基于ECDIS的锚泊船安全监控和预警技术研究

摘 要：目前，锚泊船安全越来越受到关注，但现有的安全监控技术落后，且不能提供预警，只有在发生走锚之后才能报警，不利于船舶安全。本文针对这种现状，结合ECDIS，对锚泊船安全监控和预警技术进行研究。

关键词：ECDIS 锚泊船 安全监控

1.引言

船舶无论在候潮、等泊、检疫、避风，还是在锚地装卸作业，均需要在锚地锚泊。锚泊船在风、浪、流等外力和锚链力的作用下，将产生围绕锚泊点的周期性偏荡运动。偏荡运动使锚链水平方向增加了额外动力。这种额外的动力是船舶走锚的主要原因之一。走锚可能会导致断链、碰撞、搁浅和溢油等事故，严重威胁船舶和港口的安全。

目前，在水上运输领域，对在航船舶的航行动态（船位、航速、航向等）的监测预警技术以及安全信息服务技术的研究已经比较成熟。但是，国内外对锚泊船安全状态监测预警技术的研究还十分有限。无论是海上运输领域还是内河运输领域，主要靠管理制度来规范锚泊作业的各个环节，驾驶人员依靠个人经验对锚泊船安全状态进行判断，例如听锚链声，看锚链方向，利用岸上固定物标测定锚位。此外，GPS具有锚位报警功能，但是，这些方法都是在船舶已经走锚相当距离后才能被发现的，可能由此耽误采取措施的时机而酿成事故。因此，目前锚泊船安全监测预警方面，缺乏相应的技术保障手段，无法做到风险预警和事前防范。此外，随着航运业的发展，船舶吨位和数量不断增大，各国港口明显出现了泊位不足、锚地水域不够等一系列问题，导致锚泊周期增长和锚地船舶密度增大。

船舶锚泊后，通常关闭主机。驾驶员一旦发现船舶走锚，需要一段时间开启主机，使得船舶可操纵。在这段时间内，船舶几乎处于不可控状态，极度危险。尤其对于满载大型船舶或VLCC，由于载重量大，富余水深小，受流影响大，船舶操纵起来比较困难，一旦走锚，对人员、环境、港口、船舶的安全造成重大威胁，可能造成巨大经济损失。如走锚造成搁浅、碰撞事故中发生溢油，将给港口环境带来灾难性的破坏。通过分析由走锚引起的事故，发现最根本的问题是不能及时发现走锚，迅速采取有效措施所致。因此，无论是从船舶安全保障还是从港口环境保障的角度考虑，都急需对锚泊船安全状态监测预警技术开展研究。ECIDS是综合驾驶台的核心，海图显示基础对于锚泊监控是十分必要的，因而，如何利用现有的ECDIS平台来实现锚泊船监控和预警是值得研究的。

2.研究现状

3.主要问题

锚抛入海底之后，出链长度由卧底链长和悬链长组成，目前，在商船上，尚没有办法获得两部分的具体长度。卧底链长提供一部分锚力，对于保证锚泊安全十分重要，如何获得卧底链是值得研究的。

目前的锚位是由驾驶员在锚抛入水时，记录GPS船位获得，但是，为使锚抓地，船舶在拖锚后退的过程中，锚会有一个移动的距离，如何准确获得最终锚的位置对于后续的锚泊监控十分重要。

锚泊船的偏荡运动（图1）具有周期性，偏荡运动具有特征参数。例如：偏荡幅度、周期、角速度、锚链张力、锚链方位、船首方向。目前，驾驶员无法获得大部分偏荡特征参数，只能依靠经验估计。如何准确实时获取偏荡运动参数是锚泊船安全监控和预警的前提。

随着捷联航姿系统的应用，实现了实时获取船舶姿态数据。偏荡运动中，船舶姿态直接影响船舶受风、流和浪的影响，此外，在判断船舶走锚的经验中，有这样一条“如果偏荡运动突然停止，船舶变成一舷受风，且风舷角在一段时间内保持不变，则可断定发生了走锚”，因此，分析偏荡运动中船舶姿态的变化十分有意义。

如何将大量的数据提供给驾驶员使用将直接影响驾驶员的判断。设计直观的可视化界面是很必要的，ECDIS平台是显示界面的基础。

4.问题解决思路

通过对主要问题的分析，得出以下解决思路：锚泊船安全监控和预警的前提是准确获取偏荡运动的特征参数，先分析各个参数获取方法，传统的锚泊监控中将锚位手工绘制在纸质海图上，隔一段时间，驾驶员将GPS船位标注在纸海图上，查看锚位。ECDIS具有显示海图的功能，可在ECDIS上标注锚位，通过锚位与实际船舶位置实时计算船舶与锚位之间距离，并绘制锚泊过程中，船舶轨迹，通过轨迹分析偏荡周期等参数。