内河船舶配员与值班检查系统设计

针对内河船舶配员不规范,值班情况复杂,海事管理部门执法管理难度大等问题,开发内河船舶配员与值班检查系统,获取船员打卡状态与驾驶室音视频数据,并利用运营商网络发送至岸基管理平台,实现海事管理部门远程监管。经实船验证,该系统可对船舶配员与值班状况进行有效监管,减少船舶配员与值班违规事件,保证了内河船舶航运安全。

一种岸基船舶雷达多目标跟踪分析系统

岸基船舶雷达主要用于近海船舶监视和管理。海域环境下雷达回波起伏多样复杂,回波的稳定性易受环境影响,直接影响目标的检测及跟踪,强杂波等干扰严重制约了航迹跟踪分析性能。在密集杂波背景下,基于常规数据处理的航迹起始方法易存在虚假航迹多、起始速度慢及目标起始困难等问题。为了降低虚警率、提高起始效率和目标稳定跟踪的性能,设计了一种基于岸基船舶雷达多目标跟踪分析系统。该系统用于近海雷达船舶监视和管理,已经成功应用于海洋渔业局等监管执法部门,在海域杂波环境下,极大地提高目标起始和稳定跟踪效果,具有较高的应用价值。

北斗卫星反射信号岸基海面高度反演精度的评估

北斗B3I信号作为新一代民用码,相较于北斗B1I信号,具有码速率更高、码片宽度更窄等特点。目前,利用北斗卫星导航系统反射测量(BDS-R)技术对北斗B3I信号进行海面高度反演的研究较少。基于此,在2020年9月7日山东威海附近海域,接收B1I/B3I双频段的直射和反射信号数据,分别采用时延-多普勒(DDM)和载波相位延迟进行岸基海面高度反演。通过实测的同比数据验证反演精度,在信号特性和测高方法2个维度评估北斗B1I和B3I信号海面高度反演的性能。结果显示:采用DDM测高方法,B1I频段和B3I频段的反演结果与实测数据的平均绝对误差和均方根误差分别为1.18 m、1.48 m和0.84 m、1.10 m;采用载波相位延迟测高方法,B1I频段和B3I频段的反演结果与实测数据的平均绝对误差和均方根误差分别为0.12 m、0.15 m和0.10 m、0.12 m。由于信号特性差异,B3I频段的DDM测高结果相较于B1I频段的测高结果精度提高了28%;B3I频段的载波相位延迟测高结果精度略优于B1I频段,两者差异不明显。实验对北斗B1I和B3I信号特性和测高方法导致的反演精度差异的评估,证明了B1I和B3I反射信号均能适用于海面高度反演的需求。

近海采油平台岸基供电系统成本效益优化

针对近海采油岸基供电项目建设运营存在的经济和环境效益不明等问题,考虑治污成本节约、发电成本节约和增值服务收益等要素,构建投资回报分析模型和非线性收益现值优化模型,通过数值分析验证模型的有效性。研究表明:政府补贴、能源价格在整体效益发挥中起到关键作用,并给出了针对性的管理建议。该研究可为优化资源配置、收回投资成本,实现整体收益最大化提供决策支持。

海上油田岸电工程海上变电站选址

我国渤海油田海上平台数量较多,负荷差异较大,海底管道布局复杂,因此渤海油田岸电工程建设的220kV海上变电站选址需要考虑的因素较多。结合渤海岸电应用工程实例,分析影响海上变电站选址的关键因素,并对站址选择问题进行量化分析,从而得到最优的选址方案。

船舶在港岸基供电对节能减排的影响

基于国家对节能减排的需求,在推进宁波港口货运持续发展的基础上,研究船舶在港期间的节能减排措施。着重分析船舶排放污染的类型及排放量,分析并实测岸基供电对节能减排的作用及其对环境的影响。

用于收集岸基海浪能的弹簧辅助摩擦纳米发电机

海浪能取之不尽,用之不竭,是最重要的可再生能源之一,具有广阔的发掘潜力。本文提出一种用于收集岸基海浪能的新型弹簧辅助摩擦纳米发电机(spring-assisted triboelectric nanogenerator,SS-TENG)。SS-TENG通过“海浪-浮台-弹簧”传动结构实现海浪能的转化,避免了与海水直接接触,减少了腐蚀环境对发电模块的损坏。SS-TENG通过两种方式显著增强了输出性能,一是利用发电模块中弹簧弹性势能的释放增大各个摩擦纳米发电机(triboelectric nanogenerator,TENG)单元电极层与介电层的瞬间接触速度,使得单个TENG单元输出的峰值电流(peak current,IP)从7.36μA增加到12.12μA;二是利用发电模块中各个TENG单元间的同步运动,将它们进行简单的并联即可实现输出的大幅增加,使得单个TENG单元输出的IP从12.12μA增加到4个并联的43.86μA。SS-TENG转化成的电能可为数字计算器充电并成功点亮160盏LED灯,验证了SS-TENG的输出能力。SS-TENG结构简单、制作成本低、输出性能及工作的长期稳定性较好,为岸基海浪能的高效收集及自供电传感器发展提供了新的技术手段。

IMO框架下智能船舶适航的法律规制研究

随人工智能技术发展,智能船舶因其无人化、智能化的特点而与传统国际法律制度产生碰撞。当前,国际海事组织将制定“海上自主水面船舶规则”工作提上日程,航行安全问题作为其中的高度优先事项,受到各国广泛关注。船舶适航作为承运人的主要义务之一,是保障航行安全的先决条件。但智能船舶是否需要符合适航标准,如果适用会产生哪些法律障碍并如何解决等诸多问题亟待研究。对此,应修订《国际海上避碰规则》并明确智能船舶适船技术标准,明确岸基操作人员的法律地位并制定其资格取得、培训、值班标准,明确安全配员标准及需船员在船承担的职责的履行方式。

我国船舶压载水排放防控发展现状

研究我国在船舶压载水立法、处理技术、生物检测和岸基接收方面的现状,结果表明:压载水立法较晚,且多借鉴国外法规或国际公约;压载水处理技术处于领先水平,技术方案涵盖电解和紫外线等主流方向;压载水生物检测取样机构众多,且多数具有D-2标准检测资质;具备压载水岸基接收能力,但目前缺少港口安装和接收实例。我国压载水处理技术和检测技术较为领先,但在立法保护和岸基接收方面仍需要进一步完善。

无人船商用的适航困境及对策

为解决无人船投入商用的适航问题,通过对无人船自身特点的分析,总结无人船在船体范围、适航时间等方面与当前适航标准存在的冲突,并从适航制度的本意出发,结合无人船的技术特征,提出应构建无人船法律体系与岸基操控人员培养体系,将岸基操控中心纳入适航考量范围等对策,以解决无人船的适航冲突,为后续研究提供相应参考。

海洋岸基通信系统混合信道模型研究与改进

研究众多海洋岸基通信系统信道模型,并对学术界普遍认可的基于两径(2-ray)模型和三径(3-ray)模型的混合信道模型进行分析与改进。首先,通过泰勒展开优化混合信道模型表达式中三角函数部分,得到拟合曲线的线性表达式并验证有限项泰勒展开即可高度贴合原模型,扩展了该模型在理论分析中的适用性。其次,在较远距离对3-ray模型部分建议设立额外距离间断点,并对该点之外部分使用两种方式进行精确拟合,得到较3-ray模型简洁很多的表达式。最后,结合不同泰勒展开项数提出最小通信距离建议,可为设计和分析海洋岸基系统时灵活使用该模型提供工程指导。

提升岸基对海雷达综合效能的几点思考

根据岸基对海雷达承担的主要使命任务,分析给出目前该类型雷达综合效能存在的主要不足和提升思路。其中,在探测效能方面,提出通过硬件性能和软件算法的改进,提升自动录取能力;通过应用人工智能分类方法提升目标识别能力;在作战适用性方面,提出应用内部测试和外部信息获取等手段,通过算法模型和固定目标标定对探测性能进行预测评估;加强体系协同和应用反辐射诱饵等手段,提高复杂环境适应能力。

C海洋石油基地加水岸电工控系统设计要素与应用效果分析

C海洋石油基地码头是件杂货性质综合服务型码头,其最大特征是交叉作业,各类服务相互关联和彼此制约。提高海洋石油基地码头服务效能,需用系统观点将关键因素考虑周全,方案设计中注重场景需要和作业安全,实施应用中关注效率效果和耐久性安全性。通过将场景需求和信息技术一体化融合,达到真正解决现场问题,提升服务效率的目的。

新一代航运系统体系架构与关键技术研究

文章综述了近年来国内外绿色智能航运领域的研究进展和工程实践现状,包括业界在载运装备、基础设施、运营服务等方面的最新研究成果和绿色化、智能化技术应用情况,总结了当前发展中存在的问题和技术瓶颈。面向未来水路运输发展的需求和挑战,提出新一代航运系统的定义及其绿色化、智能化、韧性化的特征;通过梳理分析新一代航运系统的基本内涵,设计了系统的体系架构,运用信息物理系统的方法理论,将层级结构划分为:要素单元级、功能系统级及架构集成级;阐述了系统的核心组分:绿色智能船舶、数字生态设施、可靠岸基支持和韧性运营服务,给出系统的整体框架。在梳理分析系统基本服务和功能逻辑的基础上,阐述该系统物理“船-港-货”、信息“人-机-环”的运行模式,明确了运输船舶组织运营“岸基驾控为主,船端值守为辅”的航运新业态,凝练了航运系统规划设计技术、绿色智能航运装备技术、数字生态航道建养技术、船舶运行智能控制技术、交通运营组织技术、水上应急救援技术,及测试验证评估技术等关键技术;通过构建数字化的创新技术体系,能够支撑“人-船-岸-云”的高度协同,实现信息互联、系统共建和体系性创新,促进航运科技高质量发展。提出水路运输未来的变革性方向,研究成果可以有效指导新一代航运系统的规划设计与建设应用,为自立自强的水路运输技术研究和标准体系构建提供有力支撑。

基于网络电子海图的海洋气象信息服务系统

针对如何能够方便、直观地获取船舶周围海区气象信息,为岸上船舶管理人员提供集成、有效的气象信息支持的问题,提出了基于网络电子海图的海洋气象信息服务系统。在ArcGIS Server开发平台WebADF以及.NET集成开发环境的支持下,实现了自动、实时地将船舶动静态信息及其周围海洋气象信息融合于网络电子海图的构想,改变了目前海洋气象信息服务大多基于C/S模式的现状。通过系统的运行效果证明,该系统对于船舶安全监管、高效调度和岸基服务具有十分重要的意义。

岸基雷达模拟器的设计与实现

针对岸基雷达工作的海面环境和目标特点,在雷达模拟器中设置了目标的雷达截面积(RCS)起伏、检测概率计算及海杂波模型。对于海面舰船目标而言,其RCS通常受舰船的姿态、方位角等状态影响较大,在此通过计算舰船相对于雷达站的方位实现目标的RCS起伏。再根据目标的RCS利用Albersheim公式即可获得目标的检测概率。另外,雷达的工作状态不同,检测到的海杂波分布模型亦不同。这里介绍了2种最常用的海杂波分布模型,分别是Rayleigh分布和对数正态分布。改进后的雷达模拟器能够更加真实准确地模拟岸基雷达的实际工作环境。

波浪动力滑翔机岸基监控系统

波浪动力滑翔机是一款新型海洋环境观测平台,具有大尺度长时序海洋环境观测能力。利用C#.net开发环境,并结合GPS北斗双模技术和Google Earth COM API为波浪动力滑翔机开发了导航定位岸基监控应用程序,该程序主要包含卫星定位与数据传输、矢量地图的轨迹显示和路径设定、环境监测数据的分类存储与管理、平台运行状态可视化查询等功能。利用该岸基监控程序可实现在岸站对波浪动力滑翔机及其搭载的仪器进行全时段的可视化监视与控制,并完成对监测环境数据的接收、分类存储和可视化展示等操作。

岸基雷达的抗海杂波措施

介绍了海杂波的幅度分布特征、时间相关性、空间相关性、频率相关性和海杂谱等特性,还介绍了与海杂波反射面积相关的一些参数。针对海杂波这些特点,提出了在岸基雷达系统设计时应考虑的抗海杂波措施,包括各种参数选择和抗杂波处理方式。提出了脉间非相干积累、扫描间积累、CFAR、杂波图CFAR等实现抗海杂波信号处理方法。

无人船商业化运用下航海过失免责的适用问题分析

随着船舶智能化的推进,无人船的商业化运用已可预期,当无人船进入水上运输市场后,应明确航海过失免责是否适用于使用无人船载运货物的承运人、无人船的岸基操作员,以及适用航海过失免责对岸基操作员和无人船的要求。运用历史分析法和横向比较法,经分析得出无人船仍需要人的参与,航海过失免责规则将长期存续。分析结果表明:航海过失免责应适用于使用无人船载运货物的承运人和无人船的岸基操作员;岸基操作员应具备相应的适任能力,无人船应当适航;具体的适任要求和适航要求随着技术的发展需不断修订。

米波雷达对海面目标探测性能分析及验证

一般认为,岸基米波雷达由于受到海面多径反射的影响,波束上翘,难以进行海面目标的探测,关于米波雷达对海面目标探测性能的分析和论述较少。通过对电磁波在传播中经海面反射和沿海面绕射情况的分析,同时在海面反射和绕射之间进行合适的插值运算,给出了岸基米波雷达对海面目标的探测性能的分析和估算,并在某装备的研制中,进行了舰船目标的实际航行试验验证,试验结果与分析基本一致。对米波雷达的论证设计等具有借鉴意义。