AIS虛擬航標(biāo)的合理設(shè)置

王俊榮 趙林娟 井彥達(dá)

中海油信息科技有限公司天津分公司 天津 300452

1 AIS技術(shù)的基礎(chǔ)和優(yōu)點(diǎn)分析

1.1 AIS技術(shù)的概念和應(yīng)用

AIS技術(shù)在航標(biāo)行業(yè)的發(fā)展中是一項(xiàng)具有高度應(yīng)用性的技術(shù)手段，通過標(biāo)準(zhǔn)與特性的發(fā)布，AIS技術(shù)的使用朝著更加規(guī)范化的方向進(jìn)行，在航標(biāo)管理過程中發(fā)揮了至關(guān)重要的作用[1]。目前，AIS技術(shù)的應(yīng)用中航標(biāo)管理工作往往與GPS定位技術(shù)緊密結(jié)合，從而使得船舶在航行過程中的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)信息等都得到了清晰而有效的反饋，從而使得后續(xù)管理工作更加高效的進(jìn)行。靜態(tài)數(shù)據(jù)內(nèi)容包含了船號(hào)、危險(xiǎn)貨物名稱、船名、呼號(hào)等信息，動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)包含了航線、位置、方向、速度等信息，從而在航行管理過程中發(fā)揮了關(guān)鍵性作用，保證船舶的航行安全性。從AIS技術(shù)的有效管理與網(wǎng)絡(luò)組成方面進(jìn)行分析，AIS技術(shù)的應(yīng)用依靠了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和海上移動(dòng)端發(fā)射相關(guān)信號(hào)燈，對(duì)于信息進(jìn)行處理之后，在基站有效分析作用之下，實(shí)現(xiàn)了信息互換工作，將船舶信息、載貨信息充分分析。AIS技術(shù)在航標(biāo)遙測(cè)和遠(yuǎn)程控制中發(fā)揮了不可替代的作用，物理航標(biāo)是指將AIS平臺(tái)安裝在實(shí)體航標(biāo)上，而虛擬航標(biāo)是通過AIS、電子海圖、ECDIS、GPS、計(jì)算機(jī)技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的。

1.2 AIS技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

在航標(biāo)管理中，包括布設(shè)、拆除、遷移等方面，引入AIS航標(biāo)遙測(cè)遙控系統(tǒng)，相對(duì)于以前的遙測(cè)遙控系統(tǒng)，優(yōu)勢(shì)更加明顯，具體分析航標(biāo)管理中AIS航標(biāo)遙測(cè)遙控系統(tǒng)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，主要表現(xiàn)為如下幾點(diǎn)。

1.2.1 有關(guān)的航標(biāo)布置和拆除工作。在航標(biāo)遙測(cè)和遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的布局中，采用了AIS技術(shù)，由于具有很強(qiáng)的開放性，INTERNET接入后，可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，不需要特別建立通信網(wǎng)絡(luò)，節(jié)省了建設(shè)費(fèi)用。此外，采用AIS虛擬航標(biāo)，在氣象條件下，如果發(fā)生海上交通事故，或者由于航標(biāo)設(shè)備的改裝，無法安裝實(shí)際航標(biāo)，可以考慮采用AIS虛擬航標(biāo)，以保證在非正常情況下的航行。此外，AIS虛擬航標(biāo)拆除費(fèi)用相對(duì)低廉，只需使用相應(yīng)的軟件即可實(shí)現(xiàn)。

1.2.2 航標(biāo)維修的一系列工作中，AIS技術(shù)也發(fā)揮了關(guān)鍵性作用。AIS航標(biāo)遙測(cè)與遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的相關(guān)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)距離控制和信息傳輸工作，具有跨越障礙物傳遞信息、抗干擾、全面的信息服務(wù)能力，從而大大保證了維修和維護(hù)工作的時(shí)效性。在AIS技術(shù)的控制之下，航標(biāo)信息分析、處理難度大大降低。目前，AIS遙測(cè)管理技術(shù)在航標(biāo)管理、航行安全等多方面都發(fā)揮了作用，維修工作精準(zhǔn)度提升，使得人力、物力資源的消耗大大降低。

2 AIS技術(shù)在航標(biāo)遙測(cè)和遠(yuǎn)程控制中的應(yīng)用問題分析

當(dāng)前航標(biāo)遙測(cè)、遠(yuǎn)程控制和AIS裝備的使用非常普遍，這對(duì)船舶的管理起到了很大的促進(jìn)作用。但是，AIS技術(shù)的使用還存在著一些問題，比如在一些海域，信號(hào)會(huì)被切斷，斷斷續(xù)續(xù)，終端的監(jiān)控系統(tǒng)不能繼續(xù)接收，就像是兩個(gè)不同的海洋，會(huì)有信號(hào)和數(shù)據(jù)的回歸。對(duì)AIS技術(shù)在實(shí)際中的運(yùn)用進(jìn)行了詳細(xì)分析，其問題有：一是航標(biāo)顯示的問題。如果船舶上的導(dǎo)航設(shè)備不能顯示 AIS航標(biāo)的信息，或者沒有按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)提供AIS航標(biāo)的信息，尤其是某些海域出現(xiàn)了信號(hào)中斷，AIS航標(biāo)會(huì)出現(xiàn)不正常的現(xiàn)象。二是航標(biāo)的名稱。AIS航標(biāo)可以細(xì)化為虛擬航標(biāo)和物理航標(biāo)，其中航標(biāo)命名不規(guī)范的問題比較突出，比如將AIS航標(biāo)燈浮式AIS應(yīng)答器混淆命名，命名編寫過于隨性，為維護(hù)管理工作帶來一定難題。第三個(gè)是時(shí)間間隔的問題。ASI航標(biāo)的設(shè)定，通常著重于3分鐘的廣播間隔，需要指出，在一些繁忙海域，由于船舶數(shù)目多，時(shí)間間隔比較狹窄，會(huì)影響船舶的信息傳遞，船舶調(diào)度和航運(yùn)安全隱患問題。

3 AIS虛擬航標(biāo)的合理配置

AIS虛擬航標(biāo)的設(shè)定有一般設(shè)定和緊急設(shè)定，以下將介紹兩種設(shè)定的程序，并著重介紹設(shè)定的過程和有關(guān)的個(gè)案。

3.1 AIS虛擬航標(biāo)的正常安裝

在規(guī)劃中，AIS的虛擬航標(biāo)設(shè)置要經(jīng)過方案制定、方案評(píng)審、發(fā)放九位代碼、布設(shè)航標(biāo)四個(gè)階段。

3.2 AIS虛擬航標(biāo)緊急設(shè)置程序

在緊急情況下，建立一個(gè)虛擬的AIS航標(biāo)，需要進(jìn)行3個(gè)步驟：

步驟1：根據(jù)用戶的要求，建立一個(gè)虛擬的AIS航標(biāo)。這個(gè)要求通常是海洋部門，以發(fā)現(xiàn)緊急情況。

步驟2：航標(biāo)管理機(jī)構(gòu)在確認(rèn)資料后，開始實(shí)施應(yīng)急計(jì)劃，并將計(jì)劃審核表遞交給上級(jí)。

步驟3：在得到上級(jí)機(jī)關(guān)的同意后，由航標(biāo)管理機(jī)構(gòu)建立虛擬AIS航標(biāo)，并及時(shí)公布航標(biāo)動(dòng)態(tài)。

廣州航標(biāo)局是中國(guó)南海地區(qū)航標(biāo)局的主要負(fù)責(zé)人，設(shè)立了一個(gè)緊急情況下的應(yīng)急指揮小組。它包含了視覺和虛擬的AIS航標(biāo)。緊急應(yīng)變領(lǐng)導(dǎo)小組由三個(gè)部門組成：

作業(yè)與后勤組：接受緊急情況的資料，制訂緊急情況的計(jì)劃；海洋航行中心：設(shè)立AIS航標(biāo)；航標(biāo)導(dǎo)航科：公布航標(biāo)動(dòng)態(tài)。

本單位或人員接到緊急情況時(shí)，應(yīng)做好記錄，并及時(shí)上報(bào)營(yíng)運(yùn)與安全科。

營(yíng)運(yùn)與安全部門要盡快確認(rèn)資訊的正確性，掌握有關(guān)緊急情況的資訊，并向資訊來源方提出航標(biāo)安裝的邀請(qǐng)函（若有緊急情況，可以在事后補(bǔ)上）。

在以下情形下，一般都會(huì)設(shè)定一個(gè)虛擬的AIS航標(biāo)[2]：①由上級(jí)發(fā)布的緊急響應(yīng)命令。②在重要海域有船舶殘骸等障礙物，但距離較遠(yuǎn)、海況較差、水深較淺、船舶航行條件較差，不宜設(shè)立目視航標(biāo)。在緊急情況下，廣州航標(biāo)局運(yùn)營(yíng)與保障部負(fù)責(zé)制訂緊急情況下的設(shè)標(biāo)，而海域?qū)Ш街行膭t根據(jù)需要，設(shè)立虛擬 AIS航標(biāo)。航標(biāo)導(dǎo)航科在接到緊急設(shè)置工作通知后，會(huì)及時(shí)公布航標(biāo)的動(dòng)態(tài)，并在其他網(wǎng)站上發(fā)布諸如微信公眾號(hào)等的警示信息。

3.3 AIS虛擬航標(biāo)緊急設(shè)置實(shí)例示范

AIS虛擬航標(biāo)在遠(yuǎn)離港口基地、惡劣天氣、復(fù)雜的通航環(huán)境、淺水區(qū)等條件下，具有明顯的優(yōu)越性，并經(jīng)過了大量的實(shí)踐驗(yàn)證。

3.4 成果的分析

經(jīng)過多次的應(yīng)用，本流程在船舶應(yīng)急設(shè)置中的優(yōu)越性和優(yōu)越性已經(jīng)得到了充分的體現(xiàn)和應(yīng)用。

3.4.1 節(jié)省了大量的時(shí)間，在緊急情況下，利用AIS虛擬標(biāo)定可以有效地縮短事故發(fā)生的時(shí)間和事故發(fā)生的事故。

3.4.2 節(jié)約人力，保護(hù)航標(biāo)作業(yè)人員。在船舶航行條件和船舶航行條件復(fù)雜的情況下，利用AIS虛擬航標(biāo)，可以大大節(jié)約人力，保護(hù)航標(biāo)工作人員的安全。

3.4.3 解決不適合在目視航標(biāo)環(huán)境下進(jìn)行標(biāo)定的問題。如船舶殘骸所在的淺水區(qū)，不宜設(shè)立可視航標(biāo)，可通過設(shè)立AIS虛擬航標(biāo)。

3.4.4 順應(yīng)未來無人駕駛和e航行的潮流。隨著無人駕駛和電子導(dǎo)航技術(shù)的應(yīng)用越來越少，使用虛擬AIS航標(biāo)可以適應(yīng)今后的發(fā)展。

雖然AIS虛擬航標(biāo)在緊急情況下具有顯著的優(yōu)越性，但在實(shí)踐中仍需注意以下幾個(gè)問題[3]。

一是，虛擬航標(biāo)不能隨著沉船等障礙物的運(yùn)動(dòng)，不能實(shí)時(shí)顯示出真實(shí)的障礙物。在有可能發(fā)生變化的障礙時(shí)，采用AIS的實(shí)際航標(biāo)。

二是，在一般情況下，AIS的虛擬航標(biāo)和可視航標(biāo)結(jié)合起來，可以起到更好的預(yù)警作用。如遇天氣或其他不適宜的條件，在天氣轉(zhuǎn)好后，仍可投入目視航標(biāo)。

三是，AIS九位代碼的資源十分有限，必須要節(jié)省。

4 AIS技術(shù)對(duì)航標(biāo)的管理

針對(duì)目前AIS航標(biāo)存在的問題，應(yīng)從AIS基地臺(tái)的信號(hào)距離進(jìn)行控制，將區(qū)內(nèi)的干擾裝置設(shè)置在適當(dāng)?shù)牡攸c(diǎn)，以確保信號(hào)的正確性和完整性。并應(yīng)注意對(duì)燈塔的合理規(guī)劃，對(duì)轉(zhuǎn)播方式進(jìn)行合理的處理，并將監(jiān)測(cè)過程、整航過程和報(bào)警過程綜合起來，以進(jìn)一步完善信息傳輸。同時(shí)，利用中繼設(shè)備間的燈泡，進(jìn)行信息的統(tǒng)一和管理，以確保日照AIS的基站的工作得到有效的實(shí)施?；蛘吲c基站網(wǎng)工程合作，為日照燈塔AIS航標(biāo)終端的接收工程進(jìn)行維修，確保通信工作的質(zhì)量，從而提高了中繼方案的有效性。為了確保AIS航標(biāo)終端故障的及時(shí)處理，技術(shù)人員要加強(qiáng)日常巡查，及時(shí)掌握航標(biāo)終端的不正常信息，為終端設(shè)備的安全可靠運(yùn)行提供保障。

其次，AIS航標(biāo)的使用還需要進(jìn)一步規(guī)范。目前，我國(guó)對(duì)AIS航標(biāo)的規(guī)范有很多，主要從AIS航標(biāo)的符號(hào)、參數(shù)配置、信息和分類等方面進(jìn)行了研究，并對(duì)AIS航標(biāo)進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化，并在三個(gè)主要海域進(jìn)行了MMSI的標(biāo)準(zhǔn)化。為了進(jìn)一步提升AIS航標(biāo)的應(yīng)用，還需要在參數(shù)設(shè)置、程序、應(yīng)用范圍、維護(hù)管理等方面進(jìn)行改進(jìn)。在AIS技術(shù)的應(yīng)用下，可以充分利用VDES的功能，整合AIS的所有功能，使得高頻數(shù)據(jù)傳輸工作和特殊應(yīng)用報(bào)文工作得以實(shí)現(xiàn)，從而在AIS技術(shù)的應(yīng)用下通訊壓力和數(shù)據(jù)壓力明顯降低，水面通訊數(shù)據(jù)具有較高的利用率，解決了原本具有的時(shí)間間隙問題[4]。在AIS航標(biāo)控制中如果出現(xiàn)了無法顯示的問題，要建立起AIS航標(biāo)設(shè)備專業(yè)化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，做好前期的設(shè)備分析和處理性能檢測(cè)的工作，從而保證運(yùn)行期間AIS技術(shù)應(yīng)用穩(wěn)定性。在船舶信息化管理過程中，要從多方面了解其發(fā)展趨勢(shì)，AIS技術(shù)運(yùn)用中還需要結(jié)合其他技術(shù)手段等，提升綜合應(yīng)用與數(shù)據(jù)分析能力。將AIS技術(shù)遠(yuǎn)離、顯示符號(hào)、航標(biāo)功能等信息，提升技術(shù)人員操作能力和理論水平等，進(jìn)一步提升對(duì)于AIS技術(shù)的應(yīng)用能力和認(rèn)識(shí)程度，從而更好地發(fā)揮技術(shù)優(yōu)越性，服務(wù)于航海管理工作。最后，對(duì)AIS航標(biāo)終端的操作進(jìn)行了改進(jìn)。如果 RF模塊的接收信道得到了有效的管理，發(fā)送信道得到了系統(tǒng)化的升級(jí)，并且在AIS的終端設(shè)備上要合理地選擇，通常包括：發(fā)送信號(hào)、發(fā)電同步、突發(fā)事件前3S供電、持續(xù)工作，從而改進(jìn)了低功率的終端系統(tǒng)，改善了傳統(tǒng)的操作和管理。通過改進(jìn)航標(biāo)控制系統(tǒng)，可以更好地發(fā)揮AIS航標(biāo)終端的數(shù)字航標(biāo)控制方式的優(yōu)越性，提高了設(shè)備的工作穩(wěn)定性，為解決以前的信號(hào)干擾問題提供了很大的幫助。

5 虛擬航標(biāo)技術(shù)的應(yīng)用

通過虛擬航標(biāo)傳輸導(dǎo)航數(shù)據(jù)，如水文氣象。虛擬航標(biāo)的使用，除了可以實(shí)現(xiàn)航行警告和指示功能外，還可以作為水文氣象等信息的發(fā)布平臺(tái)，向航行船只提供氣象、天氣、潮汐等信息，從而為過往船只提供更多的輔助服務(wù)。

無法取代實(shí)物航標(biāo)，而虛擬航標(biāo)僅能輔助虛擬航標(biāo)。虛擬航標(biāo)不能用于降低成本，也不能替代已有的實(shí)物航標(biāo)。在未來的發(fā)展中，虛擬航標(biāo)的數(shù)量會(huì)更多，也會(huì)變得更加重要，不過因?yàn)樘摂M航標(biāo)的限制，它在虛擬航標(biāo)上的應(yīng)用仍然存在著一些優(yōu)越性，無法替代已經(jīng)存在的實(shí)體航標(biāo)[5]。

虛擬航標(biāo)應(yīng)與其他輔助設(shè)備相配合，為航行船只提供輔助導(dǎo)航。虛擬航標(biāo)的導(dǎo)航功能是單一的，因此，可以將虛擬航標(biāo)和其他輔助導(dǎo)航系統(tǒng)結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)對(duì)船舶的輔助功能。

6 結(jié)束語

隨著航運(yùn)行業(yè)的不斷發(fā)展，航運(yùn)環(huán)境日趨復(fù)雜，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)諸如船舶相撞等突發(fā)事件。因此，在船舶運(yùn)輸過程中，如何迅速、有效地做出緊急響應(yīng)是非常必要的。文章介紹了南海海上安全保障中心虛擬AIS航標(biāo)的建立過程，為有關(guān)部門提出了一些意見。