分批计量法在远距离水尺计重中的应用探讨-中国口岸科学技术-2023年06期

分批计量法在远距离水尺计重中的应用探讨

作者：林德成曾晓平毛容妹谭智毅

林德成曾晓平毛容妹谭智毅

对于价值较低、衡器计重困难的大宗散装固体货物，水尺计重以低成本、高效率的特点在国际贸易中得到了广泛应用，其计算结果是货物通关计税、交接结算、理赔计费的重要依据。水尺计重的应用在我国已经有几十年历史，经过几代行业人员及专家的努力，其操作方法不断改进，安全性、准确性、灵活性得到不断提高。

按照SN/T 3023.2—2021《进出口商品重量鉴定规程第2部分：水尺计重》中的定义，水尺计重（draft survey）是依据“阿基米德定律”对承运船舶装载或卸载前、后的吃水进行观测，并依据船舶的准确图表，经必要之校正，查算船舶排水量，结合船舶压载水、淡水、燃油、船用物料及非货物的重量测算，以确定装载或卸载货物重量的一种计重方法^[1]。

从上述定义可以看出，实施水尺计重，操作上需要鉴定员观测承运船舶的水尺，测算船舶压载水、淡水、燃油、船用物料及非货物的重量，以及测定港水密度以进行必要的排水量校正。一直以来，为了减少争议、提高效率，这些操作都要求鉴定员会同船方人员共同进行。在进出境货物水尺计重中，国内水尺鉴定员与国际航运船员在水尺计重过程所产生的接触与交流在所难免。如当靠岸的国际船舶遇上疫情，被通报存在或可能存在传染性，需要等待情况排查及隔离处置^[2]，或发生其他突发事件，需要减少船岸人员接触时，这种接触式交流操作势必因未能满足防控要求而阻碍水尺计重的实施，继而影响货物通关卸货，由此，非接触式交流操作对进出境货物实施远距离水尺计重值得探讨。本研究提出了分批计量法，以期对解决远距离水尺计重中存在的问题有所帮助。

1 水尺计重原理及计重参数分析

根据阿基米德定律，浸在液体里的物体受到向上的浮力作用，浮力的大小等于被该物体排开的液体的重量。物体之所以能浸浮于液体中，是因为物体所受的重力与所受的浮力相平衡的缘故。如果一艘货船浮在水中，那么它的总重量就等于它所排开水的重量。运用船舶吃水和排水量的对应关系，设计造船时，在船舷刻上水尺标志，将不同吃水的船舶入水部分的体积制成图表及载重标尺以供查算，通过对装卸前后吃水的观测和船用物料的重量测算，就能计算出货物重量^[3]。

以进口卸货为例，一艘装有货物的船舶，其总排水量包括货物重量、轻船重量、压载水、淡水、燃油重量，以及相对稳定的船舶常数（含船用物料及非货物等）重量，计算关系公式如下

M = W_C+ W_LS+ W_BW+ W_FW+ W_FO+ C (1)

式（1）中：M是总排水量，单位为吨（t）；W_C是船上存量货物重量，单位为吨（t）；W_LS是轻船重量，单位为吨（t）；W_BW是压载水重量，单位为吨（t）；W_FW是淡水重量，单位为吨（t）；W_FO是自用燃油重量，单位为吨（t）；C是船舶常数（含船用物料及非货物等）重量，单位为吨（t）。

由式（ 1 ）得到，船上存量货物重量为

W_C = M － W_LS － W_BW － W_FW － W_FO － C (2)

式（ 2 ）卸货前加下标 1 得到

W_C₁ = M₁ － W_LS₁ － W_BW₁ － W_FW₁ － W_FO₁ － C₁ (3)

式（ 2 ）卸货后加下标 2 得到

W_C₂ = M₂ － W_LS₂ － W_BW₂ － W_FW₂ － W_FO₂ － C₂ (4)

轻船重量 W_LS 与船舶常数重量C卸货前后理论上不变，因此W_LS₁= W_LS₂，C₁= C₂。

按照进出口商品水尺计重鉴定规程，首次、末次水尺计重结束后，式（3）－式（4）计算卸出货物重量W_D公式计算如下

W_D= W_C₁－W_C₂

= (M₁－W_LS₁－W_BW₁－W_FW₁－ W_FO₁－C₁)－(M₂ －W_LS₂－W_BW₂－W_FW₂－W_FO₂－C₂)

= (M₁－W_BW₁－W_FW₁－W_FO₁)－(M₂－W_BW₂ －W_FW₂－W_FO₂) (5)

从式（5）可以看出，要计算卸出货物重量，所需计重参数为卸货前和卸货后的船舶总排水量、压载水重量、淡水重量以及自用燃油重量。而总排水量的计重，现场需要观测船舶水尺以及上述提到的对排水量做必要较正时用到的港水密度；压载水重量、淡水重量及自用燃油重量的计重，现场需要用量水尺及量油尺到各测量管进行实地测量^[4]。

2 远距离实施水尺计重的现状与存在问题

近年来，随着现代科学技术的发展和应用，水尺计重实施的方式方法得到了长足发展，特别是在对承运船舶水尺的观测方式上，诸如无人机^[5]、计算机人工智能^[6]、无线图传^[7]以及移动网络终端手机等前沿技术的应用，都能一改传统水尺观测必需与船方人员乘坐小艇或爬下数米甚至十几米长的软舷梯，顶着海浪，肉眼读取船舶水尺数据的近距离操作方式，相关技术的论述及行业标准已相继出台，为“不登轮、无接触”远距离水尺计重的作业方式迈出了重要一步。具体而言，就是用无人机实施船舶水尺观测、视频记录、数据分析^[8]，再应用多功能移动网络终端手机（必要时由闭环接触人员传递至船方）与船方传递水尺计重所需的各种图表证明报告文件^[9]。该类技术的应用能很好地实现远距离船舶水尺观测以及港水密度的测量，从而获取船舶总排水量参数，避免了水尺鉴定员与船方人员的近距离接触。但是，在采用“不登轮、无接触”方式远距离获取船舶压载水、淡水及自用燃油重量参数方面，至今少有研究，为此，本研究对其进行探讨。

提到远距离，手机是我们首先想到的，理论上我们可以应用手机图片视频传输功能把测量船舶压载水、淡水及自用燃油的过程拍录下来，再传至远离船舶的鉴定员，代替鉴定员身临其境的传统操作。但实际操作过程及效果并不尽如人意，得到的视频证据缺乏信服力。

这是因为水尺计重本质上属于一项取证鉴定工作，工作过程中鉴定员与船方难免存在博弈关系，当货物真实重量相比提单重量存在溢短重时，船方为了见到对其有利的鉴定结果，配合测量操作时会想方设法往船方有利的方向操作；又因为缺乏第三方现场监督，想让船方把几十个测量口按照鉴定员想要看清的操作点及操作过程准确地拍录下来非常困难，拍录到的视频中的操作往往难以成为让人信服的鉴定证据；最后鉴定员还必须及时回看判定几十个测量口测量操作的视频来获取数据，再查表计算，既费力又费时，所以仅用手机录像完成该项测量鉴定任务的实际效果并不理想。

为解决这一问题，本研究深入探讨船舶压载水、淡水及自用燃油重量的测算后发现，水尺计重公式（5）中，如果能保持船舶压载水、淡水及自用燃油重量卸货前后不变，即令W_BW₁ = W_BW₂，W_FW₁= W_FW₂，W_FO₁ = W_FO₂。由式（5）可得 W_D= M₁－M₂，也可以理解为在卸货过程中把船舶压载水、淡水及自用燃油重量均纳入常数处理，卸货前后即可抵消，把整个水尺计重过程简化为卸货前后总排水量差的计算。

但是在动辄几万甚至几十万吨的散装货物卸货过程中，卸货前船舶压载水不多，一般是几百吨或一两千吨，如果要保持卸货后压载水与卸货前一致，也就是说卸货过程不加压载水，那么被卸空货物的船舶船体势必因缺乏压载水而大幅度上浮，继而威胁船舶平衡安全或者顶碰损坏码头的塔吊装卸臂，酿造安全事故。

3 分批计量法在远距离水尺计重中的应用

为了解决船舶因货物被卸空而过度上浮，引发事故的问题，本文作者经反复探索找到了一个解决方法——分批计量法。

3.1 分批计量法方法描述

将整批货物分成n个卸货单元，在每个单元的卸货过程中，保持船舶压载水不变，并对该单元实施首末次水尺计重一次，再集中向船舶压载水舱加注压载水，把因单元货物被卸出而导致上浮的船体进行回压，每个单元的卸货量以及回加压载水的量视船舶安全漂浮高度而定，确保有足够安全漂浮余量的同时减少分批计量的次数。如此反复操作分批卸货n次，最后把n次分批水尺计重的结果累加，即可得到整批货物总的卸货重量。水尺计重全程实现远距离操作。

3.2 分批计量法操作流程

3.2.1 建立沟通模式

水尺计重前，通过外轮代理（闭环接触人员）与船方取得联系，建立应用多功能移动网络终端手机远距离沟通的模式。

3.2.2 拟定计量卸货方案

整批货物卸货前，鉴定员与船方、卸货方、收货方、监管方等相关方明确分批卸货分批计重操作的目的和意义，共同拟订计量、卸货方案，评估好各卸货单元在压载水保持不变的情况下，船舶因各单元货物被卸出而导致船体上浮的安全高度^[10]，同时为了兼顾卸货效率，应尽量减少卸货单元。

3.2.3 施封压载水系统

各货物单元卸货前，运用手机视频图片传输技术，确认压载水系统的阀门开关紧闭并施加带编号的封条（封条由闭环接触人员传递至船方）^[11]。保持各压载水舱的存水量在本单元卸货阶段不变，并将其纳入水尺计重的常数处理。

3.2.4 计量卸货前水尺参数N₁_I

接着运用无人机观看船舶吃水、手机视频图片传输技术观看测量港水密度及远程传送图表报告证明文件等方式，按水尺计重规程远距离实施卸货前的各项参数N₁_I（I为INITIAL首字母）计量。

3.2.5 单元卸货

开始单元卸货，卸货过程船体会逐渐上浮。

3.2.6 适时暂停卸货

船方要在确保安全的前提下判断船体的合理上浮程度，并适时通知卸货方暂停卸货^[12]。

3.2.7 计量卸货后水尺参数N₁_F及首批卸出货物重量W₁

货物停卸后，远距离实施卸货后的各项水尺参数N₁_F（F为FINAL首字母）计量，再结合卸货前、卸货后的各项计量参数N₁_I和N₁_F，计算出首批卸出货物的重量W₁。

3.2.8 解封压载水回压船体

首批卸出货物的重量计算完毕，解除压载水系统阀门开关封识，要求船方打开阀门，向压载水舱加注压载水，把浮起的船体往回压^[13]。

3.2.9 重复操作全卸货物

船体回压操作完成，重复3.2.3～3.2.8节所述操作步骤n次，计算出卸货量W_n，直至全部货物被卸出。视船体设计的宽窄大小，一般情况下分3次卸货计量即可，多则4次，少则2次。

3.2.10 计算卸货总重量

卸货总重量计算公式为W = W₁+ W₂+ … + W_n_。

3.3 分批计量法流程示意图

为能更直观地表达应用分批计量法远距离实施水尺计重，本文作者特设计其操作流程示意图，如图1所示。

图1 分批计量法流程

Fig.1 Batch measurement process

3.4 分批计量法应用的优缺点

分批计量法的显著优点如下：一是无需测量压载水，节约了逐一测量及查表计算几十个压载水舱水量所需的时间；二是解决了货轮不加压载水一次性卸货导致的安全问题；三是搭配应用无人机、手机视频图片传输技术实现远距离水尺计重。

该方法的不足之处在于与常规水尺计重相比，压载水回压船体不能与卸货同时进行，致使水尺计重总时长有所增加。

4 结语

本研究在应用无人机观测船舶吃水的技术基础上，对远距离水尺计重进行探讨，分析了仅应用手机视频图片传输技术，远距离实施压载水、淡水及自用燃油测量所存在的问题，提出把压载水、淡水及自用燃油重量均纳入常数处理，避免远距离测量带来的争议，并提出应用分批计量法，解决船舶卸货的安全问题。经反复推演探讨，分批计量法切实完善了远距离水尺计重操作方案。当遇到诸如船舶通报有传染性疫情等突发情况，水尺计重人员无法登轮时，应用分批计量法实施远距离水尺计重可以让水尺计重工作得以应急进行，使货物的通关、装卸免受影响。

参考文献

[1] SN/T 3023.2—2021进出口商品重量鉴定规程[S]. 北京: 中国标准出版社, 2022.

[2] 王小强. 船舶如何应对突发疫情事件[J]. 航海技术, 2020(2): 5-8.

[3] 王新. 全国进出口商品检验鉴定人员培训教材(三)[M]. 北京: 中国档案出版社, 2006(3): 25-47.

[4] 张钢. 散装货物运输中水尺计重的原则和方法[J]. 中国航海, 2006(4): 35-50.

[5] 黄彪斌, 赖华海, 周立群, 等. 无人机在水尺计重领域的应用[J]. 中国水运, 2020(12): 77-79.

[6] 杨卫星, 胡广粗, 汪琳, 等. AI技术在水尺计重领域应用研究[J]. 中国口岸科学技术, 2021(1): 72-76.

[7] 王猛, 刘进涛, 刘冲伟, 等. 无线图传技术无人机在大宗商品水尺计重中的应用[J]. 中国口岸科学技术, 2022, 4(7): 25-29.

[8] SN/T 5314—2021无人机在水尺计重中的应用规程[S]. 北京: 中国标准出版社, 2022.

[9] 文婧. 手机摄影的发展及对新媒体的影响[J]. 青年记者, 2019(23): 77-78.

[10] 饶本顺, 郑云峰, 周校彬, 等. 散装谷物船自动配载方案分析[J]. 船海工程, 2022(5): 113-116+125.

[11] 路海晋, 李晓晨. 船舶压载水系统阀门驱动装置的现状[J]. 黑龙江科技信息, 2015(24): 133.