航海技术的发展及面临的挑战分析

2022-11-24 03:32邝建华
科技资讯 2022年20期
关键词:航标海员航海

邝建华

(中国人民武装警察部队海警总队海南支队 海南海口 570208)

随着全球经济的交流日益密切,各个国家不断的开展经济及贸易交流,此背景下航海技术高速发展,我国航海技术在硬件及软件上呈现出自动化及大型化发展,海运量逐年增高,航海技术发展迎来新时代[1]。在航海技术高速发展的背景下,海上交通面对的问题更为复杂,保障海上交通安全性是行业技术发展的重点问题,也是现阶段航海技术软件及硬件开发的关键。另外,技术发展也并非是带来好的方向,同样也面对日益严重的海洋问题,比如海洋环境问题已经日趋严重,在发展过程中,处理好面对的挑战,才是发展的关键。单纯评价目前的航海技术依旧无法解决海洋环境等挑战性问题,在未来发展中还需在科技上不断努力,从而保证航海事业的稳定发展。

1 航海技术发展现状

航海技术发展需要从造船技术及航海技术两个方面进行分析,航海技术需要以船舶作为载体,船舶技术发展快,建造的船舶安全性强,有利于提升船舶载量,保障船舶的航行安全。随着传播技术发展,航海技术朝向自动化发展趋势,对此,该文从造船技术及航海技术两个方面展开分析。

1.1 造船技术发展现状

在船舶建造过程中,船体强度是保证航行安全的重要因素,船舶构造强度对船上的人员的生命安全产生直接的影响,船舶结构强度提升及船体的可操作性是目前航海专业关注的问题。比如:提升船舶的灵活性及安全性,配置一定数量的侧推器,便于操控。现阶段,船舶在海上遇到困难时,可通过制动系统紧急停止,事故发生率不断降低。在5G 时代背景下,信息技术飞速发展,移动媒介终端朝向智能化发展,船岸业务沟通量增多,进一步提升工作效率,为船岸一体化发展奠定基础。在船岸联合系统发展下,已经全面进入船岸一体化阶段,在发展的同时,船岸均已经使用高新技术设备[2]。自目前的造船技术与过往的技术相比,技术上已经发生巨大的变化。货船载量在1 000 t,行驶速度可达到50 kn。在小型货船方面,燃料耗费量不断降低,但总体上依旧存在燃料耗费大的情况,对此,目前关注大型货船运送,提升载物量,降低燃料量。船舶在航行过程中,水域环境及空气均面对污染,为缩减环境污染,在船舶上配置污水处理设备,此类设备安全性高,对环境污染物的系数小。现阶段,海洋空气污染问题同样引起重视,为避免海洋受到大气污染,在船舶制造过程中,安置过滤废气的装置。

1.2 航海技术发展现状

在航海技术发展中,自动化技术广泛应用。在航行计划制订上,根据气象可做好航行规划,根据天气预报,合理对航行方案进行设置,以保航行时间及航行路线的安全性。在信息显示上,操作人员对船只航行方向及位置进行实时监督,并提供相关的数据支持。在船位测定上,通过GPS 系统可定位船舶所在的位置[3]。雷达避碰系统具有较高的分辨率,可避免人员操作失误引发的安全性问题。电子海图与雷达技术已经完成融合,进一步助力航海事业发展。现阶段,自动化轮机技术投入使用,机舱中的控制台辅助机器及主机中的遥控技术得以发展,将技术在船舶中使用,有利于提升船舶的控制效果。在船舶燃油柜中应用,将相关数据导入其中,安装及卸载相关的遥控装置。驾驶台主机监控过程中,适当对甲板进行冲洗及对软管进行管理。在自动化轮机上,添加操作系统及系泊系统[4]。自动化轮机已经添加远程监控及油烟处理能系统,为现代化航海技术发展奠定坚实的基础。现阶段,自动交管技术发展,我国船舶使用的助航系统是AIS系统,该系统有利于收集船舶信息,实时管理及监控。在数据收集过程中,分为两种模式:一是静态数据收集模式,对船只型号及识别码进行分析;二是动态数据收集模式,对船只的航行方向及速度等信息进行收集,也能对船舶货物信息及航行信息进行监督管理,根据实际要求发出相关的指令,从而有效监控船舶的运行状态。ASI系统可自动运行,接收上级指令后,与交管信息中心完成信息互换,准确传达管理人员发布的指令,保证船只的航行安全性。

2 航海技术发展的挑战性问题

2.1 海员竞争性不足

在航海技术高速发展背景下,人们看到航海技术在经济贸易商的优势,但自动化行业技术发展也让一些海员工作受到冲击[5]。受到技术水平影响,现代船舶技术不再需要普通的船员,而是需要复合型高素质船员,自我国目前的航海事业人才培养上看,培养的海员一般是普通旅游船员,集装箱、散货船船员数量不足,且部分海员素质无法满足现代化技术的操作要求,无法在航行过程中,使用现代化技术对船舶进行管理,依旧采取传统的操作技术,过往操作技术安全性不高,在操作过程中可能发生事故。对此,海员素质问题,依旧是航海技术发展面对的瓶颈。

2.2 海员专业业务能力差

伴随海洋贸易数量增多,一部分国家建立起海上贸易通道,跨国海洋贸易繁荣发展,运输船的数量不断增多,对船员的要求随之增高。我国海员管理力度差,港口监控及国际法教育方面依旧是挑战性问题。我国海员不熟悉各个国家的PSC 管理措施,在操作过程中容易发生失误,导致港口国家航海管理部门对我国的船舶进行警告,问题较强的情况会对海外贸易产生影响,严重的甚至影响我国的信誉。部分海员没有接受系统的国际法教育,在航海过程中缺乏环境管理认知,在操作时严重违背国际法律,不利于航海事业发展[6]。

2.3 防污处理技术不足

在防污系统上,我国已经大量船舶已经使用一些过滤废气的装置,且通过双层油轮进行防污染处理,自双层油轮实际运营角度上看,其经济性不高,且会受到技术因素影响,导致油轮检修及维护面对较多的问题。双层油轮检修空间狭窄,一旦密封不到位,容易导致货油在双层体间泄露,导致双层体受到污染,长此以往对整个船体产生破坏,无法发挥防污功能的同时,也会对船舶的其他功能产生较大的影响。

3 航海技术的发展对策

在航海技术发展中,人员问题有待解决,主要是提升人员素质,建设专业化的航海队伍,根据航海的安全问题建立安全管理制度,并积极应用环境保护技术,积极应用先进的航海技术,综合性促进航海技术发展。

3.1 培养高素质的海员,构建专业化的航海队伍

在航海技术发展过程中,技术已经取得突破性进展,但人员问题依旧是航海技术发展的挑战,提升人员素质有利于合理应用先进的航海技术,促进行业事业发展。在海员培育上已经涌现出海员素质低的问题,尤其是在操作过程中无法应用先进的技术,导致航行操作失误,引发大量的海事问题。对此,为促进行业技术发展,应当将海员培训问题放在重要位置,构建起高速的航海队伍[7]。在培训海员过程中,需按照STCW公约,按照驾驶舱资源管理方法对海员进行综合培训,培训项目不仅限制在驾驶台技术操控上,也要培训海员航海计划制订能力、实时通信管理能力、应急反应能力。也要让海员积极学习法律知识,引导海员学习发达国家的海洋管理法律及贸易国家的海洋管理法律,掌握各个港口的管理规定。在航海前,保证每个船员具有较强的思想认知能力,并积极配合国际贸易事务。

3.2 落实航行安全管理制度,达到安全航行目的

航海技术发展中,技术的目标是安全航向,在保证安全的前提下,促进航海贸易及旅游事业发展。在船舶航行管理过程中,应当积极落实船舶航行各项安全制度,以制度为约束将安全管理落实,进一步提升安全管理效果。在“黑匣子”基础上,也要进一步提升船舶安全技术,形成智能化航海技术,或者卫星航海技术、互联网技术等,在各类技术的融合下,一旦发生安全性问题,可及时发出报警信号。也要进一步拓展电子海图的勘察范围,在过往电子海图基础上,增加航向、距离的精准测量项目,也要积极使用高分辨率雷达及专业碰撞系统进行指引,避免航海过程中,单纯通过人员的经验进行判断,或者一旦发生安全性问题,单纯以人工操作为主,而是应当结合电子海图及危险情况,智能系统综合判断,做出紧急反应,从而最大程度地降低航海事故发生率。

3.3 提升环境保护意识,积极应用环保技术

在航海技术发展中,研究的重点是一般是航行安全问题,但往往忽视环境保护问题。现阶段的海洋污染问题不断加重,导致海洋上的气候变化异常,大雨、大雾等特殊天气对航海事业发展产生较大的困扰,一旦海面污染严重,将影响船舶的航行速度,甚至一些污染物对船体进行侵蚀,导致船体发生破坏,引发严重的安全事故[8]。对此,各个国家的均关注海洋管理管理,在航海技术发展过程中,应当积极开发船体的污染净化技术。船舶在运行过程中会消耗大量的燃料,燃料对海洋空气及海水均会产生污染,也有出现油轮泄露问题,导致石油等物质对海水、海面产生污染。针对此类问题,可通过污染净化技术将空气污染问题处理,在船舶上配置大型空气净化装置,运行的同时净化空气。针对海洋污染问题,各个国家也可专门派遣海洋环境管理队伍,对污染区进行净化,以此保证海洋环境的洁净,为航海事业稳定发展提供助力。

4 合理使用先进航海技术,以技术促发展

4.1 合理使用AIS技术

4.1.1 AIS技术在船位报告中的应用

AIS技术在航海技术中广泛应用,通过AIS技术可准确、便捷地通信,通过网络将数据传递给报告站,报告站将数据转变为完整的报告,并发送到计算机系统,在系统中构建数据库,将船舶运行周期及其他信息录入,并展开静态化的数据保存及处理,一旦用户需要调取数据,可登录计算机系统,可以为船舶下次运行提供帮助。AIS 系统及相关服务功能,主要是为船舶运行提供定位功能,查看船舶的运行轨迹[9]。AIS技术是航海技术中的关键技术,有利于提升船舶航行的安全性,对营运管理及领航、船舶状态查询具有较大的帮助。

4.1.2 航标遥控上的应用

AIS 技术在航海领域广泛应用,自航标遥测系统上看,包括两个方面,分别为航标设施及AIS 应答器,相比普通航标遥测系统,AIS应答器更为先进,无需申请遥控频道,直接使用CH87B 及CH88B 传输数据信息,并改变过往通信网络建设工作,通过ASI应答器与航标设施,可直接联网,AIS系统直接与互联网平台连接,航标主管单位在网络上监测航行数据。AIS 系统也能在虚拟航标系统中应用,通过虚拟航标让航标虚拟化,也可构建无实物航标系统,从而缩减实物航标系统中的设备,减少船舶系统上的资金投入。AIS 航标遥控体系的投资小,运行周期短,功能比较全面,是航海技术发展的里程碑式技术。

4.2 合理使用数字仿真技术

4.2.1 数据获取

在航海技术发展背景下,航海仪器设备可开展数据分析及测算,建立大规模数据模型,航海前,根据航海日志中的相关信息,适当对信息清理,将其中有效信息应用,将经济性作为目标,并缩减航海风险,以上述目标构建起数据模型,便于调节最佳的航行方案,确保船舶的运行安全。船舶运行过程中,可通过传感器获得动态数据,包括航行速度及航行方向、设备使用基本信息。数据通过物联网技术传输到仿真系统中,并与仿真系统关联,从而保证仪器设备处于正常的运行状态。

4.2.2 技术应用

大数据技术是船舶仿真系统中的关键技术,其应用主要体现在两个方面。首先,在资料收集上,根据大数据技术探究数据处理办法,航海仪器设备结构复杂,囊括电气、自动化等各个理论的知识及研究成果。仪器设备的使用环境比较复杂,航海仪器在应用过程中容易发生损坏。对此,在特殊的环境下,使用大数据技术对设备数据进行采集及分析具有重要意义。其次,除利用传感器进行大范围采集数据外,也能利用数据挖掘技术对船舶制造数据进行分析,为实际航行提供数据参考[10]。航海仪器种类数量多,数据仿真系统目标丰富,离散度较大,对此,通过大数据对其中无效数据清理,有利于快速获得数据,并对数据进行分析与判断,提升航海工作的效果及决策能力。

4.2.3 动力装置稳定

在船舶运行过程中,保证动力装置稳定是无人船应用的技术障碍,船体稳定及具有驱动力是未来航海技术发展的关键。世界上多个国家开始研究无人驾驶车辆,一旦发生安全事故,可及时修复,但大海中,受到极端环境影响,无人船舶行驶,一旦发生安全事故无法及时修复。对此,提升无人动力船舶的稳定性非常重要。民用船舶上使用的一般是低速挡柴油发动机,其系统动力构造比较复杂,低速挡运行的稳定性不强,在极端海洋环境下,低速档运行需要海员操作[11]。自目前航海技术发展上看,单柴油发动机系统无法适应无人船发展,未来还需在技术上做出突破,从而满足动力装置的稳定性要求。

4.2.4 驾驶导航技术

在海上还行过程中,导航是非常重要的设备,为保证船舶稳定行驶,合理应用导航系统可让船舶处于航道上,避免船舶偏离航道。在船舶的电气设备上,对导航自动化技术进行研究具有重要意义。我国驾驶导航技术处于研究阶段,该技术是航海技术的重大突破,导航技术主要是对电子地图、通信设备等进行监测,在雷达勘察图像下,选择最佳的航行路线,并合理控制航行速度,保证船舶处于最佳的航行状态。导航技术研究中,需要关注智能系统的建设与发展,通过导航技术帮助船舶规避风险源,为顺利及安全航行提供技术保障。

5 结语

现阶段,我国航海技术已经得到突破性发展,在发展过程中积极应用自动化技术等,船体制造的稳定性及安全性提升。但航海技术在发展中依旧面对一些挑战性的问题,导致航海技术发展依旧面对阻碍。对此,针对航海技术发展面对的挑战,还需提出有效的处理措施。该文针对人员方面及环境保护方面等综合分析,并积极应用先进的航海技术,促进技术发展的同时,满足安全航行的要求。

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