航标灯器通信探讨

航标灯器通信探讨

张高峰

北海航海保障中心烟台航标处山东烟台264000

摘要：近年来，航标灯器智能化、网络化技术飞速发展，数字通信逐渐成为航标灯器的重要组成部分，作者结合航标实际工作经验简要回顾了我国航标灯器通信的发展历程，介绍了几种常用数据传输方式，分析了航标灯器通信的特点，以及各种通信方式在航标灯器通信中的适用性，并就航标灯器通信协议统一标准的必要性与可行性进行了探讨。

关键词：航标灯器；数字通信；问题探讨

航标灯器是目视航标的重要组成，其技术水平随着人类科学技术的进步而日益提高。航标科技工作者不断把社会科学技术新成果应用于航标灯器，从而推动了航标灯器技术水平的提高和管理维护方式的更新。特别是从上世纪八、九十年代开始，计算机技术和通信技术迅猛发展，并很快地渗透到了人类社会生产、生活的各个领域，电子设备通过数据通信和计算机技术结合，在许多领域大量实现了网络化控制与管理，航标灯器自然也不例外。进入新世纪后，国家加大了技术投入，以推动航标遥测遥控系统建设为主要形式促进航标技术进步和管理方式的变革，力图实现航标灯器的网络化管理，这使通信技术在航标灯器中的应用迅速扩大。各种通信技术在航标灯器通信中投入实际应用，带来了航标管理方式的变革。本文通过对航标灯器通信发展历程的回顾和对现状的分析，就相关技术问题进行了粗浅的探讨与分析，以期得到广大同仁的关注和进一步探究，从而促进航标灯器通信技术更好发展。

1、航标灯器通信的发展进程

航标灯器通信是利用通信技术将航标灯器的各项参数数据和有关信息传送到远端和从远端将控制信号传送到航标灯器，从而实现航标灯器的远程监测和控制。

从早期使用篝火发光、煤油发光和乙炔气体发光到航标灯器实现电子控制，及至上世纪七十年代，航标灯器的无线电遥测遥控技术，取得了可喜的进展；进入八十年代，我国在研制灯塔远距离监测系统中采用VHF高频电话作为数据传输手段；九十年代，天津海事局在研究灯塔遥测遥控技术中应用了卫星通信技术，在构建灯器通信网络、实现遥测遥控方面积累了大量经验。

进入21世纪后，交通部加大投入，探索建立了航标遥测遥控系统，并于2006年制定并颁布了《海区航标遥测遥控技术规范》，根据国内外航标技术发展的新趋势，大量技术先进的新型航标灯器涌现出来，这些灯器技术先进性的一个重要方面就是引入了数据传输技术，但是，数字通信技术在航标灯器的广泛应用同时也带来了一系列具体的技术问题。

2、几种常见通信方式的应用特点

（1）有线通信

有线通信是以电缆或光纤为传输介质的通信方式，它具有信号传输稳定可靠、通信速度快等优点。根据工作频段和传输速率要求不同，常用的有双绞线、同轴电缆、光缆等，不论应用哪一种电缆，其共同的特点是各通信终端所在的地理位置必须便于电缆的敷设和维护。对于那些安装在陆地，特别是靠近城市的航标上的灯器设备，有线通信是一个比较理想的方式，但是，绝大部分航标远离市区，甚至分布在孤岛或山顶，因此，无线通信最适合。

（2）无线通信

19世纪到20世纪，无线电通信技术得到了快速发展和广泛应用，固定的点对点的无线通信以及移动通信技术，为航标通信提供了多种便利的无线电通信技术手段。

目前我国比较常见的无线数字通信方式主要有：数传电台、微波通信、卫星通信和公众数字移动通信（包括GSM和CDMA等），它们应用特点各自不同。

卫星通信稳定可靠，覆盖范围广，但是需要安装专用终端设备，设备造价昂贵，投资大，数据传输业务费用也高。

公众数字移动通信是上世纪后期开始在我国发展和普及的，我国运行的公众移动通信网络主要有GSM和CDMA，经过近20年的发展，已经比较完善，普及面也迅速扩大，覆盖性能越来越好，交费价格越来越低，由于有成型的模块化终端设备，建设费用低，应用十分方便，建设投资少，用户不需要进行系统维护，因此是航标灯器比较理想的数据传输方式，特别是GSM的SMS和GPRS数据传输业务均能够满足航标灯器数据传输的需要，并且在全国范围内进行数据传输没有漫游费，已经广泛应用于社会许多领域。

目前3G、4G业务已经在全国普遍运营，从而为数据的无线传输提供了更加快速的通道。

3、航标灯器通信的特点

航标灯器是为船舶导航所设置，每一座航标的灯质通常是相对固定的，航标维护管理者通过远程数据传输所要实现的主要是及时掌握灯器运行技术状态，在航标设备发生异常时及时得到告警信息以便快速采取修复措施，必要时进行技术查询，或遥控灯器进行各种工作状态的转换和调整，完成灯器的定期检查试验。

根据数据传输所要完成的上述功能，航标灯器数据通信主要有以下几个特点：

（1）平时需要传输的数据量比较小；

（2）通信频度不高，只要灯器正常运行，勿需频繁地传输数据；

（3）通信即时性要求高，一旦设备发生故障，必须立即将告警信息发送到管理者；

（4）传输数据的内容要尽可能全面，以方便远程进行设备技术检查。

4、关于相关问题的讨论

（1）各种通信方式在航标灯器通信中的适用性

根据航标灯器通信的需求和各种通信方式的特点，从技术可行、应用方便和经济性等各个方面综合考虑，各种数据航标灯器比较适合的通信方式是GSM网络，其中包括SMS和GPRS两种通信方式。

（2）采用统一的通信协议是航标技术顺利发展的重要保证

通信协议是数字通信的基本问题。目前我们应用的许多灯器已经具备了数据通信接口，在建设航标遥测遥控系统过程中，它们本来可以直接接入通信网络，对各种功能实现全面的遥测遥控，但是由于灯器生产厂家各自为政，通信协议不统一，只能另外设立遥测遥控终端，增加了建设投资、降低了系统稳定度，而且实现的功能十分有限。从技术进步的长远考虑，新灯器必须具有完善可靠的数据通信能力，直接与遥测遥控网络连接，而要做到这一点，就必须统一通信协议。

MODBUS－RTU协议是应用于电子仪器上的一种通信协议，目前已经成为国际上主流的工业标准之一，因此可以作为我国航标数据通信的统一的通信协议。

统一我国航标灯器的通信协议，既可以解决目前各灯器开发厂家在通信协议上自成体系的混乱局面，同时又有利于提高航标灯器数据通信的科学性、可靠性，有利于我国航标灯器技术和航标管理技术的健康顺利发展。

（3）技术标准是统一航标灯器通信协议的有效途径

我国航标事业历经几十年的发展，已经形成了有关航标方面比较完备的技术标准体系，特别是2006年《航标遥测遥控技术规范》颁布后，对促进航标技术进步起到了良好的推动作用，但是，目前尚无灯器通信方面的标准规定，这是当前航标灯器产品通信协议不统一的根源所在。

从航标管理的角度讲，航标维护管理是全国统一的体系，随着科学技术的发展，全国航标监控管理通过通信网络实现一体化是必然趋势，如果没有统一的技术标准，难以便利地接入同一网络系统，因此，必须从统一规范最基本的航标灯器做起，把通信协议、通信设置、数据格式和信息地址等关系到航标技术协调发展的技术要素纳入航标灯器技术标准，并通过技术标准引导设备生产供应走上国际标准化的轨道。

结束语

航标灯器的数据通信是航标数字化技术发展带来的新问题，本文就这一问题进行了粗浅的分析和探讨，提出了统一通信协议标准的设想，旨在抛砖引玉，使航标技术发展得到更多关注，从而为我国航标技术的顺利发展创造更加有利的条件。

参考文献

[1]中华人民共和国海事局.中国航标史[M].广州：广州市新闻出版局.2000.5.

[2]张有光，林国钧，柳海燕.通信技术基础[M].北京：机械工业出版社.2006.7.

[3]刘家康译.数据通信[M].北京：人民邮电出版社.2005.1.