AIS在漁船上的應(yīng)用與展望

王振洲，王 宇，蔣慶朝

（中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院漁業(yè)工程研究所，北京 100141）

1 引言

我國(guó)海洋資源豐富，漁業(yè)從業(yè)人員眾多，已然成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要產(chǎn)業(yè)，漁業(yè)為保障農(nóng)產(chǎn)品供給和國(guó)家食品安全、增加農(nóng)民收入、繁榮農(nóng)村經(jīng)濟(jì)、建設(shè)社會(huì)主義新農(nóng)村做出了重要貢獻(xiàn)，隨著漁業(yè)生產(chǎn)總值的逐年提升，其重要程度更不容忽視。然而海洋生產(chǎn)是高風(fēng)險(xiǎn)、高危事故頻發(fā)的行業(yè)，我國(guó)漁業(yè)生產(chǎn)力發(fā)展水平仍比較低，漁業(yè)安全投入不足，基礎(chǔ)設(shè)施較差，漁船適航性不強(qiáng)，漁民安全意識(shí)薄弱，漁業(yè)重、特大事故時(shí)有發(fā)生，這些事故不僅造成嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失，更威脅廣大漁民的生命財(cái)產(chǎn)安全。由于漁業(yè)作業(yè)區(qū)域集中，而且各漁場(chǎng)作業(yè)的船舶噸位小、數(shù)量多，易與大船形成交叉局面，極易引發(fā)碰撞事故，因此各類(lèi)漁業(yè)船舶水上安全事故中，無(wú)論從事故起數(shù)、人員傷亡數(shù)還是經(jīng)濟(jì)損失程度，碰撞事故都是主要類(lèi)型。同時(shí)由于商船與漁船噸位相差較大，一旦發(fā)生碰撞事故，往往導(dǎo)致漁船沉沒(méi)，漁民群死群傷，另外，海洋漁業(yè)作業(yè)場(chǎng)所離岸較遠(yuǎn)、氣候及海況復(fù)雜，發(fā)生事故后救援難度大，以上原因造成碰撞事故中重大事故比例高，損失慘重。

經(jīng)過(guò)對(duì)事故原因分析發(fā)現(xiàn)，設(shè)備因素是導(dǎo)致漁船發(fā)生碰撞事故的主要因素之一。漁船助航設(shè)施簡(jiǎn)陋，沒(méi)有配備自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)設(shè)備，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)周邊商船并采取避讓措施；另外漁船通信設(shè)備和商船不匹配，缺少互聯(lián)互通的通信手段，在緊急情況下難以掌握對(duì)方操縱意圖和周邊船舶動(dòng)態(tài)。因此，亟需利用現(xiàn)代信息技術(shù)提高漁船安全航行、作業(yè)能力，減少船舶碰撞等安全生產(chǎn)事故；另外通過(guò)對(duì)漁船實(shí)行實(shí)時(shí)船位監(jiān)測(cè)、動(dòng)態(tài)管理，也有利于提高漁船管理和安全生產(chǎn)現(xiàn)代化水平。

為保障漁民生命財(cái)產(chǎn)安全、推進(jìn)“平安漁業(yè)”建設(shè)、提升漁業(yè)部門(mén)應(yīng)急救援能力、提高漁業(yè)部門(mén)安全生產(chǎn)管理能力，在深入調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，充分吸取國(guó)內(nèi)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院和漁業(yè)工程研究所聯(lián)合提出了“海洋漁船自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)（AIS）項(xiàng)目”，目的在于提升漁業(yè)安全裝備配備水平，改善漁船適航性能，預(yù)防、減少漁船碰撞事故發(fā)生，提升漁船自救互救能力，保障漁民生命財(cái)產(chǎn)安全，有效提高漁業(yè)安全生產(chǎn)管理水平。因此研究AIS在漁船上的應(yīng)用問(wèn)題顯得尤為重要。

2 AIS介紹

AIS全稱(chēng)為Automatic Identi fi cation System，中文為自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，是一種自動(dòng)進(jìn)行船對(duì)岸臺(tái)和船對(duì)船識(shí)別的融合現(xiàn)代技術(shù)的航海設(shè)備[1]。高守軍介紹了AIS的發(fā)展過(guò)程，從20世紀(jì)90年代初歐美等國(guó)就致力于AIS的研究和試驗(yàn)，最早采用的通信方法是VHF DSC技術(shù)，該技術(shù)于1996年IMO（國(guó)際海事組織）航行分委會(huì)42次會(huì)議上獲得審議通過(guò)，并簡(jiǎn)稱(chēng)為AIS，并于1997年43次會(huì)議上通過(guò)了《關(guān)于全球船載自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)（AIS）性能標(biāo)準(zhǔn)的建議案》，中國(guó)海運(yùn)界2000年組織專(zhuān)家學(xué)者研討AIS事宜，并編寫(xiě)了“國(guó)際航標(biāo)信息”雜志AIS專(zhuān)利，2001年，大連海大航運(yùn)科技有限公司開(kāi)發(fā)出新一代具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的《船用AIS導(dǎo)航系統(tǒng)》，至此，打開(kāi)AIS在中國(guó)漁業(yè)上應(yīng)用與研究的大門(mén)[7]。

IMO規(guī)定了AIS的基本功能，避免碰撞、獲取船舶與載物信息、加強(qiáng)對(duì)船舶的交通管理。但在國(guó)內(nèi)AIS的建設(shè)過(guò)程中，輔助完善了諸如識(shí)別船舶、幫助跟蹤目標(biāo)、簡(jiǎn)化和促進(jìn)信息交流、為避碰提供輔助信息、減少口頭強(qiáng)制船舶報(bào)告等功能[4]。

2.1 AIS優(yōu)點(diǎn)

AIS的使用，很大程度上提高了漁業(yè)安全，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2000年至2011年，全國(guó)共發(fā)生海難事故5875起，死亡、失蹤5588人，直接經(jīng)濟(jì)損失近10億元，而自從2010年中國(guó)海事局頒布規(guī)定要求中國(guó)籍沿海、內(nèi)河航行機(jī)動(dòng)船舶（除漁船、公務(wù)艦艇、體育運(yùn)動(dòng)船艇及軍用船舶外）須安裝符合要求的AIS系統(tǒng)后，以浙江省為例，一年內(nèi)漁船與商船碰撞事故同比下降了39.6%，社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益明顯。

孫蕊等人就北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在漁船生產(chǎn)發(fā)展保障系統(tǒng)、漁業(yè)生產(chǎn)服務(wù)系統(tǒng)以及漁業(yè)生產(chǎn)檢測(cè)管理系統(tǒng)中的作用展開(kāi)論述，闡述了現(xiàn)代化技術(shù)在漁業(yè)中不可替代的優(yōu)勢(shì)[12]。

葉聿淼等人以AIS在舟山漁船中的應(yīng)用為例，指出AIS系統(tǒng)主要應(yīng)用于4個(gè)方面：導(dǎo)航、碰撞預(yù)警、交通流監(jiān)管、船舶溝通。AIS的應(yīng)用加強(qiáng)了船與船的溝通，有效減少了碰撞事故；加強(qiáng)了船與岸的溝通，提高了岸上機(jī)構(gòu)對(duì)附近海域船舶的監(jiān)管力度，自動(dòng)接發(fā)信息，自動(dòng)識(shí)別還減少了操作人員的工作強(qiáng)度。AIS還具有良好的抗擾性能，能適應(yīng)海上復(fù)雜多變的環(huán)境?？傊瓵IS是漁民和漁業(yè)的好幫手[2]。龔進(jìn)交等人也指出了AIS的避碰功能不僅降低了漁船碰撞事故，還提高了海上交通運(yùn)輸安全[13]。不僅如此，Juneau在討論如何利用AIS最大化海事安全和環(huán)境保護(hù)時(shí)，重點(diǎn)描述了AIS在減少海洋環(huán)境污染方面的重大意義，海上事故常常伴隨著燃料泄露以及其他各種污染物，AIS的合理利用有效地減少了海上事故的發(fā)生次數(shù)，從而從根源上減少了海上環(huán)境污染，這無(wú)疑是治理海上環(huán)境污染的利器[10]。

劉興龍等人從漁業(yè)捕撈中的漁網(wǎng)問(wèn)題出發(fā)，設(shè)計(jì)了一款漁網(wǎng)定位儀，該定位儀能與船載AIS系統(tǒng)互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)漁網(wǎng)的跟蹤和商船避險(xiǎn)功能，提高了漁業(yè)生產(chǎn)和漁船安全救助能力，進(jìn)一步開(kāi)發(fā)出AIS系統(tǒng)的功能[14]。

AIS的使用，也加強(qiáng)了岸上對(duì)附近海域船舶的監(jiān)管力度。傳統(tǒng)監(jiān)管方法為利用海事巡檢船定時(shí)沿航線(xiàn)巡邏，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)海上搜尋和救援工作。然而因海洋漁業(yè)作業(yè)場(chǎng)所離岸較遠(yuǎn)、氣候及海況復(fù)雜，發(fā)生事故后救援難度大，海上救援一直是亟待解決的難題。而AIS的使用，可實(shí)現(xiàn)對(duì)漁船實(shí)時(shí)船位監(jiān)測(cè)、動(dòng)態(tài)管理，有利于提高漁船管理和安全生產(chǎn)現(xiàn)代化水平，提高海上救援力度，進(jìn)一步保障漁民利益。

2.2 AIS缺點(diǎn)

AIS的推廣使用，在帶來(lái)方便的同時(shí)，又由于監(jiān)管不當(dāng)?shù)戎T多因素帶來(lái)不便，上海海事局的章劍雖早于2006年就在國(guó)際AIS裝船要求的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，提出一系列適合國(guó)內(nèi)行情的船用AIS設(shè)備的安裝和檢驗(yàn)要求[8]，然而當(dāng)時(shí)并未建立相關(guān)的法律法規(guī)，因此所提的建議雖然很完善，但執(zhí)行力度卻不大，AIS在使用過(guò)程中仍不可避免的出現(xiàn)了很多問(wèn)題。

首先就漁船對(duì)AIS的配置率而言，因早期AIS設(shè)備昂貴，再加上部分漁民盲目自信，認(rèn)為不安裝也不會(huì)出現(xiàn)危險(xiǎn)，而且又無(wú)相關(guān)法律法規(guī)約束等原因，全國(guó)整體60馬力以上海洋捕撈機(jī)動(dòng)漁船的AIS設(shè)備配置率僅為70%，不甚理想，更別提小漁船的配置率。不僅如此，已安裝的AIS也出現(xiàn)了很多問(wèn)題，如早期的AIS功能不完善等。胡波華將AIS在漁船上應(yīng)用的問(wèn)題歸為三類(lèi)：①管理中存在的問(wèn)題，主要包括漁船轉(zhuǎn)賣(mài)常見(jiàn)，但是信息未做到及時(shí)更新，從而導(dǎo)致AIS信息與實(shí)際不符，以及AIS對(duì)操作人員技術(shù)要求較高，但無(wú)線(xiàn)電管理機(jī)關(guān)工作人員大都是兼職，也未對(duì)操作人員進(jìn)行過(guò)技能培訓(xùn)，岸臺(tái)工作人員責(zé)任感和使命感不足，從而導(dǎo)致未能發(fā)揮AIS的最大價(jià)值。②使用中存在的問(wèn)題，漁船作業(yè)區(qū)域集中，可能存在AIS在一段時(shí)間內(nèi)連續(xù)報(bào)警，造成誤報(bào)警假象，長(zhǎng)此以往值班人員在面臨真正危險(xiǎn)的時(shí)候變得麻木不仁，無(wú)法正確識(shí)別危險(xiǎn)，大量信號(hào)在同一個(gè)區(qū)域出現(xiàn)也可能造成AIS通信道路阻塞，個(gè)別漁民因?yàn)閷?duì)連續(xù)報(bào)警感到厭煩，從而關(guān)閉AIS系統(tǒng)，從而導(dǎo)致AIS系統(tǒng)的利用率低。③AIS設(shè)備本身存在的問(wèn)題。主要為AIS漁船和商船的兼容性較差，當(dāng)漁船和商船相遇時(shí)，無(wú)法及時(shí)通信，從而有可能導(dǎo)致碰撞事故，其次AIS設(shè)備對(duì)用戶(hù)的要求太高，AIS的操作界面是全英的，而大多數(shù)的漁民文化水平都不太高，因此無(wú)法發(fā)揮出AIS系統(tǒng)的最大利用價(jià)值[1]。

葉聿淼等人以AIS在舟山漁船中的應(yīng)用為例，從原理上闡述了AIS在漁船應(yīng)用中存在的問(wèn)題，首先還是很多漁民未真正接受AIS系統(tǒng)，形式化問(wèn)題過(guò)于嚴(yán)重，漁民安裝AIS成了應(yīng)付海事或漁業(yè)部門(mén)檢查的一個(gè)擺設(shè)，其次AIS系統(tǒng)不完善，為節(jié)約成本，目前使用最多的是B類(lèi)AIS設(shè)備，其性能與A類(lèi)AIS系統(tǒng)相比有較大差距，功能上本身就存在缺陷，如發(fā)送信息速度慢，不發(fā)送預(yù)計(jì)抵達(dá)目的港的時(shí)間，不發(fā)送船舶的航行狀態(tài)，不發(fā)送安全電文，不發(fā)送船舶的轉(zhuǎn)向率，不發(fā)送船舶的靜態(tài)吃水等，AIS提供的信息也不能完全滿(mǎn)足VTS的需要[2]。

樓于海等人介紹了一起因AIS信息被忽略而導(dǎo)致的事故，該事故證實(shí)AIS存在信息過(guò)多易被值班室駕駛員忽略的缺點(diǎn)。得出盡管AIS能提供許多信息，但還需要人工參與和監(jiān)控的結(jié)論，這樣才能將這些先進(jìn)的導(dǎo)航設(shè)備應(yīng)用的盡善盡美。此事故表明對(duì)駕駛員等漁業(yè)工作者進(jìn)行培訓(xùn)是很有必要的，也從側(cè)面表明AIS接收數(shù)據(jù)過(guò)多，需要盡快找到好的處理方法[15]。

近幾年漁業(yè)部門(mén)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，除上述問(wèn)題外，AIS在使用過(guò)程中還存在無(wú)專(zhuān)業(yè)通信網(wǎng)設(shè)備維修人員，一旦設(shè)備出現(xiàn)故障，只能通知廠(chǎng)家來(lái)維修，耗時(shí)又耗力；個(gè)別地區(qū)的AIS設(shè)備已達(dá)使用年限，老化嚴(yán)重，缺乏巡檢和設(shè)備更新，影響安全應(yīng)急終端通訊質(zhì)量；由于商船與漁船噸位相差較大，一旦發(fā)生碰撞，往往導(dǎo)致漁船沉沒(méi)，漁民群死群傷，而小型漁船設(shè)施簡(jiǎn)陋，很少配備自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，因此不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)周邊商船并采取避讓措施，而且漁船和商船通信設(shè)備不匹配，缺少互聯(lián)互通的通信手段，在緊急情況下難以掌握對(duì)方操縱意圖和周邊船舶動(dòng)態(tài)，因此小型漁船的安全問(wèn)題格外嚴(yán)重，亟需解決。

3 改進(jìn)措施

針對(duì)AIS使用中存在的上訴問(wèn)題，胡波華指出應(yīng)宣傳AIS設(shè)備在漁業(yè)上的重要性，使?jié)O民盡可能的接受并安裝、建立AIS相關(guān)法律法規(guī)，健全管理機(jī)制，使得AIS從安裝到使用都有法可依、設(shè)專(zhuān)門(mén)崗位和人員，工作人員要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的培訓(xùn)、完善AIS設(shè)備等措施[1]。葉聿淼等人則從漁民角度出發(fā)，指出應(yīng)盡早漢化AIS系統(tǒng)的操作界面，同時(shí)增加手寫(xiě)輸入以及聽(tīng)寫(xiě)等功能[2]。田海潮則從安全角度，指出應(yīng)定期檢查AIS設(shè)備的產(chǎn)品證書(shū)、外觀和供電系統(tǒng)，以減少AIS的故障發(fā)生[5]。

針對(duì)AIS配置率不高的問(wèn)題，我國(guó)已做出行動(dòng)，國(guó)務(wù)院下達(dá)了《國(guó)務(wù)院辦公廳關(guān)于加強(qiáng)漁業(yè)安全生產(chǎn)工作的通知》（國(guó)辦發(fā)[2008]113號(hào)）、《國(guó)務(wù)院關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)企業(yè)安全生產(chǎn)工作的通知》（國(guó)發(fā)[2010]23號(hào)）等多個(gè)文件推進(jìn)“平安漁業(yè)”的建設(shè)，提出了“海洋漁船自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)（AIS）項(xiàng)目”，為全國(guó)60馬力以上海洋捕撈機(jī)動(dòng)漁船配備AIS船載設(shè)備，而且經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，單套AIS設(shè)備的價(jià)格已成功的降至3500元以下，已完善的具備了導(dǎo)航、避碰、海域監(jiān)視、船隊(duì)管理、氣象信息服務(wù)、航行警告等功能，同時(shí)AIS設(shè)備的花銷(xiāo)相比于漁船其他裝備而言，所占比重已經(jīng)很小，在大多數(shù)漁民可接受范圍內(nèi)，這為提高AIS設(shè)備的配置率提供了條件。

針對(duì)AIS設(shè)備本身存在的性能缺陷問(wèn)題，AIS系統(tǒng)誕生于20世紀(jì)90年代，如今經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，技術(shù)已經(jīng)比較成熟，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、可靠，并形成了完備的AIS技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系和安裝規(guī)定以及操作指南等，從研制、調(diào)試、生產(chǎn)到維護(hù)都有能力，產(chǎn)品性能也更加貼近用戶(hù)。

針對(duì)漁業(yè)作業(yè)區(qū)域集中，AIS設(shè)備頻繁報(bào)警的問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外對(duì)AIS數(shù)據(jù)的解讀做了很多工作，張新定等人和張穎分別從通信系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)和接口數(shù)據(jù)方面詳細(xì)的介紹了其工作原理。張新定從AIS的功能結(jié)構(gòu)、通信技術(shù)、軟件實(shí)現(xiàn)三個(gè)方面展開(kāi)詳細(xì)描述了AIS的通信功能，AIS通信系統(tǒng)軟件是AIS的核心，只有研究透徹才能發(fā)揮出AIS的最大功能[6]。張穎在對(duì)AIS接口研究之后，設(shè)計(jì)了一款RS422-RS232接口轉(zhuǎn)換電路，在硬件上實(shí)現(xiàn)了AIS與計(jì)算機(jī)的通信，又利用VB編程，實(shí)現(xiàn)AIS的信息解讀[3]。Iwao FUJINO等人，通過(guò)矢量化處理AIS數(shù)據(jù)，并將主題模型用于AIS數(shù)據(jù)中，從而提取船只航線(xiàn)，該方法所采用的VQL和LDA算法都屬于無(wú)監(jiān)督學(xué)習(xí)算法，因此可在沒(méi)有任何預(yù)先訓(xùn)練數(shù)據(jù)或信息的情況下進(jìn)行船只航線(xiàn)提取[9]。LI Yong-pan，等人基于AIS數(shù)據(jù)，提出了時(shí)間分割方法和聚類(lèi)算法來(lái)識(shí)別多船相遇情況，可以靈活的調(diào)整參數(shù)來(lái)識(shí)別船舶在特定水域中相遇的次數(shù)和遭遇的持續(xù)時(shí)間。該研究可有效避免多船相遇產(chǎn)生的碰撞問(wèn)題，減少事故次數(shù)[11]。

針對(duì)小型漁船的安全問(wèn)題，陳榕魁設(shè)計(jì)了一款基于便攜式AIS設(shè)備的小型漁船救助系統(tǒng)，有效解決了小型漁船動(dòng)力不足難以安裝AIS系統(tǒng)問(wèn)題，為小型船舶海上航行提供了安全保障。

4 關(guān)于AIS的展望

隨著國(guó)家對(duì)漁業(yè)的重視程度不斷增加，AIS必將繼續(xù)大力推廣，大范圍的運(yùn)用到漁業(yè)信息化建設(shè)中，AIS系統(tǒng)的功能已經(jīng)足夠完善和穩(wěn)定，適合漁民應(yīng)用，不夠完善之處在于還是無(wú)法較好的處理漁業(yè)作業(yè)區(qū)域集中的問(wèn)題，雖然多篇論文提出多種有關(guān)AIS數(shù)據(jù)處理的算法，但還都未取得實(shí)際效果，未應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)中，目前采用最多的自動(dòng)報(bào)警算法還是最簡(jiǎn)單的近距離報(bào)警，一旦船與船的距離超過(guò)設(shè)定閾值，則報(bào)警，文中也分析了該方法存在漏洞，容易削弱人的警惕意識(shí)，無(wú)法精準(zhǔn)識(shí)別真正危險(xiǎn)，因此后期AIS的發(fā)展，預(yù)測(cè)會(huì)將重點(diǎn)放在于此。如今處于大數(shù)據(jù)時(shí)代，各種新型算法倍出，學(xué)科之間的界線(xiàn)也逐漸模糊，相信未來(lái)不久，AIS將解決這一難題，更好的為漁民服務(wù)。