浅析船舶测深仪的应用
何林生 赵丹
山东海运油轮运输有限公司
船舶测深仪是一种测量水深的船舶仪器，被应用于各种类型船舶，是船舶运营过程中必不可少的导航设备。各大厂商生产的测深仪均操作简便，功能专一，测量准确，安全可靠，已替代了传统的使用水尺、测深锤进行水深测量。但在现代航海中，部分船长、引水、驾驶员等仅用到了测深仪的静态数据功能，对其动态数据功能重视不足，厂商设计中亦没有加入动态报警功能。笔者将结合自身经验，对测深仪在船舶运营过程中的应用进行探讨，抛砖引玉，如有错漏，欢迎批评指正。
一、测深仪基本原理
测深仪主要根据回声定位原理进行设计，是回声定位在船舶工业中的重要应用。1917年法国科学家朗之万基于压电效应原理发明了晶体和钢组成的声学换能器，从而产生了世界上第一台回声测深仪。商船测深仪能够准确的测量换能器至水底的深度，作为船舶在水下的眼睛，能够探测水下未知的地形地貌、生物、障碍物等，为船舶在航行、锚泊、靠泊过程规避风险，对船舶的安全运营起到非常重要的作用。
古野船舶测深仪各部分组成图
二、船舶测深仪特点
现代商船一般配备为单波束多频测深仪，具有测量准确、精度高、响应迅速、适应性强、性能可靠等优点，船员使用方面具有操作简单、可以自动化设置、易于调节等优点。主管船员仅需根据所在航区深度及探测目的进行手动参数设置，或采用自动模式进行设置，无需船员频繁操作，即可正常显示并记录，并可以通过通讯协议将信息传输到其他信息展示设备或信息存储设备。换能器频率一般设定为200KHz及50KHz，可自由切换，并可进行双频显示，其中50KHz频率具有传输距离远、探测水域深等特点，200KHz频率具有防气泡干扰能力强、探测水域浅，适用狭窄的航道等特点。
三、船舶测深仪的应用
船舶测深仪的在大洋航行期间基本处于关闭状态，而在船舶沿岸航行及船舶接近岛礁区、浅水区、河道中及在驾驶员需要时，需要开机并持续观测。测深仪的主要作用为测量船底至水底深度，发现水中物体，以保证船舶安全航行，寻找到合适锚位等；当船舶在沿岸或接近岛礁区、浅水区航行时，如果不能用比较准确的方法来测定船位，则可以利用观测某一物标的方位和根据当时所测得的水深，结合所在地区海图，求出近似船位。船舶定位不准或者判断错误可能会造成船舶搁浅、触礁，与水下碍航物发生碰擦等事故。
在东南亚印度尼西亚巴布亚港口、巴布亚新几内亚港口及进口航道，以及某些新开发港口或陌生水域，由于经济发展所限，尚未完成对水域的勘验及岸线的精确测量，仅依靠电子定位无法对船舶所处形势做出充分判断，导致船长在航行至此区域时无所适从。此时需要船长利用自身经验，加强对周围瞭望，对水深进行持续监控，结合电子定位，对船舶所处位置及周围情况了然于心，始终航行于安全航路上，并在需要时找到合适的抛锚地点。笔者在印度洋零散岛礁区港口科科斯岛航行期间，该港口水文情况不明，海图亦标识不清，船舶进口航行期间，笔者要求船舶备妥车、舵、双锚，增派船头及船尾瞭望人员，对水上区域进行监控，指示驾驶员时刻注意水深情况，对水下情况予以监控，以应对可能发生的突发情况。通过水深的变化，能够清晰的描绘出海底的高低起伏，根据水深的增大或者减小，判断船舶的航行路径是否正确，距离危险的距离等，经过引水及全船的通力协作，最后安全通过进港浅水航道到达泊位。此时应用的是在相对固定的时间段内，对船底水深的连续观测，从而对船舶安全状态的推断。
在船舶锚泊状态下，测深仪同样发挥着重要的作用。一般船公司都会要求对值班船员对船舶电子船位，陆标定位及测深水深持续跟踪记录。船舶锚泊期间，在一段时间内的平均水深变化，能够判断出潮汐的变化，在船舶处于同一航向，水深的较大变化可以判断出船舶是否处于正确锚位之上。此种方法在船舶电子定位系统故障时显得尤为重要，能够多一种方式对船位进行推断。此时应用的是在相对固定的船位，对船底水深的连续观测，从而对船舶安全状态的推断。
而在船舶系泊状态下，亦要保持对船舶测深仪数据的监控，测深仪水深小于公司规定富余水深，或可导致船舶坐底，进而对船舶船体、舵设备主机轴系造成不可逆损坏。一般船公司要求在靠港前对泊位水文信息研读，并详细计算靠泊期间的富余水深。但是数据计算均基于海图、引水、当地代理、码头长等信息准确的情况下，笔者曾在泰国曼谷码头遭遇码头水深小于海图标注水深的情况，发现此情况后，立即组织船员对船舶靠泊安全进行重新评估，并及时进行反馈给公司及港口相关负责人，商讨船舶靠泊方案并予以实施，避免了船舶损伤。船舶在系泊状态下，船位不发生变动，可根据在码头靠泊当时测深仪水深推算海图水深、潮汐是否准确，并对接下去整个系泊期间的船舶状态进行推断。
四、船舶测深仪应用方面的不足
1.仅对船舶垂向水深进行测量，船舶纵向距离未有数据
2.现有测量系统仅对船舶垂向至海底距离进行了测量，而对船舶纵向水中的障碍物并未进行监测，试想船舶在存有暗礁区域或沙丘区域航行，仅对船底障碍物进行监测，值班驾驶员在发现时船舶已没有时间采取有效行动，只能任由船舶陷入危险境地。
2. 未设置测深动态数据报警
笔者使用过FURUNO及JRC的测深仪设备，现有设备仅对静态船底富余水深有报警设置，对船舶测深仪动态测深数据未做报警设置，如船舶在航行过程中发现水深规律性剧烈变化，表明水底地形地貌复杂，很可能存在碍航物阻碍船舶正常航行，而设备仅当富余水深小于报警值时报警提醒驾驶员，此时为时已晚。同时，大部分船员仅对测深仪测量出的某个时间点的数据着重关注，而对测深历史数据及数据变化趋势重视程度不够，对反应出的问题缺少深入研究。
如能设计出一种算法，对测深仪动态数据进行报警，在船舶在危险区域航行过程中做出适当警告，将大大提高船舶安全系数。
五、测深仪未来发展应用
商船所用测深仪为单波束多频探测技术，属于测深仪类别中较为简单的品类，反应出的图形仅为线性图形，同时探测范围较小，未有提前量，希望能对船舶前进方向上进行深度预判，提高船舶安全性。
测深仪作为船舶仪器中的重要组成部分，在航行安全、资源开发和科学研究等领域中发挥着重要作用。随着科技的不断发展，测深仪的技术和性能也将不断提升，为人类探索和利用海洋提供更加精准和可靠的工具。
参考文献：
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