關(guān)于AIS航標(biāo)技術(shù)應(yīng)用特點(diǎn)及配布關(guān)鍵問(wèn)題的分析

陳韶寬 林勁

摘 要：文章分析了AIS航標(biāo)應(yīng)用技術(shù)特點(diǎn)，根據(jù)AIS航標(biāo)配布原則，介紹了AIS航標(biāo)的實(shí)現(xiàn)功能，包括AIS航標(biāo)的傳統(tǒng)航標(biāo)效能、補(bǔ)充現(xiàn)有航標(biāo)服務(wù)、發(fā)射航標(biāo)狀態(tài)以輔助航標(biāo)管理機(jī)構(gòu)對(duì)航標(biāo)進(jìn)行管理、特殊狀況下快速布設(shè)AIS航標(biāo)、其他關(guān)鍵區(qū)域的航標(biāo)服務(wù)，隨后文章介紹了AIS航標(biāo)布設(shè)過(guò)程中關(guān)鍵問(wèn)題，希望能給相關(guān)人士提供一些參考。

關(guān)鍵詞：AIS航標(biāo) 布設(shè)原則 關(guān)鍵問(wèn)題

1.引言

A I S是采用V H F海上移動(dòng)通信協(xié)議交換航行數(shù)據(jù)的通信系統(tǒng)。IALA近幾年來(lái)對(duì)AIS在海上航標(biāo)中的應(yīng)用做了許多工作，AIS航標(biāo)技術(shù)越來(lái)越成熟、完善。目前，我國(guó)已基本上完成AIS基站的布設(shè)，所有沿海海區(qū)均被其所覆蓋，同時(shí)大部分船只當(dāng)中都安裝有AIS終端設(shè)備，AIS航標(biāo)也得到較快的推廣應(yīng)用。

2.AIS航標(biāo)應(yīng)用技術(shù)特點(diǎn)

（1）有效和全天候的通信系統(tǒng)

AIS是采用VHF海上移動(dòng)通信協(xié)議交換航行數(shù)據(jù)的通信系統(tǒng)，具有全天候、傳輸距離遠(yuǎn)，受海上環(huán)境影響小等特點(diǎn)，沒(méi)有對(duì)GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商的依賴(lài)以及定時(shí)付費(fèi)等問(wèn)題，克服了無(wú)線傳感器等設(shè)備因網(wǎng)絡(luò)傳輸距離太短而無(wú)法在海上形成有效、全面的覆蓋面的缺點(diǎn)。

（2）真實(shí)（物理）AIS航標(biāo)

“真實(shí)”AIS航標(biāo)是實(shí)際位于航標(biāo)上的AIS設(shè)備。該設(shè)備發(fā)射：

①電文21—航標(biāo)識(shí)別和當(dāng)前位置和狀態(tài)；

②電文8—?dú)庀蠛退臄?shù)據(jù)或其他IMO電文；

③電文6—航標(biāo)監(jiān)測(cè)電文。

真實(shí)AIS航標(biāo)有3種類(lèi)型：

①1型—只進(jìn)行發(fā)射的臺(tái)站；

②2型—與1型相似，但包括一臺(tái)用于接受遙控的接收機(jī)；

③3型—完整的發(fā)射與接收臺(tái)站。

所有三種類(lèi)型臺(tái)站均能在發(fā)射之間關(guān)閉和休眠，以節(jié)省功耗。

在現(xiàn)有真實(shí)航標(biāo)上加設(shè)AIS航標(biāo)以實(shí)現(xiàn)其益處可能是合適的。

打算在遙遠(yuǎn)地區(qū)的航標(biāo)上安裝AIS航標(biāo)時(shí)，必須考慮電源問(wèn)題。

（3）虛擬AIS航標(biāo)

虛擬AIS航標(biāo)實(shí)際上并不存在，通過(guò)岸基臺(tái)站或航標(biāo)AIS 站廣播信息，在AIS 信息顯示屏上產(chǎn)生一個(gè)虛擬的航標(biāo)，在這種情況下，航標(biāo)符號(hào)會(huì)出現(xiàn)在船舶AIS 的顯示屏上沒(méi)有實(shí)際航標(biāo)存在的特定位置。虛擬AIS航標(biāo)主要適用場(chǎng)合有：

①代替或增強(qiáng)現(xiàn)有浮標(biāo)，改善航行安全

②標(biāo)注新的危險(xiǎn)物或礙航物；

③指示深水航道；

④指示臨時(shí)推薦航路；

⑤確定水文測(cè)量區(qū)；

⑥劃定禁區(qū)/SAR區(qū)或污染區(qū)。

（4）綜合AIS航標(biāo)

由于技術(shù)或經(jīng)濟(jì)方面的考慮，在航標(biāo)上安裝真實(shí)AIS并不一定合適。在這種情況下，考慮應(yīng)用綜合AIS航標(biāo)。綜合AIS航標(biāo)有兩種：

①監(jiān)測(cè)綜合AIS航標(biāo)。通過(guò)航標(biāo)附近的AIS基站發(fā)射電文21，設(shè)置“監(jiān)測(cè)”綜合AIS航標(biāo)。航標(biāo)位置和狀態(tài)是通過(guò)航標(biāo)和基站AIS設(shè)備之間通信得到。

②預(yù)測(cè)綜合AIS航標(biāo)。通過(guò)遠(yuǎn)離航標(biāo)的AIS基站發(fā)射電文21，設(shè)置“預(yù)測(cè)”綜合AIS航標(biāo)。航標(biāo)實(shí)際存在，但其位置或狀態(tài)無(wú)法監(jiān)測(cè)。

（5）AIS航標(biāo)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

基于A I S的航標(biāo)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由AIS 遙測(cè)終端（ AIS - RTU） 、AIS VHF 通信鏈路和監(jiān)控中心（ GIS 平臺(tái)） 組成.AIS - RTU 采集航標(biāo)的當(dāng)前經(jīng)緯度和工作狀態(tài)參數(shù)（ 如充電電壓、電流，工作電壓、電流，燈泡個(gè)數(shù)，閃光燈質(zhì)等） ； AIS VHF 通信鏈路完成AIS - RTU 和監(jiān)控中心的通訊工作.AIS- RTU 可以用電文6 （尋址二進(jìn)制電文） 向航標(biāo)監(jiān)控中心發(fā)送航標(biāo)狀態(tài)報(bào)告，在終端工作正常情況下，按照設(shè)定的時(shí)間間隔定時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)；當(dāng)出現(xiàn)航標(biāo)狀態(tài)變化、航標(biāo)設(shè)備工作異常、漂移時(shí)，向監(jiān)控中心發(fā)送報(bào)警數(shù)據(jù).基于AIS的航標(biāo)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可解決GSM 覆蓋不到的海域航標(biāo)的遙測(cè)問(wèn)題.

3.AIS航標(biāo)配布及關(guān)鍵問(wèn)題

（1）根據(jù)AIS航標(biāo)應(yīng)用技術(shù)特點(diǎn)，AIS航標(biāo)配布主要實(shí)現(xiàn)以下功能。

①傳統(tǒng)的航標(biāo)效能。如標(biāo)示孤立危險(xiǎn)物。在船舶航行過(guò)程中，海域當(dāng)中的孤立危險(xiǎn)物往往是其安全航行的最大威脅。在那個(gè)存在孤立危險(xiǎn)物或淺點(diǎn)上標(biāo)示上AIS航標(biāo)，可以及時(shí)對(duì)附近的船舶進(jìn)行提醒和預(yù)警，從而保證船只及時(shí)做出躲避，保障航行安全。

②補(bǔ)充現(xiàn)有的航標(biāo)服務(wù)。傳統(tǒng)的航標(biāo)是通過(guò)外形、顏色、燈光、雷達(dá)應(yīng)答器等手段實(shí)現(xiàn)對(duì)航海者的幫助。傳統(tǒng)航標(biāo)系統(tǒng)依靠燈光、聲音提供助航服務(wù)，其效果易受天氣和環(huán)境影響；目前海上應(yīng)用需求增多，AIS航標(biāo)的應(yīng)用，有效地補(bǔ)充了現(xiàn)有的航標(biāo)服務(wù)，如標(biāo)志或描繪航跡、航路、范圍和限制區(qū)，還可以提供天氣、潮汐和海況等更多的數(shù)據(jù)。

③發(fā)射航標(biāo)狀態(tài)以輔助航標(biāo)管理機(jī)構(gòu)對(duì)航標(biāo)進(jìn)行管理。在傳統(tǒng)的航標(biāo)巡檢中，如需要投入大量的人力和船只到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行巡檢，只能定時(shí)維護(hù)，無(wú)法做到實(shí)時(shí)維護(hù)。AIS航標(biāo)服務(wù)中提供了航標(biāo)狀態(tài)、航標(biāo)位置，還可以通過(guò)遙控來(lái)改變航標(biāo)參數(shù)，有效地改變傳統(tǒng)的航標(biāo)巡檢工作方式，推進(jìn)了航標(biāo)信息化發(fā)展。

④特殊狀況下快速布設(shè)AIS航標(biāo)。AIS航標(biāo)擁有布設(shè)速度快捷、標(biāo)位準(zhǔn)確以及所受天氣狀況影響小的特點(diǎn)，因此，如果某一水域出現(xiàn)了沉船事故，航標(biāo)管理機(jī)構(gòu)可以提前在該沉船區(qū)域設(shè)置AIS虛擬航標(biāo)。

⑤其他關(guān)鍵區(qū)域的航標(biāo)服務(wù)。在一些比較重要關(guān)鍵的水域里，如大型海上風(fēng)力發(fā)電廠、橋梁建設(shè)、水上建筑施工等區(qū)域里，可以使用傳統(tǒng)燈浮標(biāo)和AIS航標(biāo)相結(jié)合的方式進(jìn)行設(shè)置，能夠促進(jìn)助航信息的完善和多樣化。此外，在海況惡劣的區(qū)域，設(shè)置AIS航標(biāo)，便于對(duì)航標(biāo)狀況進(jìn)行日常監(jiān)測(cè)與管理。

⑥標(biāo)示重要的航道口與節(jié)點(diǎn)位置，為了能夠清晰的標(biāo)示出航道口進(jìn)港的具體位置、航道的分叉口、航道的匯合口、航道的轉(zhuǎn)折點(diǎn)以及推薦航道等重要的節(jié)點(diǎn)位置，可以在相應(yīng)位置安裝AIS航標(biāo)，從而能夠在視距范圍之外對(duì)過(guò)往船只進(jìn)行提前預(yù)警提醒，保證駕駛員能夠有充足的時(shí)間進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷和反應(yīng)。

（2）AIS航標(biāo)布設(shè)中關(guān)鍵問(wèn)題分析。

①AIS航標(biāo)布設(shè)要考慮時(shí)隙復(fù)用容量。在船只往來(lái)比較頻繁的海域當(dāng)中設(shè)置AIS航標(biāo)時(shí)，有很大可能會(huì)發(fā)生時(shí)隙復(fù)用的問(wèn)題，也就是大量的船只共同采集同一個(gè)航標(biāo)的信息，從而導(dǎo)致船臺(tái)無(wú)法及時(shí)接收時(shí)隙中的信息，發(fā)生盲通信的狀況，船只中的AIS設(shè)備終端也無(wú)法顯示出AIS航標(biāo)。為了預(yù)防這種問(wèn)題的發(fā)生，應(yīng)該對(duì)AIS航標(biāo)中的天線高度和發(fā)射靈敏度進(jìn)行科學(xué)調(diào)整，比如適當(dāng)降低天線高度，或是減輕發(fā)射靈敏度，限制AIS航標(biāo)布設(shè)范圍，盡量避免在船只出海密集的水域或是繁忙的港口中進(jìn)行布設(shè)。

②AIS航標(biāo)定位精度的問(wèn)題。AIS實(shí)際航標(biāo)當(dāng)中大部分都是將民用的GPS芯片充當(dāng)內(nèi)部的定位源零件，在正常條件下，AIS航標(biāo)的定位精度都會(huì)保持在十米左右。因此和燈浮標(biāo)在海域中所處的實(shí)際位置相比，AIS航標(biāo)中所顯示出來(lái)的位置通常會(huì)存在相應(yīng)的誤差問(wèn)題，如果駕駛員參考此時(shí)的AIS航標(biāo)就會(huì)出現(xiàn)誤判的問(wèn)題。在這種問(wèn)題下，以后可以使用和基準(zhǔn)接收機(jī)DGNSS相連接的AIS航標(biāo)，如此通過(guò)DGNSS提供的數(shù)據(jù)信息也會(huì)更加準(zhǔn)確詳細(xì)，能夠有效提升定位的精度。

③A I S航標(biāo)布設(shè)要考慮能源功耗。AIS航標(biāo)在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)大量的能源消耗，因其通常在二十四小時(shí)的運(yùn)行時(shí)間中，需要每隔三分鐘發(fā)送一條信息。比如成都的SPAT-1010A天奧數(shù)字化AIS航標(biāo)，這一設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中對(duì)燈浮標(biāo)太陽(yáng)能模板和蓄電池等能源設(shè)備擁有較高的要求。為此管理人員的布設(shè)AIS航標(biāo)過(guò)程中，應(yīng)該結(jié)合能源功耗方面的問(wèn)題進(jìn)行考慮，在選擇產(chǎn)品的過(guò)程中也要盡量選擇那些能夠控制充電放電的設(shè)備，從而避免蓄電池出現(xiàn)過(guò)度充電或是過(guò)度放電的問(wèn)題，讓燈浮標(biāo)能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)。同時(shí)相關(guān)航標(biāo)管理部門(mén)應(yīng)該健全航標(biāo)的安裝指南，并針對(duì)航標(biāo)生產(chǎn)和能源裝備問(wèn)題進(jìn)行規(guī)范化管理。

4.結(jié)語(yǔ)

綜上所述，AIS航標(biāo)的設(shè)置對(duì)于沿海地區(qū)船只的安全航行具有極大的影響，為此在進(jìn)行布設(shè)的過(guò)程中，應(yīng)該嚴(yán)格遵守相關(guān)布設(shè)原則。目前在我國(guó)AIS航標(biāo)布設(shè)過(guò)程中還存在一些問(wèn)題，為此需要相關(guān)研究人員進(jìn)行深入的研究，從而找出有效的解決方法，將AIS航標(biāo)的作用充分發(fā)揮出來(lái)。

參考文獻(xiàn)：

[1]張杏谷，袁安存.AIS助航規(guī)范與應(yīng)用.大連海事大學(xué)出版社.2013年8月.

[2]李琳，王云軒.當(dāng)前AIS航標(biāo)布設(shè)原則及重點(diǎn)問(wèn)題分析[J].珠江水運(yùn)，2017（23）：58-59.

[3]閆健.探討AIS航標(biāo)基本布設(shè)原則及關(guān)鍵問(wèn)題[J].中國(guó)水運(yùn)（下半月），2015，15（11）： 48-49.