船載自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)（AIS）的船舶檢驗(yàn)研究

安徽省蚌埠市地方海事局 馬廣龍

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船載自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)（AIS）的船舶檢驗(yàn)研究

安徽省蚌埠市地方海事局 馬廣龍

【摘要】隨著船舶增加較快，航運(yùn)日益繁忙，水上交通安全管理現(xiàn)代化要求顯著提高，特別是信息化助航設(shè)備在船舶航行過程作用凸顯，按照國際海事修正公約和2011版內(nèi)河船舶檢驗(yàn)規(guī)則要求，絕大部分船舶都需要安裝船載自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)（AIS），由于該設(shè)備屬于新型技術(shù)設(shè)備，其信息化集成度高，技術(shù)復(fù)雜，功能較多，對(duì)以往的船檢人員提出了新的要求。本文通過對(duì)AIS原理分析，結(jié)合內(nèi)河船檢規(guī)則，探討船舶AIS設(shè)備的檢驗(yàn)操作。

【關(guān)鍵詞】內(nèi)河船舶 船檢規(guī)則；船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)（AIS）；檢驗(yàn)技術(shù)

一、引言

我國內(nèi)河船舶截止到十二五末已達(dá)到16.6萬艘，船舶保有量呈現(xiàn)增長迅速，水上交通事故隨之增長較快，海事安全管理面臨嚴(yán)峻的形勢，急需現(xiàn)代化信息手段加強(qiáng)船舶的安全航行、指揮調(diào)度和應(yīng)急搜救。作為目前內(nèi)河船舶助航最為先進(jìn)船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)（AIS）成為安全航行的重要保障。AIS的使用加強(qiáng)了船舶間避免碰撞的措施，改進(jìn)了海事與船舶通信的方式，提供了一種與通過AIS識(shí)別的船舶及進(jìn)行語音和文本通信的方法，有助于加強(qiáng)船員生命安全保障、提高航行的安全性和效率，以及對(duì)航行水域的環(huán)境保護(hù)。

根據(jù)《1974年海上人命安全公約》（SOLAS公約）第V章修正案的要求和2011年《中華人民共和國海事局內(nèi)河船舶法定檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)則》，結(jié)合國內(nèi)實(shí)際，我國內(nèi)河船舶AIS安裝按照分類原則，強(qiáng)制要求限噸以上船舶不遲于 2011 年7 月1 日在包括年度檢驗(yàn)，定期檢驗(yàn)或換證檢驗(yàn)都必須配置安裝船載自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)（AIS）。為了保障該強(qiáng)制檢驗(yàn)的順利實(shí)施，要求海事執(zhí)法過程中應(yīng)采取嚴(yán)厲的監(jiān)督和控制措施，確保該設(shè)備的配備和按規(guī)定使用（在通常情況下，裝有AIS的船舶應(yīng)使AIS始終保持運(yùn)行狀態(tài)，特別規(guī)定要保護(hù)航行信息的情況除外）。

由于該設(shè)備目前屬于船舶設(shè)備中出現(xiàn)較短，技術(shù)較為先進(jìn)性和復(fù)雜性的助航器材，國內(nèi)內(nèi)河船檢人員對(duì)該設(shè)備了解較少，缺乏知識(shí)和檢驗(yàn)技術(shù)經(jīng)營積累，本文通過原理及檢驗(yàn)事項(xiàng)的討論，以幫助船舶檢驗(yàn)師了解AIS設(shè)備的實(shí)船檢驗(yàn)操作通用規(guī)則和辦法。

二、船載自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)（AIS）功能和技術(shù)原理

1、AIS的主要功能

AIS主要是實(shí)現(xiàn)船舶自動(dòng)識(shí)別、協(xié)助追蹤目標(biāo)、簡化信息交流、提供其它輔助信息以避免碰撞發(fā)生等功能，解決了 VTS和ARPA雷達(dá)無法直接標(biāo)識(shí)目標(biāo)的問題，彌補(bǔ)了海事管理中主動(dòng)和被動(dòng)、單方和互動(dòng)的原有技術(shù)管理空白，使船舶航行和海事監(jiān)管真正進(jìn)入了雙契約的數(shù)字時(shí)代。

2、AIS系統(tǒng)運(yùn)行原理

AIS是采用VHF作為通信基礎(chǔ)的廣播通信系統(tǒng)，按照國際海事SOTDMA通信協(xié)議，實(shí)現(xiàn)船舶之間、船舶與岸基之間的船舶航行動(dòng)靜信息的雙向交換。主要設(shè)備節(jié)點(diǎn)有船站（船載AIS設(shè)備）、岸基站（岸基設(shè)備）、控制中心及通訊鏈路組成（如圖1），

圖1　AIS的系統(tǒng)工作原理示意圖

所有船載AIS持續(xù)不斷地向其他船舶和VTS（Vessel Traffic Services船舶交通管制中心）播發(fā)按編碼規(guī)則編制的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的本船航行多態(tài)信息，同步地接收其他船舶和VTS站的信息數(shù)據(jù)，系統(tǒng)可自主運(yùn)行，用戶干預(yù)達(dá)到最小。岸基AIS可以在命令下開展向某一特定船舶或所有區(qū)域船舶的“輪詢”模式下，接到命令的船舶會(huì)自動(dòng)將更新后的新信息在相同的VHF頻道上發(fā)出。此外船與船之間也可通過短消息的方式互相獲取彼此有關(guān)航行數(shù)據(jù)。

3、AIS設(shè)備分類及原理

（1）AIS設(shè)備分類

根據(jù)AIS應(yīng)用的目的，AIS船用移動(dòng)設(shè)備的分類可分為A類和B類。以下主要討論A類設(shè)備。

A類AIS設(shè)備按照IMO有關(guān)AIS配備的必要條件，可以接收和發(fā)射有關(guān)安全之類的短消息包括重要的航行信息和重要的氣象分析警告之類的航行信息。設(shè)備應(yīng)符合國際電工委員會(huì)（IEC） 61993-2 標(biāo)準(zhǔn)《海上導(dǎo)航和無線電通信設(shè)備和系統(tǒng)一一自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)（ AIS） 第二部分《通用自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)（AIS） A 級(jí)船載設(shè)備一一操作和性能要求、測試方法和要求的測試結(jié)果》。

B類AIS設(shè)備提供簡易的不必要滿足IMO有關(guān)AIS配備的必要條件，可以接收有關(guān)安全之類的短消息。設(shè)備應(yīng)符合本局《國內(nèi)航行船舶船載B 級(jí)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)（ AIS） 設(shè)備（ SOTDMA） 技術(shù)要求（暫行n或國際電工委員會(huì)（IEC） 62287-1 標(biāo)準(zhǔn)《海上航行和通信設(shè)備與系統(tǒng)B 級(jí)船載自動(dòng)識(shí)別系》要求。

（2）A類AIS設(shè)備基本組成及原理

A類AIS設(shè)備系統(tǒng)基本配置由GPS接收機(jī)、電羅經(jīng)及電源（包括后備電源）以及核心的無線電發(fā)射應(yīng)答器等組成（如圖2所示）。

圖2　A類AIS設(shè)備系統(tǒng)主要組成部件

1）無線電發(fā)射應(yīng)答器的結(jié)構(gòu)及原理

AIS無線電發(fā)射機(jī)應(yīng)答器包括兩個(gè)時(shí)分多路尋址器（TDMA），一個(gè)高頻（VHF）發(fā)射機(jī)，工作在兩個(gè)并行的VHF頻道、一個(gè)70頻道的數(shù)字選擇呼叫接收機(jī)（DSC），內(nèi)置的GPS接收機(jī)、接口電路，信息處理器和LCD（液晶）顯示器（如圖3所示）。

圖3　AIS無線電發(fā)射機(jī)應(yīng)答器結(jié)構(gòu)方框

2）設(shè)備系統(tǒng)基本工作原理

船舶主電源為系統(tǒng)提供12V或24V直流電源；內(nèi)置的8或12通道GPS接收機(jī)主要為系統(tǒng)提供用于系統(tǒng)同步的世界時(shí)（UTC）標(biāo)準(zhǔn)時(shí)參。外置GPS接收機(jī)中輸入本船位置信息對(duì)地航向（COG）和對(duì)地航速（SOG），通過內(nèi)置的GPS接收機(jī)取得UTC時(shí)間用于AIS信號(hào)同步。當(dāng)外接GPS連接失敗時(shí)，本船位置信息對(duì)地航向（COG）和對(duì)地航速（SOG）也可通過內(nèi)置的備用GPS接收機(jī)獲得。

信息發(fā)送過程：控制單元通過采集設(shè)備內(nèi)置存儲(chǔ)器中的由用戶輸輸入的數(shù)據(jù)獲取船舶船舶識(shí)別號(hào)“MMSI”（即船舶身份證9位數(shù)字，具有唯一性）、起始港、目的港和所裝貨物以及其他輸入等信息；通過采集外置的GPS設(shè)備獲取船位的經(jīng)緯度、航速等信息；通過采集羅經(jīng)設(shè)備獲取航向等信息，編碼單元和分多路尋址器（TDMA）將編制好的船舶航行組合信息，根據(jù)DSC選擇的頻率通過VHF天線向外發(fā)送。

信息接受過程：VHF天線接收的AIS信號(hào)接收分為兩類，一是接受周邊水域其他船舶發(fā)送的上述信息；二是接受海事部門發(fā)送的指令信息。解碼單元和分多路尋址器（TDMA）根據(jù)時(shí)序序列將接受的信息進(jìn)行解碼，傳輸至液晶顯示器上，并在相關(guān)情況下發(fā)出不同形式的提示聲音。

3）AIS的信息構(gòu)成

靜態(tài)信息：即在AIS安裝初始化后輸入的信息，在不更改船名和不進(jìn)行重大船舶類型的改裝的情況下無需更改的基本信息。

動(dòng)態(tài)信息：即除了航行狀況信息，從與AIS連接的船舶上其他設(shè)備自動(dòng)提供更新的信息。

安全有關(guān)的短消息：即以固定或自由格式的、與安全有關(guān)的、最多包含150個(gè)字符的短消息，信息應(yīng)盡可能短小，安全及其它有關(guān)的信息，需要在航行中人工輸入和更新。

表1　船舶AIS發(fā)送信息的內(nèi)容

信息按不同更新時(shí)間間隔自動(dòng)發(fā)出，動(dòng)態(tài)信息：根據(jù)航速和航線變化，如表2所示；靜態(tài)和航行有關(guān)的數(shù)據(jù)：每6分鐘或者根據(jù)要求AIS能自動(dòng)應(yīng)答。

表2　動(dòng)態(tài)信息的報(bào)告更新時(shí)間間隔

（3）AIS設(shè)備的基本設(shè)置

船舶識(shí)別號(hào)（MMSI）設(shè)置：輸入自身船舶的9位MMSI號(hào)（當(dāng)船舶的IMO號(hào)是7位時(shí)，在7位數(shù)字前，輸入數(shù)字00，充足9位數(shù)。然后，輸入船名、輸入船舶呼號(hào)）。

船舶吃水（DRUGHT）設(shè)置：可以從0.0到25米間選擇，“DTE”設(shè)置不要改動(dòng)，永遠(yuǎn)設(shè)成“KEY&DISP”。

目的地港（SET DESTINATION）設(shè)置：在該選項(xiàng)目下輸入此次目的港地名。

航行狀態(tài)（SET NAV STATUS）設(shè)置：設(shè)置航行狀態(tài)“SET NAV STATUS”，在該設(shè)置頁內(nèi)，設(shè)定航行狀態(tài)編號(hào)。

船舶類型和乘員人數(shù)（SET TYPE&CREW）設(shè)置：設(shè)置菜單中“SET TYPE&CREW”（設(shè)置船舶類型和乘員人數(shù)），在該設(shè)置頁內(nèi)，設(shè)定所有乘客和船員人數(shù)并選擇船舶類型。

預(yù)計(jì)相遇最近點(diǎn)/預(yù)計(jì)相遇最近點(diǎn)的時(shí)間CPA和TCPA（SET CPA/TCPA）設(shè)置：設(shè)置菜單中 “SET CPA/TCPA”（設(shè)置預(yù)計(jì)相遇最近點(diǎn)/預(yù)計(jì)相遇最近點(diǎn)的時(shí)間），在該設(shè)置頁內(nèi)，設(shè)定預(yù)計(jì)相遇最近點(diǎn)和預(yù)計(jì)相遇最近點(diǎn)的時(shí)間的報(bào)警。

GPS天線位置（SET ANTENNA POS）設(shè)置：設(shè)置菜單中 “SET ANTENNA POS”（設(shè)置天線位置），在GPS天線位置設(shè)置分菜單，選擇1為內(nèi)部GPS天線位置，選擇2為外部GPS天線位置，根據(jù)GPS天線安裝位置實(shí)際尺寸輸入。

I/O（輸入/輸出）通信口（SET I/O PORT）設(shè)置：設(shè)置菜單中“SET I/O PORT”（設(shè)置輸入/輸出口），在“I/O”設(shè)置分菜單，按1號(hào)鍵，進(jìn)入用于速度傳感器的輸入/輸出口，在該設(shè)置頁內(nèi)，可根據(jù)傳感器類型按“向下”鍵選擇合適的項(xiàng)，以及進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)IP地址等設(shè)置。

三、AIS的實(shí)船檢驗(yàn)與處置

AIS設(shè)備的實(shí)船檢驗(yàn)操作在遵守船舶檢驗(yàn)規(guī)則的總體要求下，還要依據(jù)《國內(nèi)航行船舶船載電子海圖系統(tǒng)和自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)設(shè)備管理規(guī)定》的文件要求進(jìn)行。

1、設(shè)備安裝檢驗(yàn)

（1）檢驗(yàn)內(nèi)容：主要檢查船舶是否按配備要求安裝AIS ；是否有法定的準(zhǔn)入證書；核對(duì)該設(shè)備與船舶檢驗(yàn)證書航行設(shè)備型號(hào)是否一致；是否裝有主、應(yīng)急雙套電源。

（2）檢驗(yàn)糾正處理：若未按法定規(guī)范配備AIS的船舶應(yīng)予以滯留。要求船舶安裝好以后才能解除滯留；船舶安裝的AIS未持有型式認(rèn)可證書，要求船舶安裝符合要求的設(shè)備，并在船舶檢驗(yàn)證書上有相同型號(hào)的注明，應(yīng)限期糾正；不能自動(dòng)切換或無雙套電源，應(yīng)限期糾正。

2、AIS天線檢驗(yàn)

（1）檢驗(yàn)內(nèi)容：主要檢查VHF天線安裝是否合理（AIS的VHF天線與船舶VHF天線不應(yīng)在同一水平面上且垂直方向間隔至少2米，如在同一水平面，則間隔至少10米）；露天天線電纜連接端頭是否有適當(dāng)?shù)乃艽胧?；AIS的GNSS天線安裝是否合理，GNSS天線應(yīng)在水平360度、仰角5-90度范圍內(nèi)無連續(xù)障礙物，在AIS正常工作情況下，開啟駕駛臺(tái)有關(guān)設(shè)備，建議開啟中高頻及雷達(dá)等設(shè)備，保證AIS在中高頻發(fā)射時(shí)仍能正常工作。

（2）檢驗(yàn)糾正處理：天線安裝有問題，開航前糾正或限期糾正。

3、設(shè)備狀態(tài)檢驗(yàn)

（1）檢驗(yàn)內(nèi)容：主要檢查 AIS是否能夠保持常開狀態(tài)；開啟后能否正常工作；設(shè)備中船舶靜態(tài)數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確和實(shí)船一致，如船名、國際協(xié)調(diào)時(shí)（UTC）、呼號(hào)、船舶識(shí)別號(hào)、船舶種類、船舶尺寸等是否與證書中數(shù)據(jù)一致 ；設(shè)備中船舶動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確，如對(duì)地航向、船艏向、船位、對(duì)地速度等與其他航行設(shè)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行核對(duì)；設(shè)備中船舶航次相關(guān)數(shù)據(jù)如：吃水、貨物類型、始發(fā)及船舶目的港是否一致。

（2）檢驗(yàn)糾正處理：若未保持常開，進(jìn)行宣傳教育，要求強(qiáng)制常開AIS；未進(jìn)行正確設(shè)置，開航前糾正；若岸臺(tái)終端無法現(xiàn)實(shí)且相鄰船舶也無法顯示，要求船舶開航前糾正，證實(shí)設(shè)備無法使用，應(yīng)予以滯留，直至設(shè)備完全正常工作。

4、設(shè)備AIS的發(fā)射和接收效果檢驗(yàn)

（1）檢驗(yàn)內(nèi)容：主要借助岸基中心，操作船員及檢查AIS設(shè)備能否正常發(fā)射和接收信息，一是檢查信息接發(fā)是否正常，如果測試現(xiàn)場條件允許，可以與聯(lián)系岸基臺(tái)站人員聯(lián)系，查看監(jiān)控中心終端通訊效果；二是檢查相關(guān)船員是否能進(jìn)行與岸臺(tái)或其他船舶進(jìn)行指示內(nèi)容的信息發(fā)送操作；船員能否自行開展CPA報(bào)警功能測試（兩船最近會(huì)遇距離小于給定值節(jié)點(diǎn)時(shí)，AIS會(huì)自動(dòng)報(bào)警）；船員能否向它船發(fā)信息并取得信息回復(fù)；是否能對(duì)一艘指定目標(biāo)船進(jìn)行模擬預(yù)測與該船最近會(huì)遇時(shí)間和地點(diǎn)。

（2）檢驗(yàn)糾正處理： 若不能正常通訊，應(yīng)給予滯留，直至設(shè)備正常工作；若船員不能正確操作，開航前糾正，不熟悉操作的相關(guān)船員可以給予船員記分。

5、內(nèi)置測試設(shè)備（BIIT）的測試檢驗(yàn)

（1）檢驗(yàn)內(nèi)容：主要檢查Built-In Integrity Tests機(jī)內(nèi)能否進(jìn)行自行檢驗(yàn)測試。

（2）檢驗(yàn)糾正處理：若不能正常自檢，應(yīng)給予滯留，直至設(shè)備正常工作；若船員不能正確操作，開航前糾正，不熟悉操作的相關(guān)船員可以給予船員處罰和記分。

6、模擬故障功能檢驗(yàn)

（1）檢驗(yàn)內(nèi)容：主要是模擬人為故障，檢查報(bào)警單元能否正常發(fā)出聲響報(bào)警，并核對(duì)LED中顯示報(bào)警信息是否與實(shí)際故障情況相一致。

（2）檢驗(yàn)糾正處理：若不能進(jìn)行正常模擬，應(yīng)給予滯留，直至檢修設(shè)備正常工作。

7、其他需要開展的檢驗(yàn)。

四、結(jié)束語

因不同的AIS設(shè)備廠商生產(chǎn)的AIS產(chǎn)品可能在助航附加功能會(huì)有不同的特性，本文無法全面涵蓋。對(duì)于此類設(shè)備的檢驗(yàn)和綜合管理應(yīng)用，應(yīng)以基本原理為基礎(chǔ)、以船檢規(guī)則為載體，在實(shí)際檢驗(yàn)的過程不斷積累。船載自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)（AIS）是伴隨航運(yùn)和科技發(fā)展的必然選擇，也是現(xiàn)代安全科技化、科學(xué)化管理發(fā)展必然要求。但需要重點(diǎn)提示的是不是所有航行的水上設(shè)施設(shè)備都安裝了AIS，因此在使用該系統(tǒng)和船舶檢驗(yàn)時(shí)應(yīng)完全明白AIS提供的信息并不是附近所有船舶和物體的全部信息，不能把AIS當(dāng)成避免事故的全能妙藥，船檢師用于永遠(yuǎn)要把船員人的因素作為船舶安全航行的第一要素。

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作者簡介：馬廣龍，現(xiàn)任安徽省蚌埠市地方海事局辦公室主任。