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1、近年来，船舶安全事故时有发生，船载航行数据记录仪(VDR)在安全事故调查中发挥着 至关重要的作用。中国海事局国内航行海船法定检验技术规则(2020)新增船载航行数据记录仪相关要 求，旨在加强对船舶航行安全的监督和管理。通过今天的阅读，您可了解VDR的功能及组成，比较国际海事组织(IMO)与中国海 事局关于VDR要求的区别，重点解读VDR检验中应关注的要点及问题，并对VDR发展提 出展望。1、船载航行数据记录仪船载航行数据记录仪(VDR)是用于存储船舶在发生事故前后一段时间内有关的船舶位 置、实际状况、指挥和控制信息的设备。主管机关和船东均能获取VDR内的信息。这些信 息用于安全调查以确定事故原
2、因。VDR主要组成包括：主机单元；固定式记录介质；自浮式记录介质；长期性记录介质； 报警与控制单元；数据采集单元；电源和专用的备用电源；回放设备。VDR系统组成详见 图lo图1 VDR系统组成2、船载航行数据记录仪配备及检验要求区别2.1 不同航区，船载航行数据记录仪(VDR)的配备要求2.1.1 国际航行船舶3000总吨及以上的货船和所有客船应配备航行数据记录仪(VDR)。2.1.2 国内航行船舶具有滚装装货处所或装车处所的滚装客船，应配备航行数据记录仪(VDR)。2.2 国际海事组织与海事局关于VDR性能标准要求的区别国际海事组织海安会决议MSC.333(90)557条要求：应记录的数据项
3、，SOLAS所要求 的船上两台雷达装置的主要显示器上的电子信号。中国海事局国内航行海船法定检验技术规则(2020)第4篇第5章附录9, 557条要 求：应记录的数据项，船上雷达装置的主要显示器上的电子信号。区别在于，国际海事组织要求VDR应记录两台雷达图像信息，而海事局国内法规删除 了“两台”的数量要求。笔者认为国内航行船舶用VDR记录的雷达数量应与该船舶需配备的 雷达数量相匹配。如果国内航行船舶要求配备2台雷达，VDR也应记录两台雷达图像信息。2.3 载航行数据记录仪(VDR)检验关注要点及问题依据国际航行海船用VDR的要求，重点解读检验中关注的要点及问题。3.1 文件资料许多企业忽略了 M
4、SC.333(90)决议第7条要求的文件资料。决议要求：“应至少以英文 提供长期性记录介质接口位置的资料以及MSC.333(90)决议第9条要求的接口连接方式的说 明书。设备的文件资料应包括资料放置导则和尽可能存放在靠近长期性记录介质的显著位置 的说明书。”许多国内企业忽略:a.英文版资料;b.资料放置导则。至于何为“资料放置导则”(the guidance for the placement of the information),众多厂家也存在疑惑。综合分析，我认为“资 料放置导则”是说明资料存放位置的指导性文件；而资料指的是描述长期性记录介质接口位 置的资料。海事局关于国内航行海船用VD
5、R,同样有上述英文版资料的要求。3.2 固定式记录介质要求固定式记录介质用于存储VDR采集、处理，编码后的数据，可记录至少48小时的数 据，数据至少保存到记录终止后的两年。数据记录循环覆盖，数据项超过保留时间，则可以 被新的数据覆盖。检验时，应关注：3.2.1 水下定位信标的电池寿命检验发现部分企业提供的水下定位信标的电池寿命是30天。IEC61996-l:2013要求，水 下定位信标，工作频率为37.5lkHz,电池寿命90天，应满足SAE AS8045A的要求。出现 上述问题，源于不少企业选购的是旧标准信标，其满足SAE AS8045(旧标准)，而非SAE AS8045A(新标准)。更新的
6、信标性能标准变化之一就是电池寿命提升为90天。下图为在VDR 现场检验时，发现客户VDR产品所用的水下定位信标依旧选择的是SAE AS8045版产品， 后经整改，更换为SAE AS8045A标准的水下定位信标。图2 SAEAS8045标准水下定位信标图3 SAE AS8045A标准水下定位信标3.3 自浮式记录介质要求自浮式记录介质其结构应符合A.810(19)决议(EPIRB的性能标准)的要求，应能发送初 始定位信号且能在不少于168小时的时间内至少48小时发送定位导航信号。应关注自浮式 记录介质的两个发射频率：406MHz与121.5MHz。检验发现有企业忽略了用于为飞机搜寻 的121.5
7、MHz信标。3.4 长期性记录介质由于MSC.333(90)决议并未明确要求长期性记录介质数据保存的年限，部分企业设计 时，错误认为其保存年限与自浮式记录介质一样为6个月。IEC61996-1第541条要求，长 期性记录介质数据保存时间至少为两年。3.5 应记录的数据项3.5.1 记录雷达数量问题检验发现部分企业的VDR仅能采集一台雷达图像信息。这是VDR旧版性能标准IMO A.861(20)的要求。MSC333(90)明确要求，应可采集两台雷达装置的信号。3.5.2 ECDIS图像信号捕获方式IEC61996-1第5.10条要求，ECDIS图像信号应通过LAN方式进行捕获，检验发现许 多企业
8、的设计不符合该要求，未通过LAN方式进行捕获ECDIS图像信号。3.5.3 日期和时间记录要求部分企业在记录日期和时间时，采用的是旧版VDR标准取自内部时钟。旧版VDR标 准A.861(2O)决议要求，日期和时间应从船舶外部的时间源或内部时钟获得。两种方式皆可。 而MSC.333(90)决议明确要求日期和时间应取自船舶外部(通常来自GPS),在失去外部时间 来源时，应使用内部时钟。354麦克风的数量问题部分单位设计时仅设有1路麦克风接口。有不少企业咨询，采集驾驶台声音至少需要设 有儿个麦克风。MSC.333(90)决议要求，扩音器应覆盖所有工作站点以记录对话内容。那么， 到底几个麦克风能够记录
9、所有工作站点的对话内容呢？图4为驾驶台功能区域示例-显示工 作站可能的位置，麦克风的数量取决于驾驶室的布局，大多数驾驶室可被4到6个麦克风覆 盖。通常在驾驶室内设有4个麦克风：一个麦克风安装在主操舵位置上的天花板上，覆盖雷 达和舵手的范围，一个麦克风安装在海图桌上的天花板上，驾驶室侧翼操作部位安装一个麦 克风，一个麦克风安装在无线电通讯桌天花板上。而室外通常设有两个麦克风：驾驶台两翼 外部各设有一个。JRC、古野等公司都预留8路麦克风接口。检验时，对麦克风数量较少的 情况应予以确认，原则是应保证能够记录所有工作站点的对话内容。同时，检验时还应关注 麦克风声道的数量。驾驶台的声音至少需要使用两个
10、声道记录，驾驶台侧翼外部应至少在一 个附加的单独声道上进行记录。通常是两路麦克风进行混音，共用一个独立声道。图4功能区域示例显示工作站可能的位置3.5.5 雷达图像采集问题VDR以何种方式采集雷达信号，采集雷达图像是否与采集ECDIS图像要求一样，必须 通过LAN方式捕获？事实上，IEC62388 2013第条要求雷达设备与VDR的连接至少 提供下面一种接口方式即可：&模拟RGB格式，b.DVI格式，c.以太网接口，（UDP协议，符 合IEC61162-450）, d.以太网接口（TCP协议，符合IEC62388 Annex H.2）。当采用以太网接口， IEC6U62-450适用于新的显示设
11、备。如果采用以太网接口，提供给VDR的图像格式应为下 歹U几种格式之一：.bmp”png”.jpg：jp2”。3.5.6 记录完整性要求FSC检查官员发现，断开VDR与甚高频装置的连接，VDR未发出报警，检查官提出， 不满足MSC333（90）决议533条记录完整性要求，记录的方式应能对记录数据的各项进行 完整性检查，如果发现无法纠正的错误，要发出报警。事实上，依据IEC61996-1第记录完整性试验要求包括：（1）正常外部电源供电， 断开该电源时产生报警制造商应证明如果在最终记录介质中，任何一个应记录的数据项 没有被正确的记录，应有报警。制造商应通过文件证明数据记录的误码率不超过108之一。
12、 检测到麦克风故障时报警，检测麦克风试验每12小时自动进行一次4。数据项没有正确 记录报警指的是误码率超过限值,记录数据不完整而产生报警，并不是指断开连接产生报警。 从上述要求可知，仅对检测麦克风故障要求报警，对其他装置，如甚高频装置，并未有该要 求，而是验证其误码率。357接口方式通常情况下，VDR应记录数据项的信号源及主要接口方式如表1所示。表1 VDR应记录数据项信号源及主要接口方式数据类型信号源主要接口方式日期和时间GPSIEC61162-1船舶位置GPSIEC61162-1航速计程仪IEC61162-1脑向电/磁罗经IEC61162-1驾驶室声音麦克风Audio signal通讯声音
13、VHFAudio signal雷达图像雷达见 IEC62388 2013 第 条电子海图显示与信息系统ECDISIEC61162-450水深测深仪IEC6U62-1主要报警器监测报警系统IEC61162-1桥楼值班报警信息BNWASIEC61162-1舵令和响应自动舵/舵角指示器IEC61162-1发动机和推进器指令和响应主机遥控系统IEC61162-1船体开口状态船体开口传感器数字信号水密性和防火门状态水密门控制系统数字信号加速度和船体应力加速度和船体应力传感器（如安装）模拟信号风速和风向风速和风向仪（如安装）IEC61162-1AIS数据AISIEC61162-2横摇运动电子倾斜仪（如安装
14、）IEC61162-1电子航海日志电子航海日志（如安装）IEC61162-13.6 调查机关所使用的下载和回放设备检验时发现，该条要求及性能指标容易被企业忽略。可依据IEC61996-1附件C的要求, 在检验时关注：3.6.1 数据端口的命名该附件C对下载数据端口的名称有要求,应标记为“Data（数据厂,如果该端口远离VDR, 标记为“VDR-Data（VDR数据广。从此细节看，国外厂家严格按照此要求执行，而国内企业 的命名方式则各式各样。3.62数据格式数字传感器数据和配置数据应为可打印的ASCH格式，如文本文件。图像格式上文己 介绍，音频数据格式为“.wav”363.文件命名方式文件命名有
15、统一要求，标准化格式，应参照该附件要求执行。检验发现许多企 业忽略了该要求。3.7安装位置VDR主要组成部件通常的安装位置及最低防护等级要求如表2所示。表2 VDR主要组成部件通常安装位置及最低防护等级要求部件名称安装位置防护等级固定式记录介质外部甲板IP56自浮式记录介质外部甲板IP56主机单元，数据采集单元，电源单元驾驶室IP20报警与控制单元驾驶室航行操作站IP20室内麦克风驾驶室天花板IP20室外麦克风驾驶室两翼IP564、船载航行数据记录仪(VDR)发展展望结合海事安全事故调查的关注点和VDR技术要求，笔者认为VDR未来的发展方向包 括：4.1 船上视频的记录国际海事组织与海事局关于
16、VDR性能标准都未要求记录船上的视频。如果在海事安全 事故调查中，能够获取船上相关位置的视频信息，可以更加直观，准确地对事故进行调查分 析和判定。记录船上的视频信息，将对VDR的存储容量和记录速率提出更高的要求。VDR 需要提高数据读取能力，存储介质容量等软、硬件性能。4.2 长期性记录介质的快速获取长期性记录介质固定在主机单元中，事故发生后，主机单元和长期性记录介质存在损坏 的可能。如果要求VDR标注长期性记录介质在主机内的具体安装位置，同时提供快捷的拆 卸方式，当发生事故时，相关人员能够在最短时间内取下并带走长期性记录介质，势必会对 海事安全事故调查工作产生重要的意义。4.3 应用范围的扩
17、展随着海上平台和风电项目的快速发展，其安全监督和管理受到了广泛的关注。相信随着 船舶与海上设施安全要求的不断提高，技术的快速发展，VDR在海上平台，风电项目，国 内航行船舶，如客船、货船、内河航行船舶上将有更广泛的应用和发展。VDR新规解析及应用关键词：驾驶室介质麦克风摘 要：本文对VDR新规MSC333 (90)进行了详细的解析，并对其与旧版本的不同点 作了比较，梳理归纳了 VDR系统接口及输入信号。针对在具体产品VDR系统接口设计过 程中船级社提出的审查意见进行了分析和提出整改措施，通过实船的设计过程，阐述了新规 在VDR系统设计中的应用。关键词：VDR； MSC333 (90)新规；信号
18、一览表Abstract： The new requirement MSC333 (90) for VDR is introduced in detail and is compared with the historical versions. The interface and I/O signal of VDR are summarized. Furthermore, analysis and improvement measures are proposed according to the opinions for VDR from the classification society
19、. Based on the interface design in actual ship, the application of the new requirement is expounded.Key words： VDR； MSC333 (90)； I/O signal table1引言VDR (航行数据记录仪)俗称“船舶黑匣子”，是一种记录与船舶航行及操纵有关数据 的系统，包括安全和可恢复的方式存储船舶发生事故前后一段时间的船舶外部环境、内部状 态和操纵命令等相关信息。VDR主要由数据处理和编码的接口模块、存储介质、备用蓄电 池等设备组成。由于VDR需要信息量较大、信号接口较多，为了
20、更好地理解VDR规范要 求，我们整理了 VDR信号一览表，可供大家设计时参考。2VDR系统概述2.1 VDR系统组成VDR系统包括：输入数据的接口、数据处理和编码装置、最终记录介质、信息再现设 备、电源及专用的备用电源。图1为某船的VDR系统组成框图。2.2 VDR系统基本功能VDR至少要具备两项基本功能：船舶自有信息的固化；船舶运行状态和操纵信息的记 录更新。(1)船舶自有信息固化指该船的国际编码、呼号、种类等信息的设定。VDR将这类标识船舶身份信息的数据 固化于存储体，不能随意更改；船舶运行状态和操纵信息记录VDR根据不同的情况，以定时采样和实时采样两种方式采集信号和记录数据。在没有 操作
21、动作和船舶运行状态变化时，VDR根据设计的周期定时采集数据信息；在有操作动作 或船舶运行状态发生变化(例 如车钟指令、油门、转速、舵角的变化)时，VDR即时跟踪 监测采集并记录相应信息变动的数据。3VDR 新规 MSC333 (90)介绍2012年5月22日，海安会MSC.333 (90)决议通过经修订的VDR性能标准，要求2014 年7月1日及以后安装的VDR不得低于MSC.333 (90)决议所规定的相关标准。1.1 新规中关于记录介质的规定(1)固定式记录介质：应保护防止火灾震动贯穿且可在海底长时间存在、预期可从沉 没的船舶甲板上行进行回收，并具有指示其位置的装置；(2)自由上浮记录介质
22、：该介质能在入水后自由上浮，并有可指示位置的方法；(3)长期记录介质：该介质能提供最长的记录数据期限，同时有一个供下载存储数据 用的简易接口。其中，自由上浮记录介质的要求更加明确：(1)具备便于打捞和恢复的方法；(2)应能在停止记录之后保存记录数据至少6个月；(3)在结构上满足A.810 (19)决议中的特殊要求，并可以最低限度地降低恢复操作中造成损坏的风险；(4)应能在不少于7天/168小时的期限内连续发射一个初始定位信号和进一步的至少 48小时的回归定位信号；(5)应能在事故后可以带走并能防止物理或电子的冲击对记录数据发生改变或删除。1.2 新规中修订的VDR性能要求(1) VDR应能在船
23、舶主电源、应急电源供电下运行(修订前的原文为：为保证VDR 能够连续记录在事故发生期间的有关活动，船舶应急电源应能向VDR供电并使其工作)；(2)所有存储的数据项目，在长期记录介质中应至少保留30天/720小时；在固定记录 介质和自由上浮记录介质中应至少保留48小时。超过这个期限的数据项目可以由新的数据 覆盖(修订前为12小时)；(3)位于驾驶室内的麦克风应布置成能充分地记录所有MSC/Circ.982描述的工作站 位置的谈话(MSC982所述覆盖的工作站主要是指：航行操作工作站、监测工作站、两翼工 作站，并未提及海图区和报务区)。当船舶在执行各种正常操作时，这些谈话在回放时应具 备足够的可听
24、懂度，即使在驾驶台的任何位置有独立的声音报警或某种设备故障产生的噪 声，在所有工作站的声音记录性能应不受影响。该性能可通过使用至少两路声音记录的通道 来实现，驾驶室两翼的麦克风应至少记录在一个附加的单独的专用通道内。应在一个单独的 通道内，记录有关船舶操纵的VHF通信声音，并与上条所要求记录的驾驶室声音的记录通 道分开(修订前的原文为：位于驾驶室内的一个或多个麦克风应布置成能充分地记录下在驾 驶位置、雷达显示屏、海图桌等位置或附近的谈话。麦克风的布置还应尽量捕捉到驾驶室内 的内部通信、船令广播系统和声响报警)；(4)雷达：应记录根据SOLAS要求安装的所有船舶导航雷达的主显示器的电子信号 信息
25、；(5)电子海图：如果船舶安装了电子海图ECDIS, VDR应记录ECDIS显示器作为导 航的基本手段使用时的电子信号信息(以前没有强制要求)；(6)自动识别仪：所有自动识别系统的信息应被记录；(7)摇摆运动：若船舶安装了电子倾斜仪，则应记录其信息；(8)电子日志：若船舶安装了电子日志，则应记录其信息。1.3 新规范要求的VDR输入信号1.3.1 VDR信号采集A.861 (20) VDR性能标准建议案5.4应记录的数据项；(1) CCS-船载航行数据记录仪检验指南IEC 61169附录A IEC61162语句格式、附录 B强制要求的报警；IACS Recommendations on VDR
26、 , 7.9 Main alarms；(2) MSC.333 (90) VDR性能标准修改生效章节5.5要求应记录的数据项。1.3.2 VDR输入信号整理(1)串口信号:NMEA0183 信号/IEC6U62/RS422&485；(2)非标信号：电压信号/电流信号/其它；(3)音频视频信号：驾驶室声音/通信声音/雷达数据/电子海图数据。为了让航海和无线电通信设备及系统数字接口满足海事产品的通用性要求，国际电工联 合会(IEC)制定了 IEC61162标准。根据信号内容，VDR输入信号主要包括IEC6U62标 准要求、强制要求报警及其它报警。设备厂商一般是根据接入模块类别数字量、模拟量、 EC6
27、1162进行接口分类以方便技术谈判。4VDR 新规 MSC333 (90)应用某船VDR系统中驾驶室麦克风的布置如图2所示。在船级社送审中，根据新规要求有以下退审意见：（1）本船VDR系统应设有专门备用电源，当船舶应急电源供电中断能连续记录驾驶 室声音长达2 h；（2）驾驶室位于船舶中线附近的指挥位置应设有VDR麦克风，能有效记录驾驶室内 实时声响。如在图2中MIC1、MIC2能同时充分记录船舶中线附近的指挥位置的声音则可 以免设麦克风，否则船舶中线附近的指挥位置应增设1个麦克风；（3）从图2驾驶室两翼各有一个VDR麦克风，但需确认其是否安装于两翼控制台上 方。如果驾驶室另设有相关报警控制台，
28、则需在附近增设VDR麦克风。经过核对，VDR系统需内置蓄电池以满足供电要求；此外，根据驾驶室的布置图MIC1、 MIC2距离船中线距离为3 m, VDR麦克风可以记录5 m内的声音，不需要增加中线附近的 一个麦克风；由于驾驶室两翼未设控制台，所以对麦克风位置并无严格要求。经过退审意见 回复，系统满足新规要求。5 VDR新规下接口信号一览表为了在VDR系统设计更加方便地与设备厂沟通以及图纸设计和认可，作者结合工作实 践按VDR新规要求整理了 VDR信号一览表（因篇幅所限，略），以方便设计参考。6结语VDR系统一直是备受船东和船检重视的系统。由于VDR的使用能有效提高航海安全 性、降低事故发生率、减少生命和财产的损失，在人工智能引领技术迭代更新的当下，促进 VDR规范、标准的不断更新完善，促进设备科技含量提升更新换代，VDR的发展必将随着 时代的进击而步入一个新的阶段。希望本文能为相关船舶VDR系统的设计提供一定的参考 和借鉴。参考文献1 VDR性能标准IMOA.861 （20）号决议（1997年11月27日通过）.2 IMOA1021 （26）决议 （2009年12月2日通过）.3 MSC.333 （90）（2012 年 5 月 22 日通过）.4CCS船载航行数据记录仪检验指南.