浅论一体化灯器使用在青岛港周边水域航标的使用现状

浅论一体化灯器使用在青岛港周边水域航标的使用现状

王纪浩 高波

青岛航标处 山东省青岛市 266011

摘要：为了提高青岛港周边水域的航标正常率，降低熄灭、电池馈电的比例。通过对2019年12月以来公用航标进行北斗一体化灯器改造以来，航标运行的现状和运行动态进行分析，对比反应使用一体化灯器带来的影响。提高了航标正常率对提高航标助航效能、保障水上交通安全具有重要意义，加装一体化灯器后，航标管理部门从青岛港及周边水域航标的实际现状研究分析，针对不足立足实际，提出应对措施，改善灯器效能，针对优点积极推广，持续做好优化。进而提高航标正常率，推进航海保障工作向更智能化、科学化方向发展。

关键字：航标、一体化灯器、正常率

前言：一体化灯器是一种集灯器、充电装置、储电装置为一体的航标灯器，它具有体积小、集成度高、安装简单、不用布设线路、调试方便等诸多优点。相对于传统的灯器具有极高的性价比优势，因此被青岛航标管理部门广泛使用，并布设到青岛港及周边水域的灯浮标、灯桩等助航标志上。经过较长时间和较大规模的使用和改进，一体化灯器目前已相对较为成熟，但仍然存在一些不协调、不适应的问题，提高一体化灯器性能，改进存在的不足，是航标管理部门和灯器生产厂家共同关注的议题。

一、背景

前期，青岛港及周边水域使用的航标灯均为LED冷光源灯器，主要有莱特豪斯公司生产的LH-1D、SHD-3GY、SHD-4GY灯器，廊坊指南针公司生产的HH-130、HH-130BD灯器，炜实公司生产的WM-350L灯器。其中莱特豪斯公司生产的LH-1D灯器、炜实公司生产的WM-L350A灯器为非一体化灯器，其余灯器为一体化灯器。投入情况如下：

显而易见在改造之前，非一体化灯器的使用占比超过2/3，处于主导地位。

二、一体化灯器和非一体化灯器的特点

1.非一体化灯器的特点

非一体化灯器仅有灯器无供电、充电、遥测遥控等设备，结构简单，仅能手动调试灯质。实际应用中需要配合蓄电池（100AH）2块并联、电池箱、太阳能板（42W）2块并联、太阳能板固定支架，AIS终端、AIS固定支架，整体成本高。

连接方面需要对电池箱、接线盒安装板进行焊接，电池与导线、接线盒与固定板、灯器与标架、太阳能板与标架进行螺丝固定，共使用4种螺丝，需要频繁更换扳手进行固定。

设置方面非一体化灯器在设置过程中除需要调试加装灯器以外，还需要调试AIS终端、焊接灯器及AIS终端接线水密头、填充铅酸蓄电池、布设电源线等。

故障发生方面，非一体化灯器本身稳定性很好，很少发生故障熄灭情况，但经常发生蓄电池馈电、电源线磨损、锈蚀中断或短路、接线盒进水锈断或短路、太阳能充电过冲或过放、AIS终端离线或漏报等故障。抢修方面，非一体化灯器发生熄灭等故障时需要航标作业人员在海上逐步排查故障，一般情况下需要排查电池电压、电容是否充足，灯器在足电情况下是否可以发光，接线盒是否通路正常，导线通路是否正常。

遥测遥控方面，便于加装AIS遥测遥控终端，可以实现对船舶的无线电导助航，前期投入建设成本较高，后期维护成本低。

2.一体化灯器的特点

一体化灯器集成度较高，具有供电、充电和自带遥测遥控功能；整体采购成本低。

连接方面仅适用1中螺丝即可完成固定，设置方面调试灯质，记录ID即可。

故障方面由于所有线路均集成在灯器的内部，没有受海水腐蚀和太阳暴晒的老化的风险，线路稳定性强，主要故障原因为电池容量较小，太阳能板功率受限，快闪及甚快闪灯质的一体化灯器馈电比例较多；无法为雷达应答器和实体AIS终端提供电源；抢修方面由于免去布设线路，作业人员直接更换灯器即可恢复发光，故障查找和修复可全部在岸上进行，降低了安装难度和劳动强度。

遥测遥控方面，主要以北斗和GPRS遥测遥控为主，信号返回稳定，前期投入成本较低，但通信号码费用较高。

3.两种灯器的整体对比

供电方面非一体化灯器具有供电、充电稳定，可为多种用电器同时提供供电的优点，一体化灯器相对欠缺尤其是需要加装雷达应答器、实体AIS航标和驱鸟器时需要另外加装供电及充电装置。

安装方面非一体化灯器安装繁琐器材多，一体化灯器安装简易，降低劳动强度，提高抢修效率。

正常率方面一体化灯器集成度高，熄灭故障相比较较少，几乎都是因为馈电才导致熄灭。非一体化灯器熄灭故障相对较高，中间线路及器材故障均会造成灯器熄灭。

遥测遥控方面非一体化灯器便于安装AIS终端，能对船舶进行导助航，而一体化灯器仅能进行遥测和简单的遥控，无法对船舶播发助航信息。

三、方案确定

青岛港及其附近水域航标众多，为充分对比非一体化灯器和一体化灯器的使用效果，保障辖区助航效能的稳定性，根据实际情况，充分考虑航标的位置、导助航需要分三步逐渐提高一体化灯器的覆盖率。首次，在2018年海军节航海保障期间更换深水航槽、主航道45座灯浮标，随即在新使用的低密度环保聚乙烯灯浮标上加装北斗一体化灯器；随后，在2019年底对41座公用灯浮标进行一体化灯器改造；最后，针对一体化灯器无法播发助航信息，将航道重要进出口、转向点航标加装AIS实体航标。配布完成后的情况如下：

四、运行情况

1.改造前运行情况

2017年改造前一年，共发生共发生灯器及其附属设施故障27次，整体故障率为18.4%。其中一体化灯器6次，故障率占总一体化灯器使用数量的13.6%左右,非一体化灯器21次，故障率占非一体化灯器使用数量的20.4%左右。具体情况如下：

从表中可以横向对比看出，一体化灯器故障率比非一体化灯器低7个百分点左右，主要表现在使用非一体化灯器的航标熄灭和馈电故障更高，使用一体化灯器的航标离线和熄灭较多。

2.改造后运行情况

2019年底改造后至今（2020年8月20日），共发生灯器及其附属设施故障10次，总体故障率为6.9%。其中一体化灯器故障7次，故障率占总一体化灯器使用数量的5.4%左右，非一体化灯器故障4次，故障率是非一体化灯器使用数量的25.0%左右。具体故障情况：

从表中可以横向对比看出，一体化灯器故障率比非一体化灯器低18个百分点左右，主要表现在使用非一体化灯器的航标遥测遥控离线及馈电故障更高，一体化灯器离线、熄灭故障较高。

3.前后对比

整体发现改造后一体化灯器的故障率下降11个百分点左右，一体化灯器故障率下降8个百分点左右，非一体化灯器故障率上升5个百分点左右。主要原因是一体化灯器性能逐步优化，正常率持续上升，非一体化灯器受双模改造及样本减少误差影响失常略有上升。因此，一体化灯器改造对航标正常率的提升起到了很好的提升作用。

五、改进情况

1．电量不足问题

一体化灯器在使用过程中存在电池容量不足及充电功率不够的问题，尤其是快闪和甚快闪灯质明显，针对该状况通过加大蓄电池容量和太阳能板面积已初步解决，并探索使用备用电池切换解决。

2.无法对外播发问题

一体化灯器无法对过往船舶进行助航信息播发，目前通过加装实体AIS终端解决，并探索将助航信息通过岸基基站播发和手机终端以微信小程序形式查询形式解决。

六、应用前景

一体化灯器因其存在的诸多优点必将在未来的航标灯器市场占据重要角色。一是北斗一体化灯器因其技术成熟，通讯距离超远，信号稳定必将是新一代一体化灯器的翘楚，后期航标使用的一体化灯器将以北斗一体化灯器为主；二是一体化灯器将继续发挥优势逐步向更便携、更轻便的方向发展，航标的正常率将进一步提升。

参考文献：《浅谈一体化灯器在灯浮标上的应用》，钟辉，王冬梅