CC BY
195
Выпуск 2
УДК 656.61.052:621.396 А. И. Зайцев,
канд. техн. наук, СПГУВК;
С. В. Рудых
канд. техн. наук, СПГУВК;
А. А. Сикарев,
д-р техн. наук, профессор, СПГУВК
ПЕРСПЕКТИВЫ ВНЕДРЕНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ МАЛОМЕРНОГО ФЛОТА НА МОРСКИХ АКВАТОРИЯХ (НА ПРИМЕРЕ ЧЕРНОМОРСКОГО ПОБЕРЕЖЬЯ РОССИИ)
PROSPECTS OF INTRODUCTION OF THE AUTOMATED CONTROL SYSTEM OF MOVEMENT OF SMALL SIZE FLEET ON SEA WATER AREAS (ON EXAMPLE OF THE BLACK SEA COAST OF RUSSIA)
Вопросы безопасности мореплавания, повышения эффективности водного транспорта, охраны гидросооружений и акваторий портов и терминалов от угрозы террористических атак, а также максимальной экологической безопасности остро стоят во всем мире. В настоящей статье анализируется необходимость внедрения АСУДМФ на Черноморском побережье Северного Кавказа.
Issues of safety navigation, increase of efficiency of a water transport, protection of hydro constructions and water areas ofports and terminals from threat of terrorist attacks, and also the maximum ecological safety stand sharply all over the world. In the present article necessity of introduction of “Automated control system of movement of small size fleet” at the Black Sea coast of the North Caucasus is analyzed.
Ключевые слова: АСУ ДМФ, СУДС, АИС, маломерный флот.
Key words: ACS MSF, VTS, AIS, small size fleet.
ОДНИМ из лидеров в области внедрения систем морской безопасности, управления движением судов, оборудования антикризисных центров, а также охраны водной акватории является порт Новороссийск. Это один из крупнейших российских транспортных объектов, располагается в Цемесской бухте Черного моря у северной части Кавказского побережья. Бухта образована Суджукской косой и мысом Дооб (рис. 1). Ее длина 8 миль, ширина у входа 5 миль, в средней части 2,5 мили.
Для повышения безопасности мореплавания вдоль кавказского побережья Черного моря в порту Новороссийск установлена система управления движением судов (СУДС). Система сертифицирована Министерством транспорта РФ на соответствие требованиям, предъявляемым к СУДС высшей категории. Зона действия СУДС порта Новороссийск показана на рис. 2.
Рис. 1. Цемесская бухта
В состав комплекса СУДС порта Новороссийск входит программное обеспечение, аппаратные средства, дублированные береговые радары, радарные процессоры, радиорелейное оборудование для связи с удаленными радиотехническими постами, АИС, система видеонаблюдения, сетевое и каналообразующее оборудование.
Установленная система документирования и регистрации радарного видео, треков целей, сигналов тревоги, системных сообщений позволяет синхронно с радиопереговорами вести запись информации для дальнейшего анализа сложных ситуаций на море и предъявления обоснованных претензий виновной стороне в случае аварийных ситуаций.
Рис. 2. Зона действия СУДС порта Новороссийск
Каждый из постов оборудован дублированной радиолокационной станцией с 18-футовой антенной (рис. 3), программно управляемой ТВ-камерой СУДС, радиорелейным и сетевым оборудованием, аппаратным контейнером с подсистемами жизнеобеспечения и подсистемой дистанционного мониторинга технологического оборудования. Камеры, установленные на постах в составе оборудования СУДС, расширили зону видеонаблюдения. Центр СУДС оснащен системой защиты информации от несанкционированного доступа и сервером экспорта данных СУДС для сторонних клиентов. Радиолокационные станции автоматически обнаруживают цели за 15-20 миль до подхода к порту. Компьютерное устройство системы высчитывает их скорость и направление движения (эти параметры отображаются на экране дисплея и цифровом табло центра СУДС), далее автоматически производится вычисление пеленга, дистанции до любой точки от этой цели, географические координаты судна. Подобный расчет может производиться для 200 целей одновременно. В случае если параметры цели показывают развитие аварийной ситуации, компьютер предупредит оператора об этом заблаговременно и покажет, в какой точке и через какое время это может произойти. Затем эта информация передается судам, находящимся в зоне СУДС.
Кроме этого, СУДС помогает решать многие основные функции, возложенные действующими нормативно-правовыми актами на администрации морских портов (АМП), такие как организация спасения людей и судов в границах акваторий морских портов; предупреждение чрезвычайных ситуаций в морских портах и участие в организации работ по ликвидации последствий таких ситуаций; обеспечение контроля за перемещением судов и плавсредств на акваториях морских
Выпуск 2
Выпуск 2
портов и за соблюдением режима плавания в районах с особым режимом плавания или запретных для плавания, а также ряд других функций, неразрывно связанных с необходимостью иметь возможность быстро и достоверно определять местоположение объектов, находящихся в чрезвычайной ситуации на море, или сил и средств, привлекаемых к оказанию им помощи.
Рис. 3. СУДС порта Новороссийск
Отметим, что в соответствии с международными конвенциями основная часть флота оборудована различными системами позиционирования и контроля местоположения. Крупные порты оборудованы системами управления движением судов посредством радиолокационного слежения и системами АИС. Однако есть группы судов, не подпадающих под действия регламентирующих документов. Во-первых, это суда портового флота: буксиры, рейдовые катера, плавкраны, баржи, снабженцы, завозчики, нефтемусоросборщики, водолазные катера и прочий флот. Во-вторых, весь маломерный флот остается за рамками действия настоящих правил и «выпадает» из общей схемы слежения за перемещением судов и контроля над ними. Только по порту Анапа и пункту Большой Утриш за 2010 г. маломерных судов, перевозящих пассажиров, зарегистрировано более 30 единиц (перевозится около 70 тыс. пассажиров в год), по порту Геленджик — до 60 пассажирских судов (перевозится около 170 тыс. пассажиров в год).
В октябре 2011 г. в Новороссийске открылся комплекс по обслуживанию, ремонту, зимнему хранению коммерческих и частных судов, яхт и катамаранов «Алексино порт Марина» (рис. 4). Технические и производственные мощности комплекса позволяют производить подъем судов водоизмещением до 160 т и длиной до 35 м. Дополнительно в защищенной акватории комплекса возможен временный отстой судов портового флота для смены экипажей, пополнения запасов судового снабжения, воды. Учитывая географическое расположение комплекса, работы по обслуживанию и ремонту судов, парусных и моторных яхт, катамаранов фактически можно производить круглый год, тем самым обеспечивая бесперебойную эксплуатацию судов портового флота, базирующихся в Азово-Черноморском бассейне.
Кроме того, в летнее время в акватории Цемесской бухты с различной периодичностью курсируют около 5 тыс. частных катеров, яхт и других плавсредств.
Следует учесть, что из-за изменений в законодательстве РФ о морских судах и возможности
захода круизных лайнеров в наши порты в Краснодарском крае начнет активно развиваться яхтенный туризм. В настоящее время обсуждается возможность за короткое время создать в крае морскую инфраструктуру.
Рис. 4. Место расположения «Алексино порт Марина»
В условиях интенсивного движения с участием маломерных судов по ряду чисто технических причин и эксплуатационных ограничений существующих систем доступная точность портовой инфраструктуры не позволяет своевременно реагировать на вводные данные. Конечно, активная экспансия системы высокоточного мониторинга на основе технологий ГЛОНАСС — это возможность в том числе и контроля движения маломерных судов на акваториях морских портов. Только за 2009 г. в зоне ответственности АМП Новороссийск на акваториях морских портов Новороссийск, Анапа, Геленджик зафиксировано более 30 нарушений различного характера, допущенных при плавании маломерного флота. В 670-м районе порта Новороссийск (морской нефтяной терминал), где установлены два выносных причальных супербуя, несмотря на действующие ограничения плавания и выделение специального коридора, зафиксированы десятки случаев несанкционированного захода прогулочных яхт и катеров с опасным приближением к технологическому оборудованию. Имеют место случаи несанкционированного погружения (в том числе любительский дайвинг), заход малых рыболовецких судов на судоходные фарватеры и самовольная швартовка к плавучим средствам навигационного оборудования (СНО). Обозначенные проблемы требуют оперативного вмешательства. Задачи по обеспечению безопасности маломерного флота, внедрению спутниковой навигации, повышению эффективности управления движением маломерного флота, уровня безопасности перевозки пассажиров нашли отражение в Постановлении Правительства Российской Федерации от 25 августа 2008 г. № 641 «Об оснащении транспортных технических средств и систем аппаратурой спутниковой навигации ГЛОНАСС/GPS». В ФГУ
Выпуск 2
«АМП Новороссийск» ведется проработка вопросов безопасности плавания маломерных судов и их перспективных решений.
В данном случае эффективным и надежным средством обеспечения безопасности плавания маломерных судов вполне может стать Автоматизированная система управления движением судов маломерного флота (АСУ ДМФ) (рис. 5). Приоритетная задача АСУ ДМФ — мониторинг малых судов и контроль за их перемещением.
АСУ ДМФ предоставляет достоверную и актуальную информацию о состоянии транспортных объектов в режиме реального времени, что повышает эффективность системы и процессов управления. АСУ ДМФ базируется на широких возможностях и может быть адаптирована под конкретные цели и задачи, масштабы и специфику транспортного процесса.
На основе технологической платформы АСУ ДМФ в порту Новороссийск можно реализовать аппаратно-программный комплекс тотального контроля водного пространства в пределах зоны действия системы как фундамента системы безопасности современного водно-транспортного комплекса.
Оператор информационно-диспетчерской службы (ИДС) на базе АСУ ДМФ может задействовать оптимальные ресурсы в каждой конкретной ситуации и эффективно контролировать как процессы судоходства, так и аварийные ситуации. Гибкость построения системы контроля за плаванием маломерных судов на основе АСУ ДМФ позволяет интегрировать ее в любые существующие глобальные системы связи и передачи данных, совмещать с любым программным обеспечением, включая базы данных, и объектовым оборудованием.
2
к
с
В
160]
Рис. 5. Структурная схема АСУ ДМФ
Уже сейчас научно-технический прогресс в области средств навигации, связи и коммуникации позволяет прогнозировать мощное развитие инфокоммуникационных технологий, и в ближайшее время в АСУ ДМФ будут внедрены интеллектуальные сенсоры-камеры, радары и лазеры. С помощью подобных датчиков на современных катерах и яхтах будут работать адаптивные по-
луавтоматические системы контроля движения. В перспективе — взаимодействие с электронной картографией. В отличие от уже существующих систем, где плавсредства используют только собственные датчики, в АСУ ДМФ суда с необходимой дискретностью смогут обмениваться данными через центральную базу. В результате судоводители смогут представлять картину навигационной обстановки более полно. И как результат — повышение уровня безопасности плавания. Достаточно установить вдоль побережья и на островах сеть приемопередатчиков в составе Региональной АСУ ДМФ (РАСУ ДМФ). С их помощью тысячи маломерных судов узнают о прогнозах погоды, режимах и условиях плавания, приливах-отливах, изменениях в навигационной обстановке, наличии мест у причалов и на рейдовых стоянках.
Без сомнения, спутниковые системы, РЛС, УКВ, транкинговая связь и АИС являются катализаторами развития данных технологий. Основой любой из этих подсистем является ее математическое обеспечение для расчета зоны экспансии и радиуса дальности действия. Это помогает провести оптимизацию топологии построения АСУ ДМФ.
Для базовых станций АИС оптимальный радиус зоны действия базовой станции АИС находится из уравнения:
Д£=“в|&.(*)^„Д (1)
где Ртреб = 10-4 — требуемая вероятность ошибки.
При некогерентном приеме ЧМ сигналов выражение для полной вероятности ошибки поэлементного приема имеет вид
1 -и2 (Я) 1 ^
Р0Ш{К) = -е 2 = -в*. (2)
.. + к2Ж + /ДО
где X-----------ТБ------------------------ (3)
пр тш
— энергетический параметр канала радиосвязи, Рпр тт = 10-12 (Вт) — чувствительность транспондера. Для (2) возможны два способа решения в (1) — графоаналитический и аналитический. Для последнего имеем соотношение, которое определяет потенциально допустимый радиус действия базовой станции (БС):
ту опт _
сред(км) 4
* . (4)
1»2-РщЛ
Тогда, например, при высоте антенны БС к2 = 100 м для Р = 10 3 и при высоте судовой антенны к1 = 5; 10; 15 соответственно получаем
Сед© = 82 км; /?^петд(2) = 95 км; Сред(3) = 107 км. В морских единицах это будет 44; 52 и 58 миль, соответственно.
А при к2 = 200 м, что для гор Северного Кавказа не является пределом, Р = 10-3 для к1 = 5; 10; 15 (малый, средний и большой круги на рис. 6 соответственно) имеет решения:
Сед© = 54 мили; Сед(2) = 69 миль; Сад(3) = 83
мили.
Для Р = 10 1 получим:
СедС1) = 80 миль; Сред(2) = 100 миль; Сад(3) = 120
миль.
Конечно, с учетом пониженной рефракции, взаимного перемещения объектов, заграждающего рельефа, особенностей приемопередающей аппаратуры и различных случайных факторов реальная картина претерпит значительные корректировки, но, как мы видим из рис. 6, порт Ново-
Выпуск 2
Выпуск 2
российск имеет топологическую возможность стать регионом с большой зоной контроля за судами маломерного флота. Результаты экспериментального мониторинга показывают, что следующим шагом для дальнейших проработок в указанном направлении может быть внедрение пилотной АСУ ДМФ. В настоящий момент в регионе Черного моря это внедрение может считаться беспрецедентным.
Рис. 6. Зоны действия БС АИС для АСУ ДМФ
Следует отметить, что экономика России имеет значительный потенциал, а транспорт является частью этого потенциала. Реализация перспективного плана развития портовой и прибрежной инфраструктуры через внедрение в эту схему АСУ ДМФ представляется как решение новой актуальной задачи повышения эффективности мониторинга и уровня безопасности судоходства в Черноморском регионе.
Предложенная концепция построения в Новороссийской бухте АСУ ДМФ с учетом ее важнейших подсистем: позиционирования, мониторинга, управления и взаимодействия, учитывает математическое и алгоритмическое обеспечение, а также методику решения многопараметрических стохастических задач, оптимизирующих зоны и дальность действия базовых станций АИС с учетом воздействия помех в информационных каналах, влияния заграждающего рельефа между яхтенным транспондером и базовой станцией (БС), а также перемещения яхтенного транспондера относительно БС. Синтезированные алгоритмы и разработанная методика количественного анализа зон действия базовых станций АИС при флюктуационных и взаимных помехах в информационных каналах, влияниях заграждающего рельефа и перемещении яхтенного транспондера относительно БС поможет оптимизировать количество требуемых базовых станций на всем протяжении береговой линии контролируемого участка.
Предложенная на рис. 6 топологическая структура зон действия базовых станций АИС на Черноморском побережье Кавказа может создать сплошные информационные поля связи АИС в указанных районах.
Очевидно, что модернизация порта Новороссийск и создание на его базе пилотного проекта АСУ ДМФ будут способствовать росту безопасности и яхтенной привлекательности Черноморского региона.
Важными аспектами внедрения АСУ ДМФ будут являться обеспечение экологической безопасности региона и предотвращение чрезвычайных ситуаций. Задействованный в составе АСУ ДМФ портофлот при ликвидации разливов нефтепродуктов поможет оптимизировать силы и средства организаций, которые могут быть привлечены к возможным операциям.
А в перспективе саморегулирующая и самоконтролируемая интеллектуальная АСУ ДМФ позволит наиболее объективно оценивать реальное состояние инфраструктуры маломерного флота по обеспечению морской безопасности и на основе проведенного анализа устанавливать наиболее слабые места в системе безопасности, вырабатывать рекомендации по устранению выявленных нарушений, намечать перспективные направления по обеспечению надежной охраны судов и портовых средств.
Следует помнить, что эффективное управление и контроль — залог качественного функционирования процесса и оптимального расходования сил, времени и средств на достижение поставленных целей.
Список литературы
1. Гольдберг О. Перспективы развития транспортной системы России / О. Гольдберг // Морские порты: информ.-аналит. журн. — 2010. — № 3 (84). — С. 8-11.
2. Ерыгин В. Эксперимент с ГЛОНАСС. Результаты впечатляют / В. Ерыгин // Морские порты: информ.-аналит. журн. — 2010. — № 3 (84). — С. 18-19.
3. Зайцев А. И. Автоматизированная система управления движением маломерного флота в ограниченных акваториях: дис. ... канд. техн. наук / А. И. Зайцев. СПб.: СПУВК, 2009. — С. 126146.
4. Зайцев А. И. Маломерный флот Санкт-Петербурга на пути инновационного развития / А. И. Зайцев // Водный транспорт России: инновационный путь развития: материалы Междунар. науч.-практ. конф. 6-7 октября 2010 г. — СПб.: СПБГУВК, 2011. — Т. 3. — С. 22-25.
УДК 629.12.001.2 С. Н. Некрасов,
д-р техн. наук, профессор, СПГУВК;
Ю. Г. Андреев,
доцент, СПГУВК
ОЦЕНКА НАВИГАЦИОННЫХ РИСКОВ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ НОВОАДМИРАЛТЕЙСКОГО МОСТА
NAVIGATIONAL RISKS ESTIMATION IN CONSTRUCTION OF NEW
ADMIRALTEYSKY BRIDGE
463
Настоящая статья посвящена вопросу безопасности проводки судов через судоходный пролет моста на ВВП. Произведена оценка влияния гидрометеорологических факторов на безопасность судовождения и расчет навигационных рисков прохода судна через судоходный пролет мостов.
The paper considers the problem of safety of ships piloting through the bridge span. The estimation of hydrometeorology factors for safety and calculation of navigational risks for ships passage through the bridge span are made.
Выпуск 2
