张靖悦，刘桂娟
（中交第一航务工程勘察设计院有限公司，天津 300222）
摘要：VTS系统雷达站的选址在地点受限制的情况下对全系统能否充分发挥效能有决定的影响。本文结合黄骅港综合港区新建雷达站工程的实例，有针对性地采用其他信息采集手段，解决狭长航道远端监控盲区的问题，使VTS系统效能最大化，可为其他类似工程设计提供参考。
关键词：VTS系统；雷达站；监控盲区；覆盖
在沿海VTS系统中可以采用建立多个子站相互覆盖盲区，但雷达站的选址在选址余地较小的情况下，为确保整个VTS系统功能充分发挥，可以有针对性的考虑VTS工程中的其他外界信息采集手段，如：可以利用雷达、CCTV监控（闭路电视监控系统）、AIS（船舶自动识别系统）等弥补雷达性能不足，使雷达站的使用性能得到最大化发挥。
本文结合工程实例，对黄骅港综合港区雷达站应用辅助手段，弥补狭长航道远端监控盲区的问题，完善海事监管部门外界监控的信息获取手段，对覆盖水域实时、可视化监控，为进出港船舶提供导助航服务，保障综合港区水上通航安全，提高航道通航效率。
黄骅港地处我国沿海北部，是河北省渤海湾西南岸重要地区性港口。目前，综合港区已建设通用泊位、多用途泊位，20万t级矿石进口泊位已进入试运行阶段，同时配套建设的20万t级航道工程已临时通航。而沧州海事部门目前唯一的一座雷达站—煤炭港区雷达站，因当时条件所限，站址位于航道末端，随着港口的建设和发展，港区码头泊位高耸装卸设备增多，对雷达信号造成遮挡，同时雷达站所处位置与航道交角小，不能满足目标分辨力和定位精度的要求，对20万t航道远端监控能力不足。且现有雷达天线和收发机已连续运行13年，即将进入报废阶段。而待建的南排河雷达站距黄骅港约13 n mile，主要目的是为了覆盖南排河水域主要航道及其附近水域，但仍然无法满足综合港区配套建设的20万t航道的最远端。
在此背景下，配合综合港区的建设，按照黄骅港VTS系统总体规划，对船舶交通管理系统进行扩容，在综合港区新建雷达站一座，有效覆盖大部分主体港池，进出港航道和港外水域；并与港区已建设雷达站（煤炭港区雷达站）、待建雷达站（南排河雷达站）对管辖区水域连续重叠覆盖；综合港区雷达监管探测范围进一步扩大，满足海事部门对黄骅港区主航道和锚地等水域的监控要求。
2.1 站址选址原则
雷达站站址选址需根据下列因素选择：
1）确保管理水域的有效覆盖，对主要通航航道、锚地、禁航区等应具有良好的覆盖。
2）确保监测范围内视野宽广、开阔，在监视方向上无视线遮挡；充分利用地形、地势，站址高度适当，保证雷达对覆盖水域内目标的检测能力。
3）保证雷达的使用性能、技术性能等各种参数的有效利用，确保重点管理水域具有较高的目标分辨力和定位精度。
4）充分考虑通信条件，确保雷达站信息的有效传输。
5）选择交通较为便捷，周围生活条件较完善的区域，以便后期维护管理。
6）选择具备用地手续以及路、水、电、通信等建设条件较完善的区域。
2.2 站址局限性
图1 黄骅港规划航道锚地示意
由于黄骅港港区为围填造陆形成，地势平坦，海拔较低，且港区配套建设的20万t级航道是在10万t级航道基础上的扩建工程，航道有效宽度仅250 m，全长56.8 km，航道过于狭长；航道起点与港区规划建设20万t锚地已经延伸至曹妃甸港区水域，但沧州海事需掌握船舶由外海驶入20万t航道的动态信息。为了获取更大的通视距离，必将使用架设雷达天线的塔体高度过高，而雷达的实际作用距离不足，给雷达站选址带来很大难度。
对站址的选择应充分考虑到雷达作用距离和长航道对雷达定位精度的要求。根据综合港区建设工程现状，工程投资，以及港口规划布局和实施进度，通过现场踏勘，选定新建雷达站位于矿石码头作业区后方，南疏港一路与煤炭港区防波堤之间，距离矿石码头一期工程约1.4 km，距煤炭港区雷达站约8 n mile，距拟建南排河雷达站约13 n mile。
由于新建雷达站需要覆盖20万t主航道，适当兼顾20万t锚地。黄骅港20万t级航道长度约 56.8 km，现有VTS系统雷达监测覆盖范围是以煤码头雷达站为圆心，半径28 n mile的水域范围，航道起点至航道起点之间的航道段和规划20万t级散货船锚地均已超出此监管范围。雷达站建设需结合辅助手段，弥补黄骅港雷达系统对20万t航道远端、锚地的监控不足和盲区问题。
图2 新建雷达站位置示意
为了实现对综合港区主航道、港外水域主要锚地的有效监管，基于新建雷达站站址情况下，利用以下3种信息采集手段对雷达作用进行补充。
3.1 单向引入曹妃甸雷达信号数据
综合港区配套建设20万t级航道起点以及规划建设的20万t锚地已经延伸至曹妃甸港区水域南部，沧州海事需要监视跟踪船舶由外海驶入20万t级航道的动态信息，而能够满足大型船舶锚地布设水深的区域主要集中在曹妃甸港区VTS系统监管范围内，为此考虑引入曹妃甸港区雷达信号。目前曹妃甸港区海事VTS系统，系统建有2座雷达站，分别是矿石码头雷达站和煤码头起步雷达站。其中位于煤码头起步工程的雷达站设备日常工作采用中脉冲发射，对万吨级以上船舶探测距离高达 20 n mile以上，可与本工程新建雷达站在20万t级航道远端区形成覆盖衔接，为引入曹妃甸雷达信号提供了条件。
这样在曹妃甸煤码头起步工程雷达站内增加雷达数据处理器，经系统内网，将其雷达信号数据接入至沧州VTS中心进行综合处理，雷达目标的录取区设定为黄骅港20万t航道出入口附近，弥补黄骅港雷达系统对20万t级航道远端及附近水域船舶动态监控不足和盲区问题。并且不会对曹妃甸VTS中心雷达目标的显示和操作有任何影响。
图3 新建雷达、曹妃甸港雷达覆盖
3.2 引入AIS信号数据
新建雷达站能满足对外海6#锚地的监视能力要求，锚地内雷达的定位精度均小于200 m，完全能满足该锚地水域船舶的助航能力；雷达的方位分辨力和方位定位精度对于航道内的船舶大约只能满足距雷达站点约10 n mile之内范围，之外区域通过引入AIS信息对盲区内船舶在电子海图上定位，弥补雷达的作用。黄骅港现有VTS系统中已接入天津AIS中心信号，AIS信息丰富，能自动连续地提供船舶动态和静态信息，具有覆盖范围大、定位精度高的特点，通过与雷达信号融合，更全面、更准确的掌握船舶动态，协助系统跟踪目标，进一步提高VTS系统分辨力和定位精度。
3.3 CCTV系统弥补监控盲区
建设航道级监控CCTV系统，监控距离在5 000 m左右，一台向内监视泊位和港池水域，一台向外监控航道，加强对现场的直观掌握。且目前各码头已实现CCTV监控系统的全覆盖，远期随着港区规模进一步扩大，港池突堤海事支持系统的建设，在VTS系统中与雷达相结合，充分发挥船舶识别、对内航道区域可视监控。
在雷达站的选址及相关论证过程中，不可避免的存在覆盖盲区。除了采用雷达为主要探测方式外，充分发挥AIS系统、CCTV信息采集手段，以弥补跟踪船舶动态，通过多传感器数据处理融合技术，实现多雷达设备目标录取跟踪和AIS获取船舶动态信息的融合，并集成到VTS雷达信息显示系统中，进一步提高了船舶管理能力和助航服务水平。
设计中应充分与海事部门沟通，针对覆盖范围指标进行细化，不仅需对该港区VTS系统设计、建设情况和监管范围进行全面了解，掌握该港区内重点航道特点，具体情况具体分析，同时需对邻近海域已建设，规划建设VTS系统进行全局的规划把握，分区域监控管理，采用建立多个子雷达站，实现海事管辖区域沿海水域的连续交叠覆盖，以解决因雷达站位置不理想造成的遗憾。通过各海事机构的组织协调，将VTS系统信息有机整合在一起，达到信息资源共享，使VTS监管功能更加齐全、手段更加完善。此项目中多种信息采集手段的利用，对更好地扩大黄骅港综合港区VTS监控范围，发挥VTS海事监控作用有一定启示，对今后类似工程起到借鉴作用。
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Zhang Jingyue, Liu Guijuan
(CCCC First Harbor Consultants Co., Ltd., Tianjin 300222, China)
Abstract：The restriction of site selection of VTS radar station has a decisive influence on the function of VTS system. Based on the newly-built radar station at the comprehensive harbor of Huanghua port, other data collection means is pertinently adopted to solve the monitoring of blind zone at far end of long and narrow channel, and maximize the function of VTS system. The research results will provide a reference for similar projects.
Key words：VTS system; radar station; blind zone against monitoring; coverage
中图分类号：TN957
文献标志码：A
文章编号：1004-9592（2017）03-0077-03
DOI: 10.16403/j.cnki.ggjs20170321
收稿日期：2017-03-22
作者简介：张靖悦（1984-），女，工程师，主要从事港口通信工程、弱电工程设计工作。
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