新时代航海科技发展与引航安全

王勇 上海港引航站

随着我国经济的快速崛起，中国的航运业也有了前所未有的变化，各大港口的货物吞吐量呈几何级数递增。这样港口进出船舶的安全问题也日益突出，因此引航工作就成为关键。进入新时代伴随国家科技创新力的提升航海科技也得到了长足的发展，这也对引航安全产生直接的影响。

1.影响引航安全的因素

1.1 影响引航安全的环境因素

影响引航安全的环境因素大致有三类，一类是自然环境因素，另一类就是引航员登离船水域的环境因素，再有就是港口泊位的因素。

1.1.1 自然环境因素

自然环境因素对引航安全的影响主要是引航作业中水文及气象因素，在引航作业中如果出现台风、浓雾和海冰等恶劣气象情况，极易造成在引航过程中出现船舶失控的突发状况的发生。

1.1.2 引航登离船水域环境因素

由于货运船舶的增加一些航道变得日益拥挤，单一航道的交通量的增加使得通航密度增大，使得航行水域环境的出现了不确定性，同时随着船舶建造吨位的增加，船体也越来越庞大，这进一步增加了航道水域环境的复杂程度，也为引航员登离船制造了不安全因素。

1.1.3 港口泊位环境的因素

由于新型大型船舶的建造使得原有港口的靠泊能力产生不足，泊位结构的老化、码头门机距码头前沿的距离小等原因，都增加了引航作业靠泊离泊的安全风险。

1.2 影响引航安全的船舶的因素

影响引航安全的船舶的因素主要是被引航船舶的因素，现在造船技术突飞猛进，船舶的操控系统、动力系统都在不断变化，同时船舶现在也建造越大，其自身在驾驶台的位置在风和潮流的影响下，会造成引航员空间意识的失真，都增加了引航员对船舶操控的难度，这也是造成引航安全的隐患之一。

1.3 影响引航安全人的因素

在影响引航安全的众多因素中人的因素是核心因素，在多数的引航安全事故中人为因素都占大多数，现在我们国家对外贸易蓬勃发展，这就造成各大港口到离港船舶数量激增，对引航员的需求量也越来越大，引航员的工作量也增加，使得一些新引航员在经验不足的情况下，就开始单独作业，在遇到突发状况时极易出现引航员误操作。另一方面由于船舶较多，一些船舶的船员素质也是参差不齐，在船员专业技能不高、责任心不强的情况下，不听从指挥或是出现盲目操纵时常造成偏离航线和碰撞码头的情况发生。

2.新时代航海科技的发展下给引航作业带来的变化

2.1 由被动引航变为主动接泊

随着多体船的出现使得建造小水面线的大型水面平台成为可能，过去单体船的甲板面积最多就像航空母舰达到一个足球场的面积，而多体船出现使得甲板的面积可以建造的更大，同时抗击风浪的能力也大大加强，可以以此为平台建造一座可移动的海上港头，货轮可以直接停泊在港口周边开阔的海面上，这座移动海上码头主动向船舶靠拢，并在相应的移动泊位上进行装卸作业，将被动的引航入港变为主动的使船入泊。同时这种移动码头可以兼顾海运和内河航运船只，使得海运货物在移动码头上直接装入内河航运船舶，使得货物运输更便捷。另一方面，由于不需要船舶进入港口，也减少了引航作业，而且这种移动码头可以适应各种类型的船舶，同时由于移动码头是在港口外海进行作业，船舶不用进入港口航道，也减轻了航道的通航压力和港口泊位数量的限制。从而从根本上消除了港口环境因素对引航安全带来的影响。

2.2 远程操控船舶消除引航安全隐患

近些年来，无人船的概念被航海界广泛提及，无人船集人工智能、数字通信和遥控技术于一身，是今后船舶及航运的发展方向。目前无人船术领域广泛，除了传统船舶技术，还涉及多传感器智能监控系统、自动避碰系统、高可靠高冗余数据传输系统、机电系统自动故障检测系统、自动导航系统、可靠电子海图系统、智能机器人系统、水下机器人系统、防海盗系统及物联网和大数据等技术，正朝着智能化、体系化、标准化等方向发展。

无人船与传统船舶相比，其优势在于智能技术和控制技术，这一优势对于引航作业更是帮助颇多，首先船舶是基于卫星定位系统，船舶能够自动修正自己的位置，同时船舶控制系统中可以嵌入大量的世界各地港口的基础信息，如航道水文资料等，在进入港口的预定水域后，港口通过岸基远程传送的港口泊位、在港船只、当天的气象信息等数据，无人船可以自主计算航行速度和起点终点，通过船舶自身环境感知能力确定障碍物的几何形状来确定航迹，并实现在港内的锚泊靠岸等。如果一旦出现突发情况，无人船无法自主修正失效或计算错误时，岸基引航员可以直接接管船舶的控制权，这时引航员通过自身多年的实地经验操控船舶入港。这样就实现了引航员的远程引航，避免了引航员利用引航艇登离船时的安全风险。

2.3 构建“虚拟船舶”改变引航方式

在引航作业中经常使用拖轮来控制被引航船舶的位置，同时被引航船只的操控还的由每一引航员进行控制，而每一个引航员的经验和能力不同，这就使得拖轮对被引航船舶的位置调控也不同。随着通信技术的发展，特别是5G 技术的发展，其低延时、高速率和万物互联的特性，也使得航海技术有了更多应用。

如果我们把拖轮变得小型化，变成无人小船，每一个无人小船都具备拖轮的动力，同时使拖轮具备与被引航船舶的附着能力，同时这些无人船具备智能通信系统和位置感知能力，其本质可以理解为具备一定推力的“引航机器人”，在被引航船舶进入待引航水域后，由几个或十几个“引航机器人”附着在被引航船舶周围，同时岸基的控制台，将这些“引航机器人”在引航控制系统中组成一个“虚拟的船舶”，这个“虚拟的船舶”的几何形状、三维空间结构和船舶吨位等基础信息就是被引航船的，但是“虚拟的船舶”的动力由这些负责引航的“引航机器人”提供，岸基的控制台利用5G技术的物联网技术将这些“引航机器人”组织起来，每个“引航机器人”通过自身的通信系统向控制台报告自身的运动状态，同时接受控制台发出的指令，利用5G网络的低延时特性，实时做出推进动作，控制台的引航系统将这些“引航机器人”的推进动力形成一个矩阵结构，引航系统就通过对矩阵结构中的特定的点的动力调控，来调整“虚拟的船舶”的航行状态，最终完成在港内的航行、锚泊、靠岸。这样港口的引航控制室，可以根据不同船舶的型号和所载货物的重量和类型组成不同的“虚拟的船舶”引航模型，这样就使得单人的引航作业，变为远程系统自动引航控制。这样就消除了引航员个人经验和能力给引航工作带来的影响。

3.结语

综上所述，新时代航海科技的发展势必对引航工作带来影响，也使得引航安全问题发生根本性的改变，相信在不远的将来伴随大型小水面移动码头、无人船、“引航机器人”的出现，彻底颠覆传统引航工作的性质，为我国的航运发展提供更广阔的发展空间。