航海电子技术应用浅谈E—Navigation（E—航海）的应用与发展|上海羊羽卓进出口贸易有限公司

浅谈E—Navigation（E—航海）的应用与发展

一、前言

党的“十八大”提出，“提高海洋资源开发能力，坚决维护国家海洋权益，建设海洋强国”。在我国跃居为世界第二大经济体的背景下，建设海洋强国成为维护海洋权益的题中之义。随着国家沿海发展战略的不断深化，沿海经济建设和航运事业日益增进，港口及航道不断延伸拓展，港航企业腹地经济的辐射雄厚，航海保障的社会功能将更加重要。由于大型船舶的操纵和结构特性，E-Navigation系统的研究和建设，不仅关系到大型船舶的航行及安全，也关系到我国沿海港口经济建设和海洋强国战略的稳步推进。

二、E-Navigation概念的时代背景及发展历程

21世纪是海洋的世纪，海洋是国际贸易和运输的主要通道，是维护国家权益和国土安全的重要领域。随着人类海洋活动的日益频繁，航海技术发展日新月异。与此同时，作为信息化时代的重要标志，数字化技术已广泛应用到人类活动的各个方面，数字化航海技术随之迅速发展，GPS（全球定位系统）、BDS（北斗卫星导航系统）、AIS（船舶自动识别系统）、电子海图、无线电通信和计算机网络等现代技术在航海领域得以广泛应用，为船舶航行提供了更加安全可靠的服务保障。

然而，一个尴尬的现实是，这些为船舶和陆上用户服务的信息应用系统都“各自为营”，为航海带来便捷与精确度的同时，一定程度影响了导助航服务水平的进一步提升，也给航海人员增加了工作负担。国际海事组织（IMO）认为，越来越多的设备引入，使航海人员获得信息的负担大大增加，反而影响了航行安全和效率。

2005年，英国交通部基于对自身航标基础设施的考量和意识到海上导航领域缺乏协调的现状，最早提出了E-Navigation（E-航海）这个名词。E-Navigation另一次进入公众的视野里是在2005年11月吉隆坡召开的国际航标协会（IALA）“全球船舶跟踪”研讨会上。

2006年5月IMO海上安全委员会（MSC）第81次会议上，日本、马歇尔群岛、荷兰、挪威、新加坡、英国和美国联名向委员会提案，最终委員会通过了有关E-Navigation的新工作项目，从此它便成为IMO航行安全分委会通信工作组的一项课题。

2007年IMO NAV53次会议上，将“E—Navigation的发展战略”列为高优先议题，基本采纳了IALA提出的E-Navigation定义。MSC86批准E-Navigation战略实施协调工作计划，并列为2009—2012年期间NAV、COMSAR及STW分委会的联合工作任务。

2011年3月IMO无线电通信与搜救分委会（COMSAR）第 15 次会议上，E-Navigation工作组对挪威提交的通信组的工作报告（COMSAR15/11）文件进行了讨论，在标准、组织和资金等方面，针对存在的问题提出更有效和切合实际的方案。

世界发达国家此后相继开展了E-Navigation战略研究和系统开发等相关工作。作为IMO、IALA、IHO（国际海道测量组织）等国际组织的成员国，我国一直密切关注并积极跟踪国际E-Navigation发展的最新成果。自党的“十八大”提出海洋强国战略以来，我国加大了E-航海研究应用步伐，目前，天津港、洋山港等港口E-航海试点建设已取得初步成效。

三、E-Navigation概念内涵

根据IMO相关文件，E-Navigation是指通过电子的方式，整合现有的和新的导航设备，特别是电子设备，在船上和岸上收集、综合、交换、显示和分析海事信息，以增强船舶泊位到泊位的全程航行能力，增强相应的海上服务、安全和保安能力，以及海洋环境保护的能力，更好地保护海洋环境，提高航行安全和效率。

E-Navigation并不是一种新的技术，而是一个概念，一个框架，可以理解为一个平台。在这个平台上，船舶自动识别系统（AIS）、电子海图显示和信息系统（ECDIS）、综合驾驶台系统（IBS）和综合航行系统（INS）、自动雷达标绘（ARPA）、无线电及卫星导航系统、船舶远程识别和跟踪（LRIT）、船舶交通管理系统（VTS）、无线数字数据通讯网络和全球海上遇险和安全系统（GMDSS）等都将融入。另外，IMO的E-Navigation战略，可以理解为一个全球范围的海上信息化合作战略（如下图），其目的就是为了促进各国在海上信息和数据之间的交换，在统一架构和技术标准的前提下，消除技术障碍和壁垒，最终达到增强海上安全，提高海上保安、环境保护和海上搜救能力。

总之，E-Navigation实质上是将海事相关信息进行协调、收集、集合、交换及显示的一个过程，它是一个全方位的综合系统平台，一个把现有和将有的航海系统全面融和的平台，一个不断发展的、动态的概念。它将从根本上解决现有导航、通信和助航技术的独立性，减轻值班驾驶员的负担，减少日益增多的船载设备配置，统一船岸通导设备的标准，提高用户的使用效率，提高船舶和海事管理机构之间交换信息量，杜绝船员不常用技能的退化等多方面的问题，促进海上导航系统的协调一致，支持用户需求引导的岸基服务目标实现，从而开创一种新的技术手段和航海环境，极大提高航行的安全性和营运效益，实现“航行更安全，海洋更清洁”。

四、E-Navigation架构组成

前面我们已从IALA的阐述中了解到，E-Navigation是通过电子手段协调船舶和岸上航海信息的采集、整合、交换、展示和分析，以增强船舶泊位到泊位的导航和相关服务，以保障海上航行安全、安保和保护海上环境，从而促进水上航运高效、安全的进行。IALA还指出了E-Navigation系统架构建设必须用户需求为指导，主要组成包括船、岸系统以及导航与通信基础设施。

E-Navigation系统架构具体为：

1.船基系统以船载导航系统为核心，该系统集成船上各种传感器（包括所有驾驶台、船舱、机舱的传感器），以采集各种船舶实时的航行信息。船基系统的核心要素包括：AIS、GMDSS、GNSSD陆上导航系统/无线电导航系统、移动蜂窝通信、声音识别、CCTV、便携式导航单元、辅助靠泊、虚拟航标、水文气象等传感器和减少人为错误的分析与预警能力。船基系统在航行过程中应能够鼓励船员积极参与，防止船员注意力分散，并减轻船员工作负荷。

2.E-Navigation岸基系统应集成所有可用的岸基船舶交通管理（VTS）和相关服务系统，以便于岸基操作人员理解和使用的方式提供、交换和传输各种信息数据，从而保证船舶航行安全、提高营运效率。

3.导航与通信基础设施应满足管理部门和船舶之间信息的无缝传输，网络覆盖船舶之间、船岸之间和岸上主管部门或其他相关公司企业之间。对E-Navigation用户而言，只需要关心在信息域获得的信息是否满足自己需要，而不需要知道这些信息具体来源于哪个具体的技术服务子系统或哪个设备；而对E-Navigation系统而言，则需要在数据域执行用户各种业务数据请求，从不同的技术服务子系统中获取数据，并以标准的数据格式、适当的展现形式提供给用户，从而满足用户需求。

因此，E-Navigation系統技术架构站在信息化服务的制高点，以“智能化”为指导原则，是船舶通信导航的“云”。它集成所有相关海上技术服务系统，按照统一的业务模型和数据进行传输。最终实现用户按需获取数据、隐藏数据来源和通信方式的智能化服务保障体系，实现简捷而有效的船船、船岸、岸船和岸岸之间的通讯，提高海上交通效率和港口风险管理，有助于航标最佳组合，提高船舶和岸上对环境的知晓，扩展VTS的性能减少信息过载，不产生附加的工作量，适应值班驾驶员需要改变。

下图为E-Navigatione简单框架示意图：

五、E-Navigatione发展前景

E-Navigatione项目落地后，能进一步提高中国海事沿海水域监管能力、海上安保能力和信息服务覆盖面，不断提升沿海航海保障的安全性、可靠性、运输效率和集成性，加强船舶航行安全、提高航运效率，促进海洋环境的保护。伴随着E-Navigatione战略的深入，船舶驾驶人员提高了参与交通安全的主动性，降低了劳动强度；港航企业能够未雨绸缪，合理规划生产作业；海事管理部门科学疏港，能够确保合理的船舶密度，维护航行秩序；船公司通过确定船舶的精准位置和航速、航向等具体信息，能够进一步安排运营生产。

我国正在大力发展沿海区域经济和海洋经济，海洋开发活动持续繁荣，海洋环境保护任务日益艰巨。E-Navigatione技术的出现，将开创一种新的技术手段和航海环境，极大提高航行的安全性和营运效益，实现“航行更安全，海洋更清洁”。

来源：科学与财富2018年10期

古代航海黑科技，是真的“黑”！

“愿乘长风破万里浪”

海洋自古以来的神秘感

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卫星导航定位、电子海图、无线电

现代航海科技的发展

让逐梦深蓝触手可及

那么，之前

人们是怎样去认识海洋的呢？

今天就让我们

一起来看看古代中国航海黑科技吧

水密隔舱

水密隔舱，通俗地讲，就是采用隔舱板将舟船整个大的船舱隔断成若干个相互密闭的舱室，即使某几个舱室破损进水，水流也不会在大船舱之间流动，能够使船舶保持一定的浮力和稳定性，降低立即沉船的危险。同时，隔舱板起到横向支撑梁的作用，增强了船舶的稳固性。

水密隔舱技术的出现可以追溯到我国的晋代，据说，当时农民起义的领导人卢循在剖竹子的时候，突发奇想将竹子的结构与造船联系在一起，发明了一种称作“八艚舰”的船舶，即将船舱分割成九个舱室，这被称为水密隔舱的鼻祖。唐宋时期，水密隔舱技术被广泛运用于船舶建造中。明代，水密隔舱技术随着郑和船队七次远航传入海外各国，逐渐被世界各地造船家所吸取。

指南针

指南针最初的版本被称为“司南”，由青铜和磁勺组成，磁勺放在平滑的青铜盘中心，勺柄会指向南方。但“司南”并不便于携带，并没有得到广泛运用。后来古人将铁片磨成针，磁化其中一头，使其漂浮在水面上或者用蚕丝悬挂在没有风的地方，保证磁针可以旋转自如，也可以准确指示南方，指南针才正式问世。

最早记载指南针在航海上应用的是北宋的《萍州可谈》(1119)，书中讲到：“舟师识地理，夜则观星，昼则观日，阴晦观指南针”。南宋时，《诸蕃志》书中记载海船昼夜使用指南针导航。到元代时已用指南针来确定航海路线，称为针路。也出现了在指南针下加上有24个方位的指示盘，把指南针和指示盘合称罗盘，也称罗经盘。明朝初年，航海家郑和带领的远航船队使用的航海图就包括指南针罗盘导航的针路图和天文导航的过洋牵星图。明清两代的海船尾部已设有专放罗盘指南针的针房。

船舵

舵是船舶的重要操纵设备，附设在船体外，利用航行时水流在其操纵面上的作用力来工作，是控制船舶航向的装置。

我国是世界上最早发明舵的国家。古代航行早期，船桨分为两种，分别用来划行和控制方向，其中控制方向的就被称为舵桨。舵桨的位置在演变过程中由船舷移至船尾中央，操作方法由划动转变为不离开水面的左右摆动，桨叶面积逐渐增大，最终成舵。1955年广州东汉墓出土的陶船模型设有船尾舵，反映了桨的演变。东汉许慎所著《说文解字》和刘熙所著《释名》等，对舵都有解释，说明舵的应用在当时已相当普遍。唐、宋时代船尾舵日臻完善和成熟，出现平衡舵、垂直舵等各种形式。