港口引航工作中現代電子技術的應用分析

申宏江

（上海港引航站，上海 200082）

從目前港口引航作業的現狀而言，要想進一步提升引航效果，應重視現代電子技術的作用價值，根據實際情況，將現代電子技術合理運用到港口引航作業中去，同時運用計算機等各類先進設備取代原本的人力引航模式。現如今，我國港口引航作業所使用的電子技術通常以GPS 以及AIS 技術為主，這類技術的合理應用不僅能夠提升引航作業的整體效果，還能夠保證引航作業可以順利開展。

1 AIS 技術

AIS 也被稱之為自動識別系統，具體構成情況大致如圖1 所示。從另一種角度而言，AIS 就是作為一種數字助航系統設備，其中包括網絡、計算機以及現代通訊等各類技術，同時以全球定位系統為重要基準，并在第一時間內了解并掌握船舶的實時位置、行駛速度以及航行方向等相關信息數據傳遞給周邊船舶以及海岸，確保船舶靠近岸邊時能夠及時認知海岸船舶動態以及各種靜態信息，最終以各類信息數據為基礎創設出更加科學合理的管控方案，從而保證各個船舶之間能夠更加協調平衡。與此同時，還要根據實際情況，創設出更加完善的避讓措施，從多方面、多角度確保船舶在行駛過程有著更為優秀的安全可靠性。其次，此項技術大致分為數據通訊、GPS 差分定位以及AIS 信息運用。

圖1 船舶自動識別系統

其一，數據通訊。通常直至運用AIS 船舶引航系統對各類信息數據實施高效傳輸作業，其中包括GSM 短信等相關內容，對比各種傳輸方式，GSM 短信在實際應用時極其方便，而GPRS 公網通信能夠將各類信息數據實時傳輸到相應系統中去，并且能夠充分滿足長期在線條件，促使此項技術經常運用在船舶短航數據傳輸作業過程中；

其二，GPS 差分定位已然取代了原本的船信標GPS，促使引航設備最終顯現的便捷性能夠達到預期標準[1]。

2 AIS 技術的應用特征

2.1 避免信息數據失真

從事引航工作的相關人員在對船舶開展引航作業時，通常會以RADAR 或ARPA 技術實時獲取各個船只的信息數據，倘若船舶在行駛過程中遇到較為惡劣的天氣環境，就會嚴重干擾RADAR 以及ARPA 正常運行，最終獲得的信息數據也會發生極其嚴重的失真狀況，引航作業也會因此難以順利開展，致使船舶顯現的安全可靠性難以達到預期標準。如若能夠將此項技術融入到系統中去，引航人員就可以充分運用此項技術順利完成引航作業，始終確保船舶能夠保持在主航道范圍內，并在第一時間內獲得其他船舶的各項信息數據，以此優化原本的避讓計劃，從而保證船舶能夠正常行駛。相較于上述技術，此項技術能夠實時獲取目標船舶的各類信息，其中包括行駛速度有以及船舶類型等相關內容，積極引導引航人員以此類信息數據為基準，合理定位當前船舶的實時狀態，從而保證最終創設的避讓對策更加科學合理[2]。

2.2 防止生成錯誤信息

如若能夠將AIS 技術應用到港口引航作業中去，不僅能夠充分避免生成各種錯誤信息，確保避讓計劃更加科學合理，因此，復雜引航作業的相關人員應及時了解并掌握此項技術的特征以及技術各類需求，才能夠在具體工作熟練使用此項技術處理各種難題。從另一種角度而言，AIS 靜態信息通常以人工錄入方式為標準，倘若員工責任感較差，就會導致信息數據發生錯誤狀況。

3 現代電子技術在港口引航工作中的實際應用

3.1 雷達技術的實際應用及建議

雷達技術作為船員和引航員的“眼睛”，其能夠準確探測和測量水面物標的具體方位與距離。雷達技術主要通過發射高頻脈沖對物體的距離進行測量，雷達系統結構如圖2 所示。通常情況下，港口采用的雷達波段為S 波段和X 波段，其中X 波段波長為3cm，該雷達能夠實現360°全方位的實時偵查；S 波段波長為10cm，其屬于短波。在港口引航過程中，雷達主要用于避碰、導航和定位，根據相對矢量線可以計算出船舶最近會遇距離和會遇時間，進而判斷出船舶是否存在碰撞風險。

圖2 雷達系統結構

2019 年3 月某港口東航道2、3 號浮到61 號浮航行船舶雷達位置和雷達速度均出現丟失報警的情況。針對該問題港口管理部門懷疑船舶雷達目標跟蹤（TT）和自動標繪（ARPA）功能出現了故障。但經過檢驗后發現船舶雷達并未出現故障，造成該故障問題的主要原因為該水域GPS 信號存在丟失情況，雷達圖數據顯示區如圖3 所示。

圖3 雷達圖數據顯示區

從圖中可以看出該港口船舶對于方向的分辨主要利用GPS 導航系統，艏向采用陀螺羅經，無法直接顯示經緯度。從船舶航行速度來看，船舶航行速度主要可以通過GPS 或計程儀顯示，計程儀可以分為海底計程儀和水層計程儀。計程儀屬于主動傳感器，其可以直接顯示船舶的航行速度，而GPS 屬于被動傳感器，其需要由船員執行相應的操作才能夠顯示對地船速和對地航向。而雷達技術則能夠根據船舶的實際位置檢測船舶周邊的情況，同時推算出船舶的航速、航向、會遇距離和會遇時間等。此外，雷達技術也能夠直觀的顯示船舶和會遇船的真運動，進而避免船舶出現碰撞事故。在引導船舶進入港口過程中應用雷達技術，可以幫助引航員快速掌握和明確水域浮筒、燈標和陸地岸線等，進而準確地將船舶引入港口。

3.2 AIS 技術的應用及建議

利用AIS技術能夠快速識別配備有AIS系統的船舶，通常情況下AIS 系統能夠識別20NM 范圍內的物體，根據天氣情況和地形條件等，AIS 技術識別范圍可以進一步擴大。與雷達技術相比，AIS 技術識別范圍更大，且受到高樓大廈、地形遮擋等因素的影響較小，不會出現誤跟蹤、漏跟蹤等問題，此外AIS 技術在雷暴天氣環境中仍能夠準確快速地識別船舶。

某船舶在進入桂山島港口過程中，其雷達信號被牛頭島所遮擋，在電子海圖中只能觀察到船舶的AIS 圖標，如圖4 所示。由于牛頭島遮擋了船舶雷達直射波，因此船舶雷達僅顯示了牛頭島的海岸線，但是船舶的AIS 系統可以直觀地顯示牛頭島的具體情況。通常情況下，雷達主要通過反射微波對目標進行探測，而AIS 則是通過VHF 探測目標，雷達在利用反射微波探測目標時極易受到地形因素的影響，而AIS 受到的影響相對較小，因此在高山遮擋的航道水域中，引航員應當時刻觀察AIS圖標，避免出現船舶航線匯入錯誤的情況。

圖4 電子海圖

3.3 雷達與AIS 融合技術的應用及建議

AIS 技術與雷達技術均存在優點和缺點，將其進行融合可以達到互補的目的，在船舶引航過程中引航員可以利用AIS 技術和雷達技術獲取全面可靠的船舶信息，通過制定合理的引航方案，可以進一步保證船舶航行安全性。

某船舶在航行過程中雷達屏幕同時出現了AIS 圖標和雷達圖標，雷達目標檢測距離有遠有近，因此引航員無法準確判斷雷達信息和AIS 信息的準確性。出現船舶雷達信息與AIS 信息不在同一位置的主要原因有兩方面，一方面是船舶AIS 目標檢測位置即船舶AIS 天線位置，而AIS 天線通常安裝于船舶駕駛室上方位置；雷達探測位置即船舶回波前沿位置，如果監測目標船舶長度為400m，則雷達檢測距離與AIS 監測具體存在400m的差距。另一方面，AIS 與雷達技術信息更新頻率存在一定差異。AIS 信息更新速度如表1 所示。在42 號浮船舶航行速度為15 節的情況下，AIS 信息更新速度為6s；航行速度為12 節時，AIS 信息更新速度為10s。而雷達信息更新速度通常為3s，并且不會受到船舶航行速度的影響，因此引航員在近距離避碰過程中應當以雷達監測距離為準。

表1 AIS 信息更新速度

4 優化現代電子技術使用情況的建議

為進一步加強港口引航工作的管理，港口需要構建完善的船舶引航管理系統，該管理系統主要由GPS、GPRS、計算機技術和GIS 等技術組成，并且該系統集港口船舶拖輪管理、船舶動態管理、引航管理和GIS 管理等功能。此外，該系統還需包括導航系統、引航管理系統、電子海圖系統、VTS 管理系統和海圖監管系統等。在構建管理系統過程中，港口部門需要綜合應用無線通信技術、GPS 定位技術、AIS 技術和監控技術等進而實現海上導航、港口引航和陸地監控的實時化、動態化和統一化管理。港口引航管理系統除了需要具備以上功能外，還需要向港口提供引航作業、航海和海圖數據處理功能，通過對港口引航作業信息進行分析，幫助引航人員構建出完善的引航作業流程。此外，港口部門也需要借助DEI 技術和通信網絡技術是構建引航作業申請和船期預報申請功能。另外，利用該系統構建港口船舶監控中心，可以實現對港口附近海域AIS 船舶、拖輪和引航船舶的動態化管理。同時也能夠對港口的船舶在航和停泊等狀態進行實時監控，進而幫助港口做好船舶引航工作。

5 結束語

總而言之，要想充分滿足出口貿易的各類需求，應加快港口現代化建設腳步，合理運用更加先進的現代化技術，從多方面、多角度保證引航作業能夠順利開展。從另一層面而言，AIS 技術作為一種極其先進的技術，從事引航作業的相關人員應重視此項技術的作用價值，根據港口引航作業的實時情況，合理運用此項技術，確保引航人員能夠在第一時間內了解并掌握船舶各類信息數據，并以各類信息數據為重要基準，創設出更加科學合理的避讓對策更加科學合理。