技术领域
[0001] 本
发明涉及交通运输领域，主要涉及海上航行领域，特别是一种海上航行相关的系统。
背景技术
[0002] 地球的环境日益恶化，海上航行对环境恶化的“贡献”亦“功”不可没；海洋上每天都有大量的交通运输工具在
水面、水下、空中航行或活动，对环境恶化推波助澜。
[0003] 人们不断地试图解决这一问题，一直以来，人们着眼于研发新
能源，以及新的对环境比较友好的交通运输工具等。
[0004] 海洋能，即蕴藏于海洋中的各种
可再生能源，包括
潮汐能、
波浪能、
海流能、
海水温差能、海水
盐度差能，
生物能，广义上讲还包括海上
风能，
太阳能等，这些能源都具有可再生性和不污染环境等优点，目前，各种海洋能发电技术大量涌现，部分技术已经非常成熟。
[0005] 电动交通运输工具(电动船、艇、
飞行器等)和对环境更友好的氢动
力(包括
燃料电池)交通运输工具(船、艇、飞行器等)相继研发成功。尽管，前者每次充电的航程有限，后者每次加氢的航程同样不理想，两者还是已经应用于大量短途航行中。
[0006] 人们的努力到目前为止，亮点虽然有限，但也带来了希望。
发明内容
[0007] 本发明是开拓性发明。本发明试图尝试一种全新的思路，提供一种全新的未曾揭示的系统，利用该系统，取之于海，用之于行。以海制污，以海减污，循序渐进，力图最终实现海上航行的零污染。
[0008] 本发明揭示的系统不妨称之为海上航行支持系统，其“基石”不妨称之为航行支持站。海上航行支持系统以航行支持站为
基础构建。
[0009] “支持”的含义至少包括：补给(动力补给和生活补给)，主要补给(动力，
淡水，菜)的生产，货或\和人的中转服务，环保服务(垃圾分类回收，有机垃圾处置，以及海洋垃圾搜集回收处置，部分塑料等垃圾的资源化利用等)，维护维修，救生救灾，海洋观测监测，卫星导航北斗服务，以及有利于最终实现海上航行零污染的动力补给收费(金额计算)服务等。
[0010] 本文所述的交通运输工具，包括但不限于：在水面、水下的有人船、有人艇、有人航行器、无人船，无人艇、无人航行器等，以及海洋上空的有人飞行器、
无人飞行器等。
[0011] 以下所述的海上结构物也包括海上建筑等等人类在海上的构建物。
[0012] 本发明的海上航行支持系统，以航行支持站为基础构建：
[0013] 在航线上，或\和，航行作业活动范围内设置有航行支持站；
[0014] 航行支持站包括：新能源系统，和，以下三者的至少之一：
[0015] 一、为电动交通运输工具服务的
电能补给系统，即充电站；
[0016] 二、为氢动力交通运输工具服务的氢补给系统，即海资源制氢系统和加氢站；
[0017] 三、为传统交通运输工具服务的燃油补给系统，即海资源制燃油系统和加油站。
[0018] 在航线上，航行支持站的设置依以下规律：
[0019] 所述的航行支持站沿航线分段设置，且：
[0020] 每个具有电能补给系统的航行支持站与其相邻的具有电能补给系统的航行支持站，两者之间的航程不大于用于该航线上的电动交通运输工具的电池容量所限定的最大有效航程国际标准；例如，用于远航的电动交通运输工具的电池容量所限定的最大有效航程国际标准(待定)为不小于二百五十海里(本例假定)，则前述两个航行支持站之间的航程不应大于二百五十海里；
[0021] 每个具有氢补给系统的航行支持站与其相邻的具有氢补给系统的航行支持站，两者之间的航程不大于用于该航线上的氢动力交通运输工具的氢容器容量所限定的最大有效航程国际标准；例如，用于远航的氢动力交通运输工具的氢容器容量所限定的最大有效航程国际标准(待定)为不小于五百海里(本例假定)，则前述两个航行支持站之间的航程不应大于五百海里；
[0022] 每个具有燃油补给系统的航行支持站与其相邻的具有燃油补给系统的航行支持站，两者之间的航程不大于用于该航线上的普通传统交通运输工具的燃油仓容量所限定的最大有效航程国际标准；例如，用于远航的普通传统交通运输工具的燃油仓容量所限定的最大有效航程国际标准(待定)为不小于五百海里(本例假定)，则前述两个航行支持站之间的航程不应大于五百海里。
[0023] 由于设置航行支持站提供动力(氢、电、油)补给，因此，对环境友好的电动交通运输工具和氢动力交通运输工具可以替代污染严重的普通传统交通运输工具用于远航。当然前期还有大量的工作(例如国际协商制定各种行业国际规范、标准等等)要做，因为是一个前所未有的系统，产生一个全所未有的行业——海上航行支持行业，该行业至少涉及
船舶、飞机、海工、能源、环保、运输、经济、渔业、旅游等等。
[0024] 同时，普通传统交通运输工具也将因此而排放大幅减少，效率大幅提高；例如，某船现在从一个港口到下一个港口需要携带五百吨燃油，如果采用本发明，则将来可能最多仅需二十吨，可以多载四百多吨货物。
[0025] 在航行作业活动范围内，航行支持站的设置依以下规律：
[0026] 所述的航行支持站分片设置，且：
[0027] 每个具有电能补给系统的航行支持站，处于同片范围内正常作业活动的电动交通运输工具的电池容量所限定的最大有效航程内；
[0028] 每个具有氢补给系统的航行支持站，处于同片范围内正常作业活动的氢动力交通运输工具的氢容器容量所限定的最大有效航程内；
[0029] 每个具有燃油补给系统的航行支持站，处于同片范围内正常作业活动的普通传统交通运输工具的燃油仓容量所限定的最大有效航程内。
[0030] 例如，在渔业捕捞作业范围，分区设置若干个航行支持站，保障正常捕捞作业的渔船能够得到及时补给。在海监船正常巡航的范围，合理地设置航行支持站，保障海监船正常巡航的及时补给。
[0031] 所述的新能源系统，至少包括新能源发电装置，或，还包括有相应的储能系统；
[0032] 所述的新能源发电装置可以是海洋能新能源发电装置，海洋能新能源发电装置至少是以下之一：
[0034] 位于海面的波浪能发电装置，
[0035] 置于海下的潮流能发电装置，
[0036] 海水温差能发电装置，
[0037] 太阳能发电装置，等等；
[0038] 所述的储能系统，由
电缆与新能源发电装置相连，包括：储存电能的装置，或，将电能以其他形式储存且需要时能转化还原成电能的装置。
[0039] 例如，有一种置于海底高压环境的容器，储能时向容器内
泵入高压气体排出海水，需要时让高压海水进入容器驱动发电装置发电。
[0040] 所述的新能源系统，包括但不仅限于海洋能新能源发电装置。例如在安全绝对可控的海域，可以采用小型海上核电装置。现在的技术将核电装置从船(例如航母)上移植到海上结构物，毫无难点。
[0041] 具体采用何种新能源系统，应视具体海域情况(太阳、风、浪、流等等)和经济因素等综合具体分析而定。例如，风大风期长太阳充足，则可以采用风力发电或\和太阳能发电。
[0042] 新能源系统可以设置于和航行支持站其他部分有一定距离的海域，以电缆相连接。
[0043] 所述的充电站设置于海上结构物，以电缆与所述的新能源系统相连接；
[0044] 所述的海资源制氢系统以电缆与所述的新能源系统相连接，其制氢装置设置于海上结构物，其氢容器设置于海下的高压低温环境中，制氢装置和氢容器以氢管道相连通；所述的加氢站设置于海上结构物，以电缆与所述的新能源系统相连接，以氢管道和氢容器相连通；
[0045] 所述的海资源制燃油系统以电缆与所述的新能源系统相连接，其制燃油装置设置于海上结构物，其燃油容器设置于海下的高压低温环境中，制燃油装置和燃油容器以燃油管道相连通；所述的加油站设置于海上结构物，以电缆与所述的新能源系统相连接，以燃油管道和燃油容器相连通。
[0046] 海资源不仅仅是海水，例如，可以海水制氢(油)，也可以海底水合物制氢(油)，生物制氢(油)，等等。
[0047] 例如，澳大利亚科学家的研究成果，该技术只需要输入较少的电能便可激活水的
氧化(而不是海水中氯的氧化)，进而分解海水来产生氢气。使用这种新技术，只需五升海水就能产生足以满足一个普通家庭和一辆电动
汽车一天消耗的氢气。该技术如果大规模商业化应用，则海水制氢完全可以实现让氢动力交通运输工具取代普通传统交通运输工具。
[0048] 例如，美国海军已在大型军舰上实现海水制油，并成功用于飞行器飞行。但本发明认为，海水制油，只是一种过渡，目标还是实现以氢代油。
[0049] 海上航行的全″氢+电″化，且氢和电全来自于海，是本发明追求的终极目标。如果能实现，海上航行将无限接近″零″排放″零″污染，想想都让人激动万分，夜不能寐。
[0050] 所述的航行支持站还包括与充电站或\和加氢站或\和加油站相配套的：
[0051] 与陆地的情形相似，海上也需要供交通运输工具来去停留的装置和空间，包括：水面水下交通运输工具的航道泊位、飞行器的
起降平台\浮式机场等；安全消防装置等。
[0052] 所述的燃油补给系统的部分装置经过清理处理后可以用于氢补给系统，至少：
[0053] 燃油管道和氢管道其材质结构均相同，燃油容器和氢容器其材质结构均相同，燃油管道和燃油容器经过清理处理后可以用于氢补给系统；
[0054] 燃油补给系统的部分反应装置经过清理处理后也可以用于氢补给系统。
[0055] 由于氢动力交通运输工具的运用是一个从零到占绝对主导地位的渐变过程，该过程与普通传统交通运输工具从占绝对主导地位到零的渐变过程，两者几乎同步。因此，燃油补给系统的部分装置经过清理处理后可以用于氢补给系统，这点至关重要。这将大大降低成本，节约资源，节省人力物力财力。燃油管道和氢管道其材质结构均相同，燃油容器和氢容器其材质结构均相同，这样做，开始可能投入稍大看似浪费，但从长远看是极其值得的。
[0056] 位于航线交汇处的航行支持站具有装\卸货物的类似于小型港口的货物处理系统，包括小型码头\大型浮式机场、装\卸装置、货场仓库等，设置于大型的海上结构物；
[0057] 或者，
[0058] 该大型的海上结构物还同时设置有人员中转换乘系统，包括部分小型休闲娱乐消费设施。
[0059] 例如，一艘船从A港运货到B港，途中在海洋中M处分成两路，一路到B港，另一路到C港，M处的航行支持站具有装\卸货物的类似于小型港口的货物处理系统，因此，该船可以将带有的欲到C港的货物卸下，装上其他船只留在该航行支持站的欲到B港的货物，补给后继续前往B港。
[0060] 又如，一架客机载客从E地前往F地，途经在海洋中N处，N处有客轮经过，N处的航行支持站包括小型码头\大型浮式机场，设置有人员中转换乘系统，该客机降落在N处的航行支持站，换乘客船者下机，换乘飞机者登机，补给后
起飞继续前往F地。
[0061] 这只是两个最简单的例子，复杂的例子不再赘述。总之，可以大大提高效率，方便客户，同时大幅减少污染。
[0062] 实际上，这提示我们可以重新审视已有的航线规划、运作模式。必须靠港加油，不必靠的港要靠，不必绕的路要绕；航线规划必须迁就着让交汇处尽量靠近某个港口，如果无法实现则货物必须走一些回头路绕一些冤枉路等等；海上船运和海上空运基本割裂互不相干；等等问题。现在看来，航线是合理的，模式是科学的，非常理所当然非常科学合理。
[0063] 由于本发明的出现，我们是否应该以更加全面的视
角来看问题，是否应该将环保、经济、水运、空运、货运、客运、陆地、海洋等等作为一个不可分割的整体全盘考虑，全面规划，科学规划，科学决策。
[0064] 仅从这个角度出发，本发明也理应导致世界海上航行业的一场革命。
[0065] 至少部分航行支持站有设置于海上结构物的淡水补给系统，即
海水淡化装置，和，淡水储存补给装置；
[0066] 或者，
[0067] 这些航行支持站有些同时还有设置于海上结构物的蔬菜补给系统，即蔬菜
水培系统，和，蔬菜保鲜储藏装置。
[0068] 众所周知，
海水淡化，简单的就是利用太阳
热能使得海水
蒸发，从而得到淡水。类似的装置很多种，技术非常成熟。当然也可以是其他(如利用电能等)的公知技术。淡水储存补给装置，即包括淡水容器、水管、水泵等。蔬菜水培系统和蔬菜保鲜储藏装置均非常常见。
[0069] 交通运输工具由于能在途中不断得到生活补给(水、菜等)，因而能多载货，提高效率，减少污染，船员生活品质也提高(新鲜蔬菜)。例如，某船现在从一个港口到下一个港口需要携带二百吨水等，如果采用本发明，则将来可能最多仅需十吨，可以多载一百多吨货物。
[0070] 特殊交通运输工具航行作业活动范围内的航行支持站具有为其提供相应服务的特殊装置，特殊装置设置于海上结构物，可由航行支持站提供补给(电等)保障；特殊装置不仅仅限于以下两类：
[0071] 在捕捞区的航行支持站具有为渔船提供捕获物简单处理冷冻冷藏的装置，甚至设置有加工成罐头、干货等成品的装置(小型工厂)，有专
门的运输船\水上飞机，等等；渔船既可以取得补给又不必担心捕获物的及时处置，这样就没有必要频繁往返于渔港和捕捞区之间，大大提高效率，减少排放，渔民的经济收益也大幅提高(成本降低效率提高)。
[0072] 在旅游度假区的航行支持站具有为游客提供的休闲娱乐消费设施；等等。
[0073] 至少部分航行支持站有：
[0074] 设置于海上结构物的，物品(部分药品、食物、日用品等)供给装置；
[0075] 和，
[0076] 垃圾分类回收装置和处理有机废弃物(人的
排泄物和蔬果食物残余物)的沼气装置和沼气利用装置(如发电、制氢等)。
[0077] 这样，交通运输工具也可以得到物品(部分药品、食物、日用品等)的补给，可以将垃圾和有机废弃物转交航行支持站处置。
[0078] 海上航行支持系统有可由航行支持站提供补给(氢\电\油等)的船艇或\和水上飞机，
[0079] 可以：
[0080] 为航行支持站提供补给保障和维修维护的服务，即将催化剂、耗材、蔬菜
种子、
肥料、药品、食物、日用品等从陆地港口补充到航行支持站，将航行支持站的“废弃物”如垃圾等清运至陆地港口，能对航行支持站的系统装置设施维修维护；
[0081] 也可以：
[0082] 搭载小型储电电池和充电装置成为为电动交通运输工具服务的移动充电系统；
[0083] 或\和，搭载小型氢容器和加氢装置成为为氢动力交通运输工具服务的移动加氢系统；
[0084] 或\和，搭载小型燃油容器和加油装置成为为传统交通运输工具服务的移动加油系统；
[0085] 或\和，搭载维修维护设备为交通运输工具服务；
[0086] 或\和，搭载灭火救生装置进行海上救援。
[0087] 航行支持站可以根据自己所处的环境，配置或多或少的海洋垃圾搜集回收装置，尽力改善海洋环境，海洋垃圾搜集回收装置可以由航行支持站提供补给(氢\电\油等)，其回程将带回的垃圾给航行支持站处置。海洋垃圾搜集回收装置已知的有很多种，有有人的也有无人的，甚至有自带太阳能装置的
机器人。海洋中有很多人类垃圾，甚至累积有大于数个德克萨斯州的海洋垃圾带。附近垃圾多的航行支持站配置的海洋垃圾搜集回收装置相应就多。
[0088] 至少是回收垃圾多的航行支持站配置有由新能源系统提供电能的垃圾处理装置，能利用回收的废弃塑料等制作航行支持站的部分部件和用品。
[0089] 塑料的不可降解性一直受到人们的诟病，因而海洋中也大量存在塑料垃圾。研究人员现在终于给塑料找到了解脱的办法，不仅家具和部分日用品，未来的野餐桌、公园长椅、建筑、
桥梁、码头、
停车场和一些其它结构的建筑都将可以利用废弃塑料等制造。
[0090] 因此，在一些航行支持站配置由新能源系统提供电能的垃圾处理装置，利用回收的废弃塑料等制作航行支持站的部分部件和用品，减少污染，节约资源，降低清运工作量等，具有非常现实的意义。
[0091] 至少部分航行支持站有由新能源系统提供电能的海洋观测监测系统，至少可以观测监测
气候变化、水流水温、环境状况(大气、海洋)等等，所得数据由卫星网络系统即时传送到相关处理部门，累积形成海洋
大数据的一部分，为环境保护特别是大气、海洋环境保护提供第一手资料。
[0092] 在合适的航行支持站，可以被用于建设卫星
导航系统特别是北斗系统地面站网，相应设置的装置由新能源系统提供电能。
[0093] 现代社会离不开网络，海上航行支持系统也有网络服务系统，它至少包括有收费子系统，该子系统至少包括动力补给收费计算子模
块，它包括以下步骤：
[0094] (1)，开始(100)；
[0095] (2)，从已接受的客户输入的
请求服务信息中提取动力补给请求的相关信息(108)；
[0096] (3)，对“请求补给氢？”进行判断(160)；
[0097] (4)，如果是“是”，则以最优惠的奖励性价格乘以补给量得到动力补给
费用金额(110)，输出动力补给费用金额(230)，结束(238)；
[0098] (5)，如果是“否”，则对“请求补给电？”进行判断(170)；
[0099] (6)，如果是“是”，则以优惠的奖励性价格乘以补给量得到动力补给费用金额(120)，输出动力补给费用金额(230)，结束(238)；
[0100] (7)，如果是“否”，则对“请求补给油？”进行判断(180)；
[0101] (8)，如果是“否”，则得到动力补给费用金额为零(130)，输出动力补给费用金额(230)，结束(238)；
[0102] (9)，如果是“是”，则将客户的相关信息与权威环保监测机构发布的相关信息相比对(190)；
[0103] (10)，由比对进而判断“客户排放不达标？”(200)；
[0104] (11)，如果结果是“不达标”，即“是”，以最高的惩罚性价格乘以补给量得到动力补给费用金额(140)，输出动力补给费用金额(230)，结束(238)；
[0105] (12)，如果是“达标”，即“否”，则进而判断“客户排放优？”(210)；
[0106] (13)，如果结果是“优”，即“是”，以折扣价格乘以补给量得到动力补给费用金额(150)，输出动力补给费用金额(230)，结束(238)；
[0107] (14)，如果结果是“非优”，即“否”，以正常价格乘以补给量得到动力补给费用金额(220)，输出动力补给费用金额(230)，结束(238)。
[0108] 为了改善海上航行严重的污染状况。政策的奖励补贴等很重要，同时也必须采行奖惩结合的经济手段。因此，“动力补给收费计算子模块”的设计至关重要。
[0109] 上述的“最优惠的奖励性价格”，刚开始可以是零价格，随着氢动力交通运输工具增多到一定程度，可以调升为象征性价格，直至氢动力交通运输工具增多到占主导地位时可以调升为正常价格。“氢”开始可能(如果政策奖励补贴不够力)亏损，但因为“油”的利润可观，整体仍然是盈利的。
[0110] “动力补给收费计算子模块”采取的是：给予“氢”最大优惠(甚至免费)，给予“电”较大优惠，给予“油”排放为“优”(采用的是比“合格”更高的排放标准)者适当优惠，给予“油”排放为“合格”者正常价格，给予“油”排放为“不达标”者予以严惩。
[0111] 结合这些手段，逐步推行，“逼油换氢(电)”，最终实现海上航行的全″氢+电″化，实现海上航行无限接近″零″排放″零″污染。
[0112] 本发明的海上航行支持系统，以航行支持站为基础构建：
[0113] 航行支持站具有从海洋获取能源和氢\电\油，通过合理地设置航行支持站，使得电动交通运输工具和氢动力交通运输工具可以大范围甚至完全替代污染严重的普通传统交通运输工具，同时，普通传统交通运输工具也将因此而排放大幅减少，效率大幅提高；
[0114] 所述的燃油补给系统的部分装置经过清理处理后可以用于氢补给系统，这将大大降低成本，节约资源，节省人力物力财力。因为氢动力交通运输工具的运用是一个从零到占绝对主导地位的渐变过程，该过程与普通传统交通运输工具从占绝对主导地位到零的渐变过程，两者几乎同步。
[0115] 位于航线交汇处的航行支持站具有装\卸货物的类似于小型港口的货物处理系统、人员中转换乘系统，这样，货\人的途中(不靠港)中转成为可能，船——船、船——飞机的紧密协调合作互利成为可能。进一步提高效率、降低排放、方便客户。
[0116] 部分航行支持站有淡水(蔬菜)自产补给系统，进一步提高效率，减少污染，船员生活品质也提高(新鲜蔬菜)。
[0117] 特殊交通运输工具航行作业活动范围内的航行支持站具有为其提供相应服务的特殊装置。如在捕捞区的航行支持站具有为渔船提供特殊服务的装置，渔船既可以取得补给又不必担心捕获物的及时处置，这样就没有必要频繁往返于渔港和捕捞区之间，大大提高效率，减少排放，渔民的经济收益也大幅提高(成本降低效率提高)。
[0118] 海上航行支持系统有由航行支持站提供补给的船艇或\和水上飞机，一方面可以为航行支持站提供补给保障和维修维护的服务，另一方面也可以为交通运输工具提供移动补给保障和维修维护的移动服务以及海上救援。
[0119] 至少部分航行支持站有物品(部分药品、食物、日用品等)供给装置；和，垃圾分类回收装置和处理有机废弃物(人的排泄物和蔬果食物残余物)的沼气装置和沼气利用装置(如发电、制氢等)。交通运输工具在补给动力的同时也可以补给物品(部分药品、食物、日用品等)，可以将垃圾和有机废弃物转交航行支持站处置。
[0120] 航行支持站可以根据自己所处的环境，配置或多或少的海洋垃圾搜集回收装置，尽力改善海洋环境，海洋垃圾搜集回收装置可以由航行支持站提供补给(氢\电\油等)，其回程将带回的垃圾给航行支持站处置。
[0121] 一些航行支持站配置由新能源系统提供电能的垃圾处理装置，利用回收的废弃塑料等制作航行支持站的部分部件和用品，减少污染，节约资源，降低清运工作量等，意义重大。
[0122] 至少部分航行支持站有由新能源系统提供电能的海洋观测监测系统，至少可以观测监测
气候变化、水流水温、环境状况等等，所得数据由卫星网络系统即时传送到相关处理部门，累积形成海洋大数据的一部分，为环境保护特别是大气、海洋环境保护提供第一手资料。
[0123] 在合适的航行支持站，可以被用于建设
卫星导航系统特别是北斗系统地面站网，相应设置的装置由新能源系统提供电能。有益于北斗更快走向世界，大大提高北斗的竞争能力。
[0124] 海上航行支持系统的网络服务系统，其收费子系统的动力补给收费计算子模块，采取：给予“氢”最大优惠(甚至免费)，给予“电”较大优惠，给予“油”排放为“优”(采用的是比“合格”更高的排放标准)者适当优惠，给予“油”排放为“合格”者正常价格，给予“油”排放为“不达标”者予以严惩。“胡萝卜加大棒”手段，逐步推行，“逼油换氢(电)”“诱油换氢(电)”。
[0125] 海上航行的全″氢+电″化，且氢和电全来自于海，是本发明追求的终极目标。如果能实现，海上航行将无限接近″零″排放″零″污染。
附图说明
[0126] 图1是海上航行支持系统的网络服务系统，其收费子系统的动力补给收费计算子模块的方
框图。
