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摘要：
為解決現行航標遙測遙控系統運行使用中的通信問題，實現對離岸較遠、移動數據信號無法覆蓋區域航標的運行狀態進行實時監控，設計基于北斗衛星短報文通信方式架設的航標遙測遙控硬件結構和軟件控制系統，提升沿海航標維護管理能力。
關鍵詞：
港口；北斗衛星；航標；遙測遙控
0引言
近年來，隨著我國海運規模不斷擴大，海上通航安全的重要性日益凸顯，對航海保障工作也提出了更高的要求。隨著物聯網技術的高速發展，航標遙測遙控系統在航標管理維護工作中發揮著重要的作用。目前，北方海區航標遙測遙控系統已在近海海域得到廣泛使用，可以實現港域航標的有效管理。這些監測系統多采用GPS（全球定位系統）和GPRS/GSM（通信分組無線服務/蜂窩無線通信）技術實現對航標的精確定位及信息傳輸，但是受到GPRS信號覆蓋范圍小的限制，尤其是渤海灣內沿海港口大部分為人工疏浚航道，航槽狹長且離岸距離遠，無法實現對遠離陸地航標設施的遙測遙控。《北海航海保障中心發展戰略（2013—2020）》中明確提出“到2020年，全面建成布局科學合理、功能配套完善、裝備先進適用、運轉協調規范、應急響應及時、服務可靠高效的綜合航海保障體系，基本實現航海保障現代化，形成沿海全時域、多維化的綜合保障能力，滿足船舶航行安全和經濟社會發展需要”的戰略目標。因此，進一步提升航標管理維護效率，推進衛星導航應用，構建從遠海到近岸層級遞進的立體助航網絡，成為航標管理單位的重點工作之一。
1航標遙測遙控系統發展現狀
航標遙測遙控技術是“數字航標”建設的核心技術之一。航標遙測遙控系統的建設對于轉變傳統航標管理模式，提高航標管理質量，提升航標社會公共服務能力，都具有十分重要的意義。航標遙測遙控主要應用于航標燈器的監控、供電設備的自動控制和航標工作狀態報警等方面。可采用的監測、控制設備包括遙控終端（RTU）、可編程控制器（PLC）等，可實現數據通信的設備包括數傳電臺、蜂窩電話（NMT）、衛星通信、無線通信和有線電話等。歐美航運大國在20世紀90年代初利用電子和通信技術建立航標遙測遙控系統，為航運業提供了高效服務。我國于2000年開始航標遙測遙控系統的研究工作，目前處于研究的初級階段，許多技術問題尚未解決，尤其是北方海區渤海灣沿海人工疏浚航道中離岸較遠航標遙測遙控數據通信問題成為遙測遙控系統推廣使用的瓶頸，例如：天津港25萬噸級航道里程22+000以東、黃驊港綜合港區20萬噸級航道里程20+000以東和渤海灣中部部分孤立危險物燈浮標等，遙測遙控終端無法依靠傳統移動通信技術實現數據傳輸。
2北斗衛星通信技術的應用前景
我國自主研發的北斗衛星通信系統（BeidouNavigationSatelliteSystem）是一個分階段演進的衛星系統，提供定位、集團用戶管理和精密授時服務，不僅可以提供精確定位、導航和授時，還具有雙向短報文通信功能，其衛星信號已實現我國全部和亞太大部分地區的無縫覆蓋，可以實現GPRS信號覆蓋不到區域的數據傳輸，完全滿足航標遙測遙控系統對偏遠航標的遠程測控管理需求。[1]
3設計原理
利用北斗衛星通信系統實現的航標遙測遙控系統同其他遙測遙控系統設計原理類似，均由航標運行信息監控平臺和航標遙測遙控終端組成。終端上安裝的信息檢測裝置可以檢測航標燈的工作狀況，將采集的終端數據及指令執行結果封裝后，通過北斗衛星通信模塊發送到北斗衛星網絡中，網絡將數據轉發到北斗MQ服務器，北斗MQ服務器解碼信息后將數據發送到MQSocket數據服務器，經過信息過濾，數據被保存到數據庫中，數據處理服務器會定期檢測收到的航標終端返回信息，并對數據進行有效性處理，再將數據保存到數據庫中，以供應用服務器調用整合，并將最終結果展示給終端用戶。用戶也可通過基于應用服務器提供的Web界面，對指定航標終端發送遙測遙控數據，指令通過數據處理服務器過濾編碼后保存于數據庫中，MQSocket數據服務器實時監控數據庫中待發送指令，發現新的指令后MQSocket數據服務器將遙測遙控數據重新封裝，并通過指定端口發送到北斗MQ服務器，北斗MQ服務器將信息轉發到北斗衛星通信網絡中，數據到達航標終端后，航標終端解碼并執行相關指令。[2]
4系統設計方案
4.1系統架構
航標遙測遙控系統具有復雜的系統功能，包含高帶寬接入、高性能的軟/硬件平臺、網絡平臺和安全可靠機房環境等一系列軟硬件措施，涉及網絡與系統管理、服務器系統、數據存儲體系、應用軟件及自動檢測與控制等多方面的技術。[3]利用北斗衛星通信技術的航標遙測遙控系統采用SAN架構為核心的互聯方式。
4.2通信網關子系統
4.2.1與航標終端數據通信
通過北斗衛星通信網絡與航標終端進行交互，接收航標終端上報數據信息，并依據系統定義的數據傳輸通信協議驗證信息有效性（由于可能接收到不完整的信息，必須對信息進行拆包、組包操作，保證傳遞給應用程序的信息完整可靠），并將監控端下發的各種指令實時傳遞給航標終端。
4.2.2與應用程序通信
系統在接收針對航標終端的遙測遙控信息時，首先將信息緩存在北斗通信服務器收發緩存隊列中，系統提供應用程序的通信接口，通過該接口將航標終端上傳的完整信息傳遞給后臺應用程序，并將遙控的相關信息傳遞到北斗服務器發送隊列中，通過北斗網絡發送到相應的航標終端。
4.2.3與Web服務程序通信
提供與Web程序人機交互界面接口，可以接收Web程序下發給航標終端的信息和航標終端的反饋信息，并選擇相應的通道直觀地展示給用戶。
4.3系統結構
系統中北斗通信模塊主要負責與北斗通信系統進行信息轉換，提取北斗通信系統接收的航標終端信息，將Web服務接口發送的遙控指令放入北斗通信系統所對應的通道隊列待發送。
5結語
隨著北斗二代導航系統進入實際應用階段，研究和應用基于北斗二代通信技術的航標遙測遙控終端設備將被提到各航標管理單位的計劃日程。基于北斗衛星通信的航標遙控遙測單元的設計可以有效豐富航道安全監測信息的傳輸途徑，對于遠離海岸航標的智能化管理和信息采集具有重要意義。
作者：呂英龍 王劍 單位：北海航海保障中心天津航標處
參考文獻
[1]周立,趙新生,王繼剛,等.北斗系統在海上智能交通安全系統中應用研究[J].導航定位學報,2015(6):32-33.
[2]王翔,葉引,彭國均.航海保障事業中對使用北斗衛星導航系統的探索[J].高新技術產業發展,2014(14):17-19.
[3]王萬昭,王惠良,和志強.基于北斗導航系統的航標遙控遙測單元設計[J].河北工業科技,2014(3):25-26