基于AIS網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)出海人員考勤的研究

劉國康 鄭建煌

摘 要：為滿足近海作業(yè)的人員考勤需求，本文提出了基于AIS網(wǎng)絡(luò)的海上作業(yè)人員的考勤系統(tǒng)，并設(shè)計(jì)了電文的應(yīng)用屬性；確定了電文ID與IAI碼；明確了播發(fā)與接收解析響應(yīng)流程；進(jìn)行相應(yīng)的電文播發(fā)與接收解析測(cè)試，測(cè)試結(jié)果驗(yàn)證了人員安全考勤專用AIS電文傳輸?shù)挠行耘c可用性。本文可為將來海上人員考勤管理做好基礎(chǔ)信息支持。

關(guān)鍵詞：AIS專用電文 海上作業(yè)人員 考勤

1.引言

隨著航運(yùn)業(yè)的飛速發(fā)展以及涉海業(yè)務(wù)的多元化應(yīng)用，AIS的應(yīng)用電文也進(jìn)行了深入的擴(kuò)展，在2010年IMO發(fā)布的AIS專用應(yīng)用電文之中，就擴(kuò)展了一些新的專用應(yīng)用電文，包括電文的應(yīng)用范圍，識(shí)別碼，內(nèi)容等，以便各涉海相關(guān)部門能夠根據(jù)自己的需求進(jìn)行應(yīng)用開發(fā)。目前AIS的電文根據(jù)其消息號(hào)（ID）分為27類消息，每一類消息的電文的內(nèi)容都規(guī)定了用途與應(yīng)用范圍。AIS電文允許在電文格式、傳輸機(jī)制遵照AIS電文的使用原則的前提下，相關(guān)部門可根據(jù)需求進(jìn)行自定義設(shè)計(jì)。

2.設(shè)計(jì)思路

在國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的海上日常使用的AIS電文各類消息之中，尚未針對(duì)人員管理與考勤的用途和需要傳輸?shù)膬?nèi)容進(jìn)行定義。本文根據(jù)IALA《AIS專用適用電文導(dǎo)則》中推薦了AIS二進(jìn)制電文的數(shù)據(jù)格式與通信規(guī)則，結(jié)合人員安全管理與考勤的相關(guān)信息內(nèi)容，設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的定制電文格式，以滿足人員管理與考勤的信息內(nèi)容要求與國內(nèi)的電文應(yīng)用規(guī)則要求。系統(tǒng)構(gòu)架如圖1所示。

人員考勤系統(tǒng)可以采用目前通用的人員考勤管理系統(tǒng)如：ID卡、指紋、人臉識(shí)別等考勤設(shè)備；考勤-AIS信息轉(zhuǎn)換與處理控制系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)通過數(shù)據(jù)接口獲取考勤數(shù)據(jù)，并且將數(shù)據(jù)進(jìn)行符合AIS標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)模式轉(zhuǎn)換并且將處理后的數(shù)據(jù)送入AIS收發(fā)機(jī)進(jìn)行發(fā)送、并及時(shí)反饋發(fā)送成功與否的信息；AIS船、岸站系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)考勤的AIS專用電文數(shù)據(jù)在AIS數(shù)據(jù)鏈路上的傳輸。在本系統(tǒng)中，可根據(jù)需要增加如AIS-MOB（AIS便攜式遇險(xiǎn)示位標(biāo)）等安全設(shè)備，用于提高海上作業(yè)人員的安全管理水平。

3.AIS電文設(shè)計(jì)

3.1AIS定制電文設(shè)計(jì)

人員考勤信息傳輸需要將考勤的人員信息和考勤時(shí)間信息轉(zhuǎn)換成AIS電文信息。為此，需要將海上作業(yè)人員的身份、刷卡時(shí)間等信息封裝成AIS電文。人員身份信息碼由數(shù)字與大寫英文字母隨意排列組合而成，從而保障了人員身份碼的唯一性與廣泛性；刷卡時(shí)間一般為當(dāng)?shù)貢r(shí)間，然而為了能夠滿足AIS電文傳輸?shù)母袷綐?biāo)準(zhǔn)要求，在實(shí)際進(jìn)行封裝傳輸前系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)處理成UTC時(shí)間。一個(gè)完全的需要封裝的人員考勤信息內(nèi)容及描述如下： RFID4EEE1410A4011146260418

其中：RFID 表示考勤方式為RFID刷卡考勤；

4EEE1410A4表示IC卡的卡號(hào)，亦即人員身份信息碼；

011146260416表示時(shí)間信息，其中011146表示時(shí)間，260418表示日期。

3.2電文應(yīng)用屬性及其ID，IAI確定

根據(jù)對(duì)ITU-R M.1371-5 建議書的解讀和對(duì)AIS專用適用電文導(dǎo)則和內(nèi)容的研究，人員考勤的AIS電文信息應(yīng)用可確定為AIS的專用應(yīng)用電文，因此，可參照AIS專用適用電文導(dǎo)則的相關(guān)要求進(jìn)行電文信息的傳輸。

電文ID：作為AIS的專用適用電文的應(yīng)用，結(jié)合考勤數(shù)據(jù)具體內(nèi)容，本文從測(cè)試的角度，將人員考勤信息以AIS電文ID為8的電文進(jìn)行廣播發(fā)送，以簡化船臺(tái)AIS與基站AIS的電文確認(rèn)交互機(jī)制（如果采用6號(hào)尋址電文，遠(yuǎn)方機(jī)器確認(rèn)時(shí)會(huì)返回一條受否收到消息的電文，8號(hào)電文則不需要遠(yuǎn)方機(jī)器確認(rèn)），減輕AIS的VHF數(shù)據(jù)鏈路負(fù)載。

IAI：IAI主要為電文的適用識(shí)別碼，規(guī)定了電文的應(yīng)用范圍與內(nèi)容屬性，由DAC碼與FI碼組成，DAC為區(qū)域碼，按照使用方所屬地區(qū)或國家來進(jìn)行分配。FI為功能碼，主要標(biāo)識(shí)其所在電文的主要應(yīng)用目的。人員安全考勤的DAC區(qū)域碼為413，這是在我國沿海使用的規(guī)定的區(qū)域碼。FI功能碼應(yīng)目前尚未有權(quán)威組織對(duì)該考勤內(nèi)容范圍進(jìn)行定義。本文結(jié)合AIS專用適用電文導(dǎo)則關(guān)于新電文應(yīng)用的FI分配和傳統(tǒng)AIS電文FI的分配，發(fā)現(xiàn)目前FI碼6-9尚未被分配，因此，本文設(shè)計(jì)的FI值為6。

3.3電文內(nèi)容和格式確定

本文設(shè)計(jì)的8號(hào)二進(jìn)制廣播電文的數(shù)位分配，內(nèi)容說明可見表1。

4.電文播發(fā)與接收解析流程（考勤電文播發(fā)流程如圖2所示）

（1）通過設(shè)置在船上的考勤傳感器，如刷卡機(jī)，采集考勤信息；（2）通過軟件將人員考勤信息與時(shí)間打包封裝處理，通過串口形式送入AIS船臺(tái)；（3）AIS船臺(tái)返回ABK語句反饋信息發(fā)送成功與否；（4）監(jiān)控中心通過AIS基站接收到AIS船臺(tái)發(fā)出的AIS人員考勤消息，將消息解析出后，與后臺(tái)數(shù)據(jù)庫處理相應(yīng)的如人員身份核對(duì)、匹配、跟蹤、報(bào)警、對(duì)船舶的信息反饋等處理。

5.人員考勤信息AIS電文的接收與解析測(cè)試

本文測(cè)試設(shè)備包括：兩臺(tái)AIS設(shè)備（其中一臺(tái)為AIS基站，一臺(tái)為AIS船臺(tái)），兩臺(tái)計(jì)算機(jī)主機(jī)（其中主機(jī)A為觸摸屏一體機(jī)，主機(jī)B為虛擬主機(jī)），一臺(tái)通用的刷卡機(jī)。其中主機(jī)A與AIS船臺(tái)通過RS422串口相連，并與刷卡機(jī)通過RS232串口相連，模擬船舶；主機(jī)B與AIS基站配置通過RS422串口相連，也可通過TCP連接，模擬監(jiān)控中心，圖3所示。

（1）在主機(jī)A上部署人員安全考勤跟蹤單元軟件，展示打卡結(jié)果與AIS發(fā)送狀態(tài)，通過軟件編譯后送入AIS船臺(tái)的電文為：！AIBBM，1，1，0，0，8，IlI8HTAPlm<7333377K7G7O？ 73G7P，2*68等10條信息。

（2）AIS船臺(tái)反饋對(duì)應(yīng)電文發(fā)送成功的ABK電文：！AIABK，，A，8， 0，3*16等10條反饋電文（*前面的數(shù)字3表示AIS船臺(tái)反饋該類電文的信息已經(jīng)發(fā)送成功）。

（3）主機(jī)B上的軟件通過AIS基站均能接收到AIS船臺(tái)發(fā)出的10次刷卡信息（8號(hào)電文）接收到的原始電文如下： ！ABVDM，1，1，，A，81kV

本測(cè)試使用同樣的程序進(jìn)行發(fā)送與接收實(shí)驗(yàn)，測(cè)試結(jié)果顯示，在主機(jī)A上通過AIS船臺(tái)發(fā)送的10條AIS消息，均能被AIS基站收到，并正確顯示在主機(jī)B上，證明了本方案的可行性，具備實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值。

6.總結(jié)與展望

本文整體描述了船舶AIS人員考勤信息系統(tǒng)的應(yīng)用理念與框架，在此基礎(chǔ)上深入的研究與闡述了使用AIS 電文8-二進(jìn)制廣播電文在AIS的VHF數(shù)據(jù)鏈路上傳輸相應(yīng)人員考勤信息的電文內(nèi)容、應(yīng)用范圍、屬性以及內(nèi)容傳輸格式。闡述了考勤AIS專用電文信息的信息傳輸機(jī)制，包括播發(fā)、接收與解析機(jī)制。最后進(jìn)行了測(cè)試，證明了能夠借助AIS數(shù)據(jù)鏈路網(wǎng)絡(luò) 實(shí)現(xiàn)在無移動(dòng)通信信號(hào)覆蓋區(qū)域的船舶人員考勤管理通信。但是將來的深入發(fā)展仍然需要進(jìn)一步的研究開發(fā)，船舶與岸站之間的6、8號(hào)電文的尋址、廣播、反饋機(jī)制需進(jìn)一步細(xì)化，避免過多AIS人員考勤電文的傳輸而導(dǎo)致的AIS-VHF數(shù)據(jù)鏈路擁擠等問題仍然需要進(jìn)一步的深入研究與解決。

參考文獻(xiàn)：

[1]Recommendation ITU-R.M. 1371-5， Technical characteristics for an automatic identification system using time division multiple access in the VHF maritime mobile frequency band[S]. 2014.

[2]IEC 61162-1 ed. 4，Maritime navigation and radiocommunication equipment and systems-Digital interfaces - Part 1：Single talker and multiple listeners[s].2010.

[3]袁安存，張淑芳.通用船載自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)國際標(biāo)準(zhǔn)匯編[M].大連：大連海事大學(xué)出版社，2005： 121-132.