渔船通导设备一体化解决方案

王朝样 殷佳俊 苏文明

（江苏海事职业技术学院 航海学院，江苏 南京211170）

我国目前是世界上渔船数量最多的国家，现有渔船总数约有100 余万艘，占世界渔船总数的1/4，其中海洋渔船总数约30万艘。我国还是水产品第一出口大国，因此海洋渔业也是我国重要的支柱产业。渔船是海洋渔业最关键的作业平台，渔船设备的现代化程度直接决定了海洋渔业的现代化水平。随着渔船各类通信、导航及搜救装备日益增多，渔船罗经甲板可用天线安装面积不足，驾驶台内空间狭小等也导致渔船难以按照要求配备相应设备，渔船上设备功能重叠、易用性不高等缺点日益突出。因此，研究渔船通导设备一体化具有非常重要的意义。现以一条小型渔船为例阐述通导设备一体化具体实施方案。

1 船舶实际情况

1.1 船型

船长20.5 米 船宽4.9 米

1.2 空间要求

（1）驾驶台2 个工作位，1 个主驾位（Seat1），1 个副驾位（Seat2），座椅型配置安全带。可以方便地对操作驾控台的触摸屏设备进行操作。

（2）每个工作位都可以查看通导、机舱、视频监控信息。

2 总体方案

本船工程实施拟采用NMEA2000（IEC 61162-3）总线方案，这是一个低成本的数据网络，传输速度可达250kbps，并利用控制局域网集成电路。NMEA2000 网络允许多个电子设备一起连接到一个共同的通道上，目的是信息共享以及实现安全可靠的控制。自20 世纪70 年代广泛应用于汽车工业，现如今应用于许多工业领域，小型船舶、快艇等已经成熟，国际上通导厂家已经具备成熟的产品线。如图1 所示，可以将小型船舶的通信、导航、发动机、推进器、舵机、油水舱、防水门、报警以及消防控制等集成到一根总线上。

图1 采用NMEA2000（IEC 61162-3）的小型船舶集成示意图

3 通导设备一体化系统设计

3.1 数据传输

本系统在总体上还是依照NMEA2000 网络数据接口标准，将GPS、卫星罗经、4G 雷达、自动舵、AIS、测深仪、VHF、气象站、发动机等设备集成，NMEA2000 总线上共享设备的状态信息。这些设备信息在多功能综合航行显示控制系统（NSS）中集成显示，支持对自动舵、热像仪的控制。NSS 还集成电子海图和雷达的显示与操作功能。配置两台NSS，其中一台配置在主驾驶位置，另一台配置在副驾驶位置。总体结构图见图2。

船舶智能网关（SIG）对NMEA 2000 中的设备状态进行采集，通过设备数据服务系统（DSS）将全船的设备、传感器信息与报警信息集成到定制开发的持系统，同时也可以通过以太网获取视频监控信息。舱门、水密门、报警信息等干触点开关量、其他电流、电压的模拟量以及船东所需的专业设备输出的数字型号，通过信号调理和采集单元转换接入以太网络，再通过DSS的集中处理和提供服务，可以灵活地集成到显示系统内。在以太网中连接Wifi-1（Wifi 路由器），可以为船上提供基于智能终端设备上的即时监视服务，支持iOS 和Android 智能终端。在以太网中连接无线视频传输模块（3G/4G 路由器），可以将在船的视频信息通过移动通信网络在其信号覆盖范围内，远程传输到陆地指挥室，如采用FBB-250 则可以通过卫星通信系统扩大远程传输的覆盖范围。

3.2 数据集成显示

本方案采用多功能综合航行显示控制系统NSS ，该系统安装在主驾驶位（Seat1）和副驾驶位（Seat2）。Simrad NSS evo2 多功能综合航行显示控制系统有12 英寸和16 英寸可供选择。通过桥楼控制装置轻松管理操舵台内的多个显示器。作为一个“桥”与四个显示器相链接，然后自定义桥楼预设值，以便执行入坞、航行、搜救或潜水等活动。桥楼预设值控制每个显示器上显示的内容，只需一个的简单操作即可配置整个操舵台。

NSS 采用多点触摸屏、嵌入式高性能船舶处理器、以太网络以及NMEA0183/NMEA2000 连通性，NSS16 evo2 在一个独立式、简单的单元中是一套完整的多功能显示器。适用于封闭式驾驶室或外部使用，该多功能显示器能够嵌装在一片8mm 的型面上，或者为了在任何位置都能够方便的安装，直接镶嵌在VESA 托架上。有了已连接的仪器和传感器之间的共享，多功能NSS evo2 显示器和NSO evo2 处理器可被连接为遍及全船的分布式多功能显示器系统。

桥楼控制装置可轻松扩展升级，支持双操舵台或多操舵台的船只，可定义多达四个独立的桥楼。每个桥楼都具有相应的显示器和预设值：可设置驾驶舱，将测深仪和海底地形显示，同时将驾驶桥楼显示器专门用于航行和自动导航。可根据需要或在设备更换时调整配置，并可在系统运行时创建、编辑和删除桥楼和预设值。

图2 总体结构图

图3 多功能综合航行显示控制系统NSS

3.3 驾驶台船桥控制

本系统使用船桥控制轻松地管理多屏显示器。链接4 台显示器作为一个“桥”，然后为诸如入坞、导航、渔业、调查、或搜寻之类的活动创建你自己的预设。预设控制在每一个屏幕上出现什么，同时使用一个简单的动作让你配置一个完整的驾驶控制台功能。

船桥控制被设计为适合双操舵台或多操舵台的船舶，同时具备定义4 个独立桥的能力，每一个桥都有自己的屏幕和预设。当你需要或设备更换时调整你的配置，具备创建、编辑、和删除桥和预设的能力。船桥控制适用于任何Simrad NSS evo2和NSO evo2 多功能显示器的网络组合。

Simrad 自动驾驶仪或兼容电子转向系统能够通过不带有一个独立的自动驾驶仪屏幕或控制元件的NSS16 evo2 操作。在带有双操舵台或多操舵台的船舶，自动驾驶仪集成意味着全部来自甲板上任何NSS 或NSO evo2 多功能显示器的自动驾驶仪和转向控制- 将每一个站变成功能性舵站。NSS16 evo2 包括一个专用的自动驾驶仪按钮和指示器，旋转拨号转向器，以及全屏幕自动驾驶仪控制。除了简单的自动驾驶仪，集成带给你利用路由导航实现航线控制——仅需一次触屏，就可以完成制定航线并导航到导航点。

4 方案特点

首先，本方案采用NMEA2000（IEC 61162-3）的网络集成，性价比高，整体全船布线结构简洁、高可靠性、易于扩展；其次，采用宽带固态雷达低功耗、低辐射、小目标发现能力强，内置多功能集成显示控制台NSS 采用高防护等级、多点触摸屏、宽屏高亮、显控功能集成；再次，本系统兼容NMEA 0183（IEC 61162-1/2）设备接入和IEC 61162-450 船舶以太网互联；支持专用鱼群检测等系统功能集成3G/4G 移动通信网络的远程视频传输；最后，系统支持全船设备、传感器信息与报警信息采集，可根据具体渔业作业业务需求定制专业的电子海图应用系统。