航标位置自动监测和智能管理分析

洪平县 王超

摘要：近年来航道智能化建设探索大量涌现，作为该建设重要组成部分的航标智能化受到业界关注，相关研究也成为业界热点。基于此，本文简单分析航标位置自动监测设计，并深入探讨航标位置智能管理方法，以供业内人士参考。

关键词：航标位置;自动监测;智能管理

引言：作为重要的助航设施，航标工作状态直接影响船舶航行安全。考虑剧烈水位变化、过大水流速度等原因可能导致航标损坏、漂移，因此需要聚焦航标的正确设置和正常工作，这需要得到通信、传感、计算机等技术支持，设法远程实时监测航标，这对航道安全性提升、航标维护工作量降低能够带来积极影响。

1.航标位置自动监测设计

1.1总体设计

航标位置自动监测需要依托航标位置监测系统实现，该系统需要具备基础信息管理、航标动态监测、工作船舶管理、报警处置及任务执行、社会船舶展示统计分析、水位动态监测等功能。航标动态监测功能可细分为四部分：第一，实时展示航标信息。对最新航标动态信息实时展示，提供航标终端信息多种查看方式;第二，自动匹配航标终端和标位。如需要对航标终端進行更换，需对终端所在标位自动分析和确定，保证终端匹配操作迅速完成;第三，同步参数。航标与终端的匹配关系建立后，相关参数由系统向终端下发，以此同步设置参数，终端运行参数需要由系统开展主动查询，保证系统设置值与参数一致性;第四，航标终端控制。通信协议确定的设置、查询、控制指令需要由系统支持，包括运行参数、工作状态等信息查询，管理参数、运行参数等参数设置，远程控制、强制命令等终端控制[1]。

1.2细节设计

航标位置监测系统设计需要关注以下几方面细节：第一，航标遥测遥控系统设计。该系统硬件设计主要涉及航标遥测遥控终端、SOC系统，具体选择遥测遥控太阳能一体化航标灯，该航标灯负责前端信息采集，灯体内部需要嵌入遥测遥控设备。SOC系统负责外部模拟信号量测量及相关设备控制，航标终端系统如图1所示。该监测系统具备的功能包括终端智能管理、遥控设置、实时遥测，具体功能涉及网络设置、数据发送、工作模式、上数设置、现场调试设置等终端管理、灯器检测、浮标定位、电源检测、灯器标准灯质设定、蓄电池电压报警设定。

第二，终端通讯平台设计。为保解决原有平台存在的运行不稳定、功能不完善、安全性较低、无法实现信息同步等问题，设计选用新版通讯平台，采集终端能够与该平台进行数据交互，完成管理、航标等参数采集，以此控制操作采集终端，具体设计选择多进程处理机制，图2为平台的通讯进程示意图[2]。

第三，报警信息分级设计。考虑到恶劣水上环境中航标终端可能遇到多种情况，因此需要对不同报警进行不同方式应对，结合以往工作经验，按照三个等级进行航标终端分级报警设计，一级报警涉及灯器连接异常、超过2h持续定位无效、存在未同步基点坐标参数、灯质异常、2h以上超时报警、浮标漂移报警、50m以上基点与浮标偏差，二级报警涉及位移报警、2h内超时报警、2h内定位无效、灯器正常发光下的电源电压异常，三级报警涉及其他异常、其他参数未同步。此外，还需要结合不同航标终端报警针对性设计处理流程，如一级报警安排船舶立即出航恢复，三级报警通过系统处理，二级报警需结合实际情况进行处理。

2.航标位置智能管理方法

2.1基础数据获取和处理

航标位置监测系统聚焦实时航标监测数据、电子航道图数据、水尺水深数据，具体通过网络获取航道局提供的水尺水位数据和航标数据，从电子航道图中获取电子航道图。在航标处设置的通信模块、定位模块等硬件支持下，SOC可将相关实时监测数据上传，之后在后台数据库服务器中存储。

2.2航标位置智能管理

为实现航标位置智能管理，需聚焦航标布设规则在不同航道中的差异，以此结合天然和渠化航道、限制性航道特点，旋回半径规则、航标间距离规则等通用航标布设规则也需要得到重视。通过建设航标校核规则库，形成判断航道中航标位置准确性的规则集合，即可为航标位置智能管理提供充足依据。以天然和渠化航道的航标布设为例，需结合航道的直线段宽度规则、水深规则、弯曲半径规则开展智能管理，具体涉及实时水深数据、航道宽度、航道级别、弯曲半径等规则，如对于3排2列驳船，Ⅲ、Ⅱ级别航道对应的弯曲半径要求分别为720m、810m。通过在数据库中存储航标规则库，航标终端实时监测系统可通过对该数据库的访问对航标位置进行校验，具体校核需要关注航道水深，最低水深要求能否由航标位置水深满足、能否由位于航道测的相邻航标间线段所有水深点满足均属于其中重点。为保证校核能够较好利用航标使用规则，需要做好航标的培训，在航标中心线上投影各航标，以此建立前后顺序关系，具体以起始点与投影点距离为排序依据。

在具体的航标校核中，基本流程可概括为：第一，实际水深获取;第二，校核规则数据库访问;第三，航道类型判断并获取航标校核规则;第四，取出航标校核规则;第五，通过计算判断航标布设是否满足要求;第六，确定不符合规则项并发出报警;第七，在程序前端界面通过列表框直观展示不符合规则项。为保证航标位置智能管理有效性，航标位置监测系统的科学使用也需要得到重视，具体需要聚焦系统安装、电子航道图导入、系统设置、查看校核结果、查看水尺和航标信息等要点。

结论：

综上所述，航标位置自动监测和智能管理的发展前景广阔。在此基础上，本文涉及的基础数据获取和处理、航标位置智能管理等内容，则提供了可行性较高的航标位置智能管理路径。为更好满足数字航道管理需要，潜在隐患主动分析、单个航标具体参数统计等方面同样需要得到重视。

参考文献：

[1]项珏，邵进兴，李福生.基于视频的视觉航标巡检与分析系统[J].广州航海学院学报，2021，29（03）：41-45.

[2]刘栋.智能指示航标的开发与应用[J].机械研究与应用，2020，33（06）：117-119.