舶內部數據傳輸與控制帶來的影響，內部數據傳輸網絡多采用冗余架構設計，盡管，網絡冗余架構設計導致成本增加，但是，從數據傳輸可靠性的角度分析，網絡冗余架構可在網路故障的情況下實現鏈路自動切換，使數據傳輸不中斷，并便于故障排查。

2.2 船舶遠程數據傳輸機制

船舶遠程數據傳輸可選擇機制類型較多，在實際使用過程中，多為衛星傳輸和短波/超短波中繼傳輸兩種類型。

2.2.1 衛星傳輸

船舶遠程數據傳輸管理平臺與船舶數據通信系統之間通過衛星直接搭建通信鏈路，與其他數據傳輸機制相比，衛星傳輸可實現全船視頻、語音、圖像、文字等多類型數據的傳輸，且傳輸數據的實時性較好，鏈路穩定性高，受天氣影響較小。

以船舶輪機艙高溫報警為例，在船舶遠程數據管理平臺收到輪機艙溫度數據異常的情況下，結合輪機轉速、滑油溫度、輸出功率、振動、冷卻系統工作狀態、濕度、氣壓等數據的實時數值判斷故障點。在確定非設備故障的情況下，則需要調取現場視頻圖像確定輪機艙未發生火災事故，視頻圖像傳輸對通信鏈路帶寬要求較高，則只有衛星傳輸機制才能夠滿足該要求。

2.2.2 短波/超短波中繼傳輸

在衛星通信廣泛應用之前，短波/超短波通信是遠距離通信的主要方式，尤其是在海上遠距離通信中，短波/超短波通信技術解決了80 ～500km 范圍內的通信問題。然而，當人類逐漸走入大洋深處，依靠單一船舶短波/超短波通信平臺則無法實現與岸基數據通信，為解決這一問題，短波/超短波中繼技術應運而生。據國際海事組織（IMO）統計，海上船舶密度較以往明顯增加，利用這一優勢，可將任意船舶作為通信中繼節點，實現數據轉發功能，將距離最遠的船舶數據轉發至遠程數據管理平臺。

盡管，衛星傳輸與短波/超短波中繼傳輸各有優勢，但是，這里需要提醒的是，以衛星為節點的船舶遠程數據傳輸機制需要較為完善的衛星通信網絡才能夠實現，若衛星數量不足，則存在通信“盲區”。同樣，船舶航行過程中也存在短波/超短波有效距離內無其他船只的小概率事件。因此，衛星傳輸與短波/超短波傳輸之間需要搭配使用，并逐漸形成了以短波/超短波傳輸為主，衛星傳輸為輔的遠程數據傳輸機制，為船舶遠程數據管理平臺提供穩定的數據來源。

3 結束語

現代通信技術的發展，解決了長期以來困擾船舶海上航行期間的遠距離數據傳輸問題，船舶遠程數據管理平臺通過實時接收、處理、存儲、分析各類型船舶回傳的數據信息，對船舶運行狀態極性監測與預警，為船舶航行安全提供保障。由此可見，穩定、可靠的通信技術是船舶遠程數據管理平臺的核心。