長(zhǎng)江口深水航道AIS虛擬航標(biāo)的應(yīng)用和維護(hù)

張鵬　任虹

【摘 要】 為保障航行安全，以長(zhǎng)江口深水航道為例分析長(zhǎng)江口E航海綜合信息服務(wù)示范工程設(shè)置的45座AIS虛擬航標(biāo)在標(biāo)示長(zhǎng)江口深水航道界限中的問(wèn)題，認(rèn)為AIS虛擬航標(biāo)具有設(shè)置快捷、更改和維護(hù)成本低、位置準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，也存在日常設(shè)置、巡檢、維護(hù)過(guò)程中程序較多、易受干擾等缺點(diǎn)。針對(duì)使用中存在的問(wèn)題提出相應(yīng)的解決措施：制定運(yùn)維管理規(guī)定，落實(shí)各級(jí)運(yùn)維部門(mén)管理責(zé)任;科學(xué)合理選配播發(fā)基站和時(shí)間間隔，建立應(yīng)急備份預(yù)案;定期開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)效能監(jiān)測(cè)，認(rèn)真實(shí)施月度巡檢;繪制航標(biāo)配布使用圖冊(cè)，加強(qiáng)應(yīng)用宣傳。

【關(guān)鍵詞】 長(zhǎng)江口深水航道;E航海;AIS虛擬航標(biāo)

超寬船舶通過(guò)長(zhǎng)江口深水航道時(shí)需要單向航行才能保障其航行安全。船舶流量的增大、船舶日益大型化，導(dǎo)致受深水航道寬度限制的超寬船舶單向航行情況頻繁發(fā)生，嚴(yán)重制約通航效率。在保證通航安全的前提下提高長(zhǎng)江口深水航道的通航效率，是長(zhǎng)三角經(jīng)濟(jì)發(fā)展要解決的問(wèn)題之一。

上海市政府與交通運(yùn)輸部就利用長(zhǎng)江口深水航道邊坡解決大型國(guó)際郵輪與大型重載集裝箱船舶的安全超寬交匯問(wèn)題開(kāi)展了深入的研究，要求利用信息化技術(shù)手段開(kāi)展超寬船舶航行交匯的保障研究。長(zhǎng)江口E航海綜合信息服務(wù)示范工程利用E航海相關(guān)技術(shù)手段和技術(shù)成果，建設(shè)E航海信息服務(wù)系統(tǒng)，確保長(zhǎng)江口超寬船舶交會(huì)時(shí)的航行安全，提升長(zhǎng)江口深水航道的通航效率

根據(jù)《長(zhǎng)江口深水航道利用邊坡自然水深提升通航效率總體方案》，在長(zhǎng)江口深水航道底寬邊界線(xiàn)上設(shè)置45座AIS虛擬航標(biāo)，用來(lái)標(biāo)示深水航道底邊界線(xiàn)。

本文結(jié)合長(zhǎng)江口水域使用AIS虛擬航標(biāo)中遇到的困難，分析虛擬航標(biāo)在使用、現(xiàn)場(chǎng)巡檢維護(hù)中存在的問(wèn)題并提出對(duì)策建議。

1 AIS虛擬航標(biāo)

AIS航標(biāo)指通過(guò)VHF 21號(hào)報(bào)文播發(fā)航標(biāo)類(lèi)型、名稱(chēng)、位置等信息，加強(qiáng)航標(biāo)助航功能。根據(jù)播發(fā)方式的不同，AIS航標(biāo)分為AIS實(shí)體航標(biāo)和AIS虛擬航標(biāo)。AIS實(shí)體航標(biāo)是指航標(biāo)上安裝AIS裝置，利用航標(biāo)的本地?cái)?shù)據(jù)產(chǎn)生相應(yīng)的AIS信息;AIS虛擬航標(biāo)是利用AIS基站播發(fā)信息，實(shí)際位置上不存在實(shí)體航標(biāo)。

為了識(shí)別AIS航標(biāo)，國(guó)際電信聯(lián)盟《分配和使用水上移動(dòng)業(yè)務(wù)標(biāo)識(shí)》用海上移動(dòng)業(yè)務(wù)標(biāo)示碼（MMSI）表示不同的AIS航標(biāo)，界定所有AIS航標(biāo)的MMSI數(shù)字識(shí)別碼，規(guī)定該識(shí)別碼格式為數(shù)字“99”加上一個(gè)3位的海上識(shí)別數(shù)字碼（MID），之后的4位數(shù)字是特定的識(shí)別碼。MID碼表示AIS航標(biāo)簽發(fā)VHF使用許可的國(guó)家代碼，我國(guó)的MID碼是412和413。若特定的識(shí)別碼以“1”開(kāi)頭則表示該AIS航標(biāo)是我國(guó)某實(shí)體或者綜合航標(biāo);若特定的識(shí)別碼以“6”開(kāi)頭則表示該AIS航標(biāo)是我國(guó)某虛擬航標(biāo)。

2 AIS虛擬航標(biāo)的優(yōu)缺點(diǎn)

2.1 優(yōu) 點(diǎn)

AIS虛擬航標(biāo)具有設(shè)置便捷、助航效能高等特點(diǎn);相較于實(shí)體航標(biāo)，其設(shè)置、維護(hù)成本較低;在惡劣海況、能見(jiàn)度不良等情況下助航效能優(yōu)于實(shí)體航標(biāo);在通航環(huán)境復(fù)雜水域適應(yīng)性好，可優(yōu)化航標(biāo)配布;不存在航標(biāo)移位及環(huán)境污染問(wèn)題。

2.2 缺 點(diǎn)

雖然AIS虛擬航標(biāo)具有較多優(yōu)點(diǎn)，但在實(shí)際應(yīng)用中存在如下缺點(diǎn)：

（1）駕引人員需掌握正確的AIS虛擬航標(biāo)識(shí)別知識(shí);船舶上需要安裝AIS船臺(tái)、電子海圖顯示和信息系統(tǒng)（ECDIS）等設(shè)備，并保證設(shè)備處于正常工作狀態(tài)。雖然目前大中型船舶上相關(guān)設(shè)備已基本滿(mǎn)足要求，但部分老舊船舶、小型船舶尚未安裝上述設(shè)備。此外，船載AIS接收設(shè)備的處理能力也受到一定的限制。

（2）AIS岸基網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可靠性也受電源系統(tǒng)、數(shù)據(jù)鏈路、設(shè)備質(zhì)量、強(qiáng)電磁干擾等因素影響，且在同一區(qū)域的AIS虛擬航標(biāo)設(shè)置數(shù)量或報(bào)告更新間隔受限于通信鏈路的容量。

（3）與傳統(tǒng)的實(shí)體航標(biāo)相比，AIS虛擬航標(biāo)不夠直觀(guān)。

3 AIS虛擬航標(biāo)設(shè)置流程

長(zhǎng)江口水域的AIS虛擬航標(biāo)遵照《東海海區(qū)AIS航標(biāo)維護(hù)管理辦法》設(shè)置，流程如下：

（1）業(yè)主單位、海事部門(mén)向航海保障中心提出助航安全保障需求的申請(qǐng);

（2）各航標(biāo)處根據(jù)需求，提出AIS虛擬航標(biāo)設(shè)置方案，填報(bào)“東海海區(qū)航標(biāo)設(shè)置申請(qǐng)表”，上報(bào)航海保障中心航標(biāo)導(dǎo)航處審批;

（3）航海保障中心值班室根據(jù)審批意見(jiàn)，設(shè)置方案，確認(rèn)信息;

（4）根據(jù)授權(quán)，航海保障中心值班室值班員操作AIS網(wǎng)絡(luò)管理軟件，在需設(shè)置AIS虛擬航標(biāo)水域附近選擇發(fā)布岸站，并依據(jù)AIS虛擬航標(biāo)信息內(nèi)容，完成發(fā)布工作;

（5）航海保障中心值班室將AIS虛擬航標(biāo)設(shè)置反饋表遞交給航標(biāo)處;

（6）航標(biāo)處使用AIS應(yīng)用軟件查看顯示狀態(tài)，發(fā)布航標(biāo)動(dòng)態(tài)。

4 AIS虛擬航標(biāo)日常巡檢維護(hù) 使用中存在的問(wèn)題

長(zhǎng)江口水域船舶流量大，通航環(huán)境復(fù)雜，自2017年12月邊坡調(diào)整提升通航效能以來(lái)，AIS虛擬航標(biāo)的應(yīng)用更是將深水航道打造成了“電子智慧航道”。2017―2018年長(zhǎng)江口轄區(qū)水域AIS虛擬航標(biāo)現(xiàn)場(chǎng)巡檢維護(hù)發(fā)現(xiàn)故障AIS虛擬航標(biāo)的情況見(jiàn)表1。

5 故障原因分析

5.1 人為設(shè)置失誤

巡檢中發(fā)現(xiàn)，NAN CAO 34未掃描到;NAN CAO 35虛擬標(biāo)位置異常，偏離逾50 n mile。經(jīng)排查，值班系統(tǒng)電子海圖顯示播發(fā)地址為NAN CAO 34：31？′N(xiāo)，122？9′E;NAN CAO 35：31？′N(xiāo)，122？9′E。后查看綜合辦公平臺(tái)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，顯示設(shè)計(jì)位置為NAN CAO 34：31？′N(xiāo)，121？9′E;NAN CAO 35：31？′N(xiāo)，121？9′E。得出結(jié)論：設(shè)計(jì)位置設(shè)置正確，實(shí)際播發(fā)位置有誤。

目前AIS虛擬航標(biāo)設(shè)置過(guò)程相對(duì)較復(fù)雜，需要經(jīng)過(guò)單位換算，設(shè)置軟件均為英文版本，設(shè)置工作過(guò)程由一人單獨(dú)完成，易產(chǎn)生錯(cuò)誤。為確保準(zhǔn)確性，應(yīng)增加校核環(huán)節(jié)，對(duì)外發(fā)布前應(yīng)在海圖上進(jìn)行再次核對(duì)。

5.2 播發(fā)基站選擇錯(cuò)誤

巡檢中無(wú)法在設(shè)定位置（北槽航道）搜索到AIS虛擬航標(biāo)D43，該虛擬航標(biāo)在南槽航道被搜索到。經(jīng)排查，該AIS虛擬航標(biāo)位置為大戢山基站播發(fā)，離北槽航道過(guò)遠(yuǎn)，導(dǎo)致該航標(biāo)在設(shè)計(jì)位置水域無(wú)法被正常搜索到。AIS虛擬航標(biāo)D43播發(fā)基站位置見(jiàn)圖1。

5.3 理論播發(fā)距離與實(shí)際距離相距甚遠(yuǎn)

巡檢中發(fā)現(xiàn)D10、長(zhǎng)江口一號(hào)錨地AIS虛擬航標(biāo)無(wú)法在設(shè)計(jì)位置（北槽航道）搜索到，卻在南槽航道中搜索到。經(jīng)排查，上述AIS虛擬航標(biāo)位置為大戢山基站播發(fā)，理論上播發(fā)距離符合要求，但實(shí)際上離北槽航道過(guò)遠(yuǎn)，導(dǎo)致航標(biāo)在設(shè)定位置水域無(wú)法被搜索到。后將播發(fā)基站調(diào)整到雞骨礁基站后，恢復(fù)正常。D10、長(zhǎng)江口一號(hào)錨地等虛擬標(biāo)播發(fā)基站位置見(jiàn)圖2。

5.4 基站更新過(guò)程中數(shù)據(jù)丟失

巡檢中發(fā)現(xiàn)AIS虛擬航標(biāo)ZRY 12168 WRECK無(wú)法在設(shè)定位置搜索到。經(jīng)排查，發(fā)現(xiàn)上述AIS虛擬航標(biāo)位置為花鳥(niǎo)山基站播發(fā)。經(jīng)查詢(xún)AIS應(yīng)用軟件，無(wú)播發(fā)數(shù)據(jù)，分析發(fā)現(xiàn)是由于AIS服務(wù)器在更新過(guò)程中出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失而導(dǎo)致錯(cuò)誤的發(fā)生。

5.5 播發(fā)過(guò)程中受天氣、遮蔽等因素影響

巡檢中發(fā)現(xiàn)AIS虛擬航標(biāo)D30、D28、D26、D23的信號(hào)時(shí)有時(shí)無(wú)。后臺(tái)查詢(xún)AIS應(yīng)用軟件，播發(fā)正常。經(jīng)分析認(rèn)為，由于佘山基站天線(xiàn)位置調(diào)整，沿航道方向有一定遮蔽，影響用戶(hù)接收。后將播發(fā)任務(wù)調(diào)整到附近其他基站，測(cè)試播發(fā)正常。

6 解決措施

6.1 制定運(yùn)維管理規(guī)定，落實(shí)各級(jí)運(yùn)維部門(mén)管理責(zé)任

針對(duì)可能存在的隱患，東海航海保障中心上海航標(biāo)處制定并發(fā)布了《長(zhǎng)江口深水航道及延伸段AIS虛擬航標(biāo)運(yùn)維管理辦法（試行）》，明確了各級(jí)管理部門(mén)運(yùn)維職責(zé)，梳理明晰業(yè)務(wù)工作流程，并納入《航標(biāo)養(yǎng)護(hù)周期實(shí)施方案》和質(zhì)量管理體系及轄區(qū)航標(biāo)維護(hù)質(zhì)量檢查工作中。

6.2 科學(xué)合理選配播發(fā)基站和時(shí)間間隔，建立 應(yīng)急備份預(yù)案

AIS虛擬航標(biāo)采用A/B信道交替自組織連續(xù)播發(fā)模式，播發(fā)間隔180 s，可以避免區(qū)域內(nèi)時(shí)隙沖突。

為提高發(fā)送信號(hào)質(zhì)量，在橫沙島及雞骨礁新建專(zhuān)用AIS基站播發(fā)長(zhǎng)江口深水航道AIS虛擬航標(biāo)信號(hào)，專(zhuān)用AIS基站采用“1+1熱備份”工作模式;建立應(yīng)急備份預(yù)案，將吳淞、崇明、橫沙、佘山和雞骨礁等5座沿海AIS基站作為播發(fā)長(zhǎng)江口深水航道AIS虛擬航標(biāo)的應(yīng)急備份AIS基站。保存應(yīng)急備份AIS基站中長(zhǎng)江口深水航道全部AIS虛擬航標(biāo)的配置信息，可實(shí)現(xiàn)故障后的快速切換操作。

6.3 定期開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)效能監(jiān)測(cè)，認(rèn)真實(shí)施月度巡檢

從故障原因來(lái)看，即使嚴(yán)格按程序設(shè)置AIS虛擬航標(biāo)，也不能保證實(shí)地能搜索到播發(fā)信息，應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)AIS虛擬航標(biāo)播發(fā)和接收情況進(jìn)行檢驗(yàn)。從現(xiàn)場(chǎng)效能監(jiān)測(cè)結(jié)果看，長(zhǎng)江口深水航道附近干擾噪聲水平較低，專(zhuān)用基站正常播發(fā)AIS虛擬航標(biāo)信號(hào)，實(shí)地能接收到全部AIS虛擬航標(biāo)信號(hào)且信號(hào)強(qiáng)度良好，區(qū)域內(nèi)時(shí)隙使用率正常，所有AIS虛擬航標(biāo)均工作正常。

6.4 制作航標(biāo)配布使用圖冊(cè)，加強(qiáng)應(yīng)用宣傳

為使廣大用戶(hù)掌握航標(biāo)知識(shí)，東海航海保障中心上海航標(biāo)處專(zhuān)門(mén)編制了航標(biāo)配布示意圖冊(cè)，刊載各類(lèi)航標(biāo)標(biāo)名、位置等信息和航標(biāo)配布使用方法等內(nèi)容，通過(guò)專(zhuān)題會(huì)議和海事簽證點(diǎn)、海圖供應(yīng)點(diǎn)等各種服務(wù)渠道向航運(yùn)企業(yè)和個(gè)人免費(fèi)發(fā)放，起到很好的宣傳效果。