北海航海保障中心大连航标处 辽宁大连 116000
摘要：随着国家经济快速发展和航运事业发展需要，我国在航标领域加大科技创新力度，越来越多的新能源、新材料、新技术不断涌现并应用推广，极大提升了航标可靠性和安全保障能力。本文简要介绍了航标在能源、材料和技术上的发展历程，分析了航标新能源、新材料、新技术的应用情况，并对航标发展前景及重点研究方向进行了展望。
关键词：航标；新能源；新材料；新技术；应用
航标作为维持水上交通运输畅通，保障船舶安全经济便利航行的重要设施，对发展水上交通运输事业，支持海洋经济发展，加快打推进交通强国建设具有十分重要的作用。随着新能源、新材料、新技术的研发运用，航标逐步向智能化发展的同时，功能也越来越多样化，管理维护越来越简便，使用的能源越来越清洁，极大地提高了航标的使用性能，推动航标向平安、绿色、智能和可持续方向发展。
1.航标新能源应用情况
1.1太阳能
太阳能是地球上可以直接接受并利用的太阳辐射能。航标行业重点关注光电转换中的太阳能光伏发电。太能阳光伏发电系统是一项非常成熟的技术，在航标上应用广泛，其普及率由高到低的航标是：灯船、灯浮标、灯塔和灯桩，平均应用普及率达百分之九十多。太阳能光伏供电系统以其清洁、经济、环境要求低而得到广泛的应用，在航标上的应用应充分肯定和推广。目前航标上多用多晶硅电池，鉴于航标的特殊要求，应根据航标地理位置、重要性和电池性价比合理选择太阳能电池，同时关注非晶硅太阳能电池技术的发展。
1.2风能
风能是指流动的空气所具有的能量。风能利用最重要的一部分是风力发电，即把风能转化为电能。航标很多处于风能充沛的地区，利用风能发电也早已得到应用，和并网发电的风电场相比，航标用风力发电只是一个独立的小系统。目前应用风力发电的沿海航标已有二十多座，对于风力发电在航标上的应用也在不断地改进当中。风力发电机的种类很多，且近年来发展迅速，技术性能和性价比都有所提高。航标上应用的风机，主要关注的是风力发电系统的发电效率和发电机与航标的匹配性。
1.3海洋能
海洋能通常指海洋中所蕴藏的可再生的自然能源。目前在航标上应用效果较成熟的是波浪能。波浪能是海洋表面波浪所具有的动能和势能。波浪发电是利用固定或漂浮的装置，将波浪的能量收集起来，并转换成电能。对于安装在海上的航标，波浪能是唾手可得的一种无污染、可再生的能源。尤其是用于海上的浮标，波浪发电确实是能源利用很好的一种途径。目前应用波浪发电的沿海航标超过30座，但波浪能密度低、不稳定，为确保航标工作效能，一般不单独使用波浪发电装置给航标供电。目前的波浪发电装置种类不多，一些技术环节可提升的空间很大。
2.航标新材料应用情况
2.1玻璃纤维和新型聚合材料
以超高分子量聚乙烯浮标为例，其具有色彩鲜艳、材质轻便、不粘连性、抗冲击、耐化学腐蚀性、高环保、无毒害等特性，便于运输安装，视觉效果极佳，有效地降低建设成本，延长使用寿命和维修周期，减少碳排放和由于多次维修费用造成的一系列经济问题。高分子材料灯塔具有良好的耐候性和耐冲击性，防紫外线，抗冷冻，耐海水的侵蚀和其他化学制剂。随着新材料技术研发水平的提高，在加工工艺和产品设计上进行不断完善，新型材料的航标在高环保方面的优势将会进一步显现，在未来的海上航行保障方面将占据主导地位。
2.2表面涂层
为了满足防潮、防霉和防盐雾的要求，航标筒体和出线底板均经过导电氧化处理，表面喷涂有性能良好的丙烯酸聚氨脂漆。一般在航标底采用防污防腐漆，不但能减小海水对航标体的腐蚀，而且还能保证航标的清洁。
同时经中国科研工作者多年研发的防腐漆在多方面具有国际先进的水平，不仅防腐性能提升较大，而且其有效期也明显延长。2002年，依据“IALA浮标油漆建议”要求，部海事局开展了浮标系统免维护研究项目中浮标油漆免维护项目调研，不断完善相关标准和技术要求。
2.3有色金属
近年来，青铜和铜锡合金等有色金属在灯罩和穹顶得到使用，用以增加强度，例如，铜作为穹顶，而黄铜作为支撑件。与此同时，不锈钢和铝也开始推广使用，两者都有不同的保护方法。不锈钢在其生产中加入镍、钼和其他提高其耐腐蚀的金属，在表层形成了一层一层氧化铝，进一步防止铝腐蚀。当然，其生产过程更为困难，材料成本更高，但是在海洋环境中却可以使用更久。不同类型的金属材料之间的互斥作用会造成重大问题，如钢铁和铜或不锈钢和铝。这种互斥金属的反应类似于阴极保护原理，由更具反应性的材料制成阳极，如铝合金、锌和镁，作为阳极电镀在构件上。
3.航标新技术应用情况
3.1一体化灯器
航标灯作为航道上主要的助航设施，大致经历煤油航标灯、电气航标灯、半导体灯航标灯、太阳能航标灯等四个发展阶段。目前太阳能一体化航标灯广泛应用于各港口航道头，太阳能航标灯采用发光二极管多颗芯片一体化设计，由单片机闪光器电路、密封灯芯盒、锂电池、多晶硅太阳能电池板等部件组成，集合了太阳能光伏技术、LED照明技术、高能锂电池组合技术、微电脑闪光控制技术，改变过去分散的光源、蓄电池、太阳能板的航标灯组成结构，与传统航标灯相比，太阳能一体化航标灯具有亮度高、耗能少、造价低等特点，符合节能环保、经济实用的时代要求。
3.2航标遥测遥控
航标遥测遥控系统是基于3S技术开发的一套可以实现对航标灯实时远距离在线监视、管理和控制操作的智能化解决方案。该系统能实时获得航标灯地理位置、航标灯工作状态、电源系统等各部分的工作参数、RTU（智能终端）的工作状态等信息。RTU（智能终端）存储大量的各种原始数据；利用当前先进、成熟的无线通讯技术，将航道的各种终端与各级中心站连成一体，实现远距离遥测遥控及管理。基于北斗卫星导航的遥测遥控终端是我国自主知识产品的北斗定位导航系统在航道航标监控领域的首次应用示范，其完美替代了美国GPS的所有功能，摆脱了对其的依赖，支持并促进了我国北斗产业的应用与发展，保证了定位信息的可用性，加强了信息安全。
3.3虚拟航标
虚拟航标本世纪初提出，目前已得到初步应用。顾名思义，虚拟航标就是没有实体的航标，主 要由AIS、电子海图显示与信息系统（ECDIS）构成，它是指在物理上没有实体，以虚拟图标的形式在显示媒介上标识的助航标志。虚拟AIS系统通过在信息系统中与实际相对应的位置上虚拟出一个航标，这些实时动态航标数据会被船上的AIS设备接收并在ECDIS系统中加载显示。作为AIS技术与航标一体化发展的成果，虚拟航标的使用，推进了E航海战略的具体实施，改善了通航环境，减少了航海风险虚拟航标，目前已在大连、天津、青岛等海域及长江口得到推广。
4.航标新能源新材料新技术发展应用展望
随着中国水运经济建设和航运事业迅猛发展，航标作为航海活动的产物也发生了日新月异的变化。可再生能源、环保涂料、新型材料等新能源新材料新技术在航标发展上也具有较大应用的空间，这些为航标平安绿色智能发展提供了充足的动力和技术保证。作为交通运输业的重要组成部分，航标行业除了要提供高质量的服务外，还要在航标建设、航标管理、航标设备、航标技术和维护支持装备的能源消耗和环保方面不懈努力奋斗，深入研究和发展航标节能环保的先进管理理念和高科技技术，逐步向制度化、标准化、规划化方向迈进，为交通强国建设做出新的更大贡献。
参考文献：
[1]叶嘉畲.中国航标史.2000.
[2]刘天才.浅谈国内航标新能源技术的应用.珠江水运，2018.
[3]陈家齐，陈韶宽.航标新技术新材料的应用情况探究.珠江水运，2019.