内河一体化航标灯器维护与保养的研究

宋若宇

（镇江市港航事业发展中心，江苏镇江212000）

1 航标及灯器的介绍

1.1 航标的分类

根据中华人民共和国交通运输部《内河航标技术规范》（JTS/T181-1-2020），内河航标应包括视觉航标、无线电航标、虚拟航标。视觉航标应通过形状、颜色、灯质、图案、文字等特征直观表示助航信息。

1.2 航标灯器的分类

视觉航标的“灯器”是传输光信号的照明装置和自动控制装置。航标灯的种类很多，根据功能分为航行标志、信号标志、专用标志和警示标志四类23 种。根据所用能源的分类，有煤油灯、煤气灯和电动航标灯。煤油灯基本已被淘汰；气体灯分为乙炔灯和丙烷灯，在国内少见；电动航标灯是当前应用最广泛的灯器。根据使用的电光源分类，有白炽灯器、金属卤素灯器、金属卤化物灯器、霓虹灯器、LED 灯器等[1]。

1.3 航标灯器的组成

航标灯一般由外壳、光源、透镜、滤色器、光敏元件、闪光灯和自动灯泡更换组成，部分灯器有遮阳帘和反光镜，具备遥测遥控功能的航标灯会带有GPS 模块、控制电路板及天线。目前，内河使用较为广泛的是具备遥测遥控功能的LED 航标灯。

2 航标灯器的维护

航标灯器的维护是指在灯器从交付到销毁整个生命周期内，确保航标灯器正常工作的维护工作。在使用过程中进行现场检查和维护，以及在生命周期内发生故障时的维修或更换工作。

2.1 安装前的维护

航标灯器安装前应进行必要的调试，对于灯器的自由光和遥测遥控信号检测时间应持续72 小时以上并做好记录。对存在缺陷的航灯及时修复，合格后应做好记录备案方可安装使用。

2.2 现场检查和维护

2.2.1 普通航标灯的检测

普通航标灯的检测可以从以下几个方面开始：

（1）检查灯质，用遮光罩盖住日光阀，检查灯器是否正常点亮以及灯质是否符合航标参数。在灯质检测期间，应使用秒表连续三次测量灯器的闪烁平均值。灯器应保持运行，直到完成电源系统的接线检查。

（2）检查光源。如果是LED 灯，检查LED 和灯层是否正常；对于其他灯，拆下灯头并检查灯泡是否完好。同时，检查设备是否牢固，外观是否陈旧、损坏，灯器外观是否完好，灯器结构是否松动，透镜钢化玻璃是否破损，线缆是否损坏、牢固、可靠，并检查灯器终端和遥测遥控终端的使用寿命，灯器终端和遥测遥控终端的使用寿命应一致，以便期后统一更换作报废销毁处理。

2.2.2 发光电源一体化航标灯的检测

灯器检查分为以下几个部分：

（1）检查灯质，与普通航标灯的检测相同，主要检查灯光光色、节奏、闪烁周期。

（2）检查光源。观察LED 照明层是否正常。如果一个或多个二极管损坏，灯器发光射程受到影响，必须及时更换，若1 根LED 灯条中少部分灯珠熄灭不影响发光范围，维修可以延迟，但必须做好记录，为以后维护提供便利。检查灯器外观，检查灯器结构是否松动，透镜、遮阳板钢化玻璃是否有裂纹。针对使用电池供电的一体化航标灯应采用万用表检测太阳能板、灯器电池效能参数，并与遥测数据核对，如发现参数异常应及时更换。在检查灯器终端和遥测遥控终端的使用时，应保持使用寿命相一致，以便期后统一更换作报废销毁处理。

2.3 一体化航标灯器故障及排除

在日常维护过程中一体化航标灯主要出现的故障有以下几类：

日光阀盖上后航标灯不亮，白天航标灯长亮，航标灯闪烁周期有误，接收不到遥测数据。

结合现场检测应从五个方面排除故障：电池电压过低，无法满足工作电压要求；电源线断开或连接不良；灯器外部组建损坏；灯泡灯珠损坏；灯器内部电路板或端子装置故障。故障排除的方法如下：

日光阀盖上后航标灯不亮：首先检查日光阀是否损坏；其次检查灯泡灯珠是否损坏，在排除日光阀和灯泡灯珠损坏可能性之后，用万用表测量灯器的输入电压，确定输入电压是否满足工作要求。如果电压过低，检查蓄电池电压，确定是否发生过放电；如果电池电压正常，检查电源线是否断开，电源线各部分的接头是否松动、氧化；最后使用遥测功能强开、强关灯器并进行复位操作，如果故障仍然无法解决，应更换新的一体化航标灯。

白天航标灯长亮：应首先检查日光阀是否有污垢，其次检查日光阀是否损坏。确定日光阀完好后，如果仍然无法正常，应检查灯器线路，确定日光阀与灯器内部电路板或端子装置间连接线路正常。若始终无法排除故障，则应更换新的一体化航标灯。

航标灯闪烁周期有误：打开灯器进行检查和维修，并检查代码设置开关是否符合灯质代码设置，同时利用遥测功能检查航标灯代码是否错误，可重新编辑航标灯代码并发送指令重置。若无法排除故障，则可能是电池电压过低造成。用万用表测量蓄电池电压，确定电压是否正常。如果检测到的电压正常，则应该为灯器内部电路板或端子装置损坏，应更换新的一体化航标灯。

接收不到航标遥测数据：首先利用遥测功能对一体化航标灯进行远程重置，再尝试遥测数据，若数据无法返回，则应前往现场进行一体化航标灯的冷重启，排除遥测装置死机可能性，冷重启后5 分钟再次尝试遥测，若数据仍无法返回，则应更换新的一体化航标灯。

3 一体化航标灯技术的发展前景

过去航标灯经常遇到电池连接器连接不良、电池老化短路、电池进水、灯器进水、太阳能电池板断开等故障，除了碰撞、恶劣天气、浮标摆动外，人工操作因素也占很大比例，一体化航标灯将从根本上消除这些人为因素，对提高航标质量起到非常重要的作用，集成技术的发展和技术要求与LED 灯器的发展方向密切相关。从技术要求来看，基于灯器和航标应用的短程LED 组合航标灯，理论上是在相同发散角和能耗的前提下，峰值光强越大，越好。但是，从性能价格比角度看，情况并非如此，因为峰值光强的增加是以成本的增加为代价的，LED 近程组合航标灯的输入功率必须控制在4～8W，峰值光强一般为40cd，垂直发散角一般为6.8o，有效视距一般为3 海里左右。随着科学技术的飞速发展，越来越多的先进材料和信息技术应用于灯器、太阳能电池和电池技术，对于一体化航标灯的未来发展前景，LED 技术的不断进步起着至关重要的作用。白光LED 的发光效率可达501m/W，远高于目前常用光源，尤其是半导体超高亮度发光二极管（LED），氮化物白光LED 具有体积小、电压低、寿命长、响应快、无频闪、功耗低、发热低等优点，在航标灯上采用最新技术LED 将使组合航标灯更耐用、更明亮、更稳定、更节能。

目前太阳能电池技术比较成熟，光电转换效率可以达到20%左右。根据太阳能技术的最新发展，由两层氮化铟和氮化镓制成的多级太阳能电池可以达到理论最高效率的50%。因此，只需“调整”一层，如果可以制造多层太阳能电池，每层都有自己的禁带，太阳能电池的最大理论效率可以达到70%以上。未来将这种太阳能电池应用到一体化航标灯上，可以大大提高电池的充电电流，减少一体化航标灯器的体积，使灯泡更小。电池的性能也关系到一体化航标灯器的使用效率和使用寿命。目前，免维护电池和高性能锂电池也被广泛使用。但是，由于体积大，很难为一体化航标灯器提供更高的电池容量比。随着新材料的出现，更先进、更耐用的充电电池不断涌现，新开发的固态聚合物锂离子电池（电解液）和锂金属电池不仅解决了液体泄漏问题，而且具有容量大、体积小、安全性高、可靠性强的特点。它们将成为具有巨大潜力的新一代一体化航标灯的主电池。

4 内河航道一体化航标灯器维护和保养的推进措施

4.1 构建符合要求的人才队伍

加强航标建设与维护专业技术人才的储备和培养刻不容缓，提高现有航标维护技术人员的专业技术能力；加强对船员的航标知识、航标法律法规培训，进一步提高技术人员的爱航标、护航班的专业技术工作理念，以适应不断变化的技术应用领域。

4.2 保证资金和政策的支持

内河一体化航标灯器的维护工作的开展，多是在水上偏远地区，工作环境和条件相对较为艰苦。应当加大对航标维护工作人才、资金投入力度，真正做到“让专业的人，干专业的事，拿专业的收入”，如此才能让他们充分发挥工匠精神。

4.3 加大示范宣传引导力度

为了促进内河航标事业的发展，就一体化航标灯的维护和保养，应确保与地方政府的沟通协调，并寻求理解和支持；上级主管部门和主管立法机构应及时补充和修改相关法律法规，以确保航标维护工作顺利进行。

5 结语

近年来，随着内河船舶流量的不断增加，航标数量也在迅速增加，这对航标的技术效率和助航功能提出了更高的要求，航标上使用了不同类型的灯器，灯器的开发和维护是航标管理的重要组成部分，提高航标的技术效率非常重要，降低航标故障率，改进航标管理模式才能使航标充分发挥其效能，真正称得上是船民们的“眼睛”。