本文摘要：這篇交通運輸論文發(fā)表了AIS在海事管理中的應(yīng)用，海損事故的發(fā)生嚴重威脅著航海行船和生態(tài)環(huán)境，AIS技術(shù)在海事管理中發(fā)揮著不可替代的作用，論文介紹了AIS的結(jié)構(gòu)和功能、技術(shù)特點以及對航行安全的影響。
這篇交通運輸論文發(fā)表了AIS在海事管理中的應(yīng)用，海損事故的發(fā)生嚴重威脅著航海行船和生態(tài)環(huán)境，AIS技術(shù)在海事管理中發(fā)揮著不可替代的作用，論文介紹了AIS的結(jié)構(gòu)和功能、技術(shù)特點以及對航行安全的影響。
摘 要：結(jié)合海事工作實踐，詳細介紹了AIS的結(jié)構(gòu)、功能和技術(shù)特點。
關(guān)鍵詞：交通運輸論文,AIS技術(shù),結(jié)構(gòu)和功能,技術(shù)特點
現(xiàn)代船舶朝著大型化、高速化方向發(fā)展，船舶數(shù)量和水域交通密度及危險貨物裝載量不斷增加，海損事故時有發(fā)生，嚴重威脅船舶航行安全和海洋生態(tài)環(huán)境。為了改變這種狀況，自1992年起，國際海事組織(IMO)、國際航標(biāo)協(xié)會(IALA)和國際電信聯(lián)盟(ITU)等國際組織經(jīng)過多次研究和討論，基本確定了船舶自動識別系統(tǒng)(AIS —Automatic Identification System)的概念、工作頻率、系統(tǒng)構(gòu)成、信息交換方式和系統(tǒng)性能標(biāo)準(zhǔn)。國際海事組織在國際海上人命安全公約(SOLAS公約)第五章船載航行系統(tǒng)和設(shè)備的配置中，增加了自動識別系統(tǒng)。具體規(guī)定了不同類型船舶的實施時間。隨著AIS技術(shù)的不斷發(fā)展，AIS在海事管理中的應(yīng)用也不斷擴展，其發(fā)揮的作用也不斷增強。
一、AIS的結(jié)構(gòu)和功能
1.AIS的結(jié)構(gòu)
AIS系統(tǒng)主要由船臺設(shè)備和岸臺系統(tǒng)兩部分組成。
圖一 AIS組成結(jié)構(gòu)圖
(1)船臺設(shè)備。是一種VHF海上頻段的船載廣播式應(yīng)答器。一個典型的AIS船臺由1臺VHF發(fā)射機、2臺VHF TDMA接收機、1臺VHF DSC接收機、1臺帶有標(biāo)準(zhǔn)的船用電子通信接口(IED 61162/NMEA0183/200)的控制裝置以及各種必要的傳感器組成。它能發(fā)出船舶的各種信息，如身份、船位、船首向、船舶類型、船舶長度、寬度、吃水、所載危險貨物等信息。一個典型的AIS船臺結(jié)構(gòu)如圖一所示。
(2)岸臺系統(tǒng)。由一系列岸臺聯(lián)網(wǎng)而成。一個典型的岸臺由VHF TDMA收發(fā)機、VHF DSC接收機、基站控制器(BSC)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、控制軟件和應(yīng)用軟件組成。AIS基站收發(fā)機遵從ITU-RM.1371建議案《AIS技術(shù)特性標(biāo)準(zhǔn)》，可安裝在VIS系統(tǒng)中或作為AIS沿海網(wǎng)絡(luò)的核心單元。借助基站控制器(BSC)，基站收發(fā)機可以相互連接實現(xiàn)對海岸線的覆蓋。收發(fā)機還可配置為轉(zhuǎn)發(fā)站。
2.AIS的功能
IMO 已在新修正SOLAS第5章和第19條中規(guī)定了通用AIS的配備要求。該系統(tǒng)的配置已于2002年7月1日起新造船舶開始強制執(zhí)行，同時，對所有從事海上航行的船舶于2004年7月1日起強制裝備，300總噸以上能夠從事國際運輸?shù)拇埃?00總噸及以上不從事國際航運的貨船和所有客船，均需要安裝AIS的設(shè)備。規(guī)則闡述AIS應(yīng)有如下功能：
(1)自動向合適配備的岸臺、其他船舶和航空器提供信息，包括船舶識別、類型、位置、航向、航速、航行狀態(tài)和其他與安全有關(guān)的信息;
(2)自動接收來自其他船舶的有關(guān)信息;
(3)識別船只、檢測和跟蹤船舶;
(4)與岸基設(shè)施交換數(shù)據(jù);
(5)簡化信息交流和提供其他輔助信息以避免碰撞發(fā)生。
二、AIS的技術(shù)特點
AIS的主要技術(shù)特點是采用開放系統(tǒng)互連(OSI)的工作模式，能在所有區(qū)域自主和連續(xù)工作;由VTS中心指配工作模式;可以廣播模式、受控模式進行數(shù)據(jù)傳送。船臺傳送船舶的基本信息，岸臺傳送交管信息及其他船舶信息;相互無線通訊制式為SO/TDMA，頻率為161.975MHz和162.025MHz，傳輸帶寬為25KHz或12.5KHz;調(diào)制方式為GMSK;數(shù)據(jù)編碼方式為NRZI(不歸零倒置);傳輸速率為9600b/s。
三、AIS對航行安全的影響
AIS的出現(xiàn)給航海人員帶來了航行的便利，使用它航海人員可以很方便地識別目標(biāo)船舶的船名、航速、航向等等一些靜態(tài)的和動態(tài)的參數(shù)，方便了船舶之間的通信聯(lián)系，提高了通信連接的成功率。
1.AIS對航行水域環(huán)境的影響。燈標(biāo)、浮標(biāo)等航標(biāo)容易受到水流的影響產(chǎn)生移位或者漂浮，船舶在進出港口或者能見度不良的情況下通過狹水道都需要他們的幫助。一旦不在原來的位置就很可能給船舶帶來事故，比如船舶的擱淺、觸礁等。但是這些航標(biāo)是否移位，有的時候不能被及時發(fā)現(xiàn)或者及改正，船舶也不能及時地得到通知。如果在AIS系統(tǒng)情況下仍需要現(xiàn)行的實物航標(biāo)，只要在現(xiàn)行燈標(biāo)體上安置1臺AIS設(shè)備就能解決。當(dāng)燈標(biāo)發(fā)生移位時，移位了的燈標(biāo)上的AIS設(shè)備就能把移動了的位置報告出來并報警，這對航行安全是非常有益的，可以有效地減少因為看錯燈標(biāo)或者定位錯誤而產(chǎn)生的事故率。
2.AIS對VTS的影響。AIS實施以后對VTS的影響是相當(dāng)大的。可以說AIS是對VTS的有效補充。對VTS來說，可擴大VTS的工作范圍，可提高VTS精度，船舶的識別從無到完善，可提高VTS工作人員的工作效率。
3.AIS對航行警(通)告的影響�，F(xiàn)行的部分航行警(通)告的內(nèi)容，如超大型船舶的長距離拖帶、沉船等將會被全新的AIS系統(tǒng)的船舶告知方法所取代。目前超大型船舶的長距離拖帶的特殊性和何時出發(fā)、何時到達(經(jīng)過)某地等可能需要他船進行協(xié)助避讓的事項發(fā)布航行警告以便接收到該航行警告的船舶可估計相遇時間從而主動協(xié)助避讓。
4.AIS對海事調(diào)查的影響。AIS設(shè)備在沒有岸站的情況下同樣可以自成系統(tǒng)，顯示周邊船舶的航行動態(tài)。開闊水域的船舶相對比較少，由于AIS系統(tǒng)有把最近的一艘船舶作為主要對象船，并將起主要數(shù)據(jù)顯示在顯示屏上，顯示目的是便于船舶之間的避讓和相互溝通。萬一避讓不當(dāng)，造成兩船發(fā)生避碰事故時，由于對方船的數(shù)據(jù)自動保存在AIS系統(tǒng)中，雙方的動態(tài)一清二楚，事故的責(zé)任自然很容易判別。即使有一方有意篡改，想要逃避責(zé)任是徒勞的。雖然AIS的出現(xiàn)可以彌補船舶在航行中的一些不足之處，但是我們不能認為有了AIS本船就可以得到足夠多的和足夠準(zhǔn)確的航行信息，航行就絕對的安全了。因為有些船舶并沒有配備AIS設(shè)備，比如軍艦、游船、漁船以及某些岸基站臺等等，即使配備了此設(shè)備的船舶，如果船長認為AIS的連續(xù)開啟會危及船舶安全的話也可能會將它關(guān)閉。
四、AIS對海事管理的影響
AIS對船舶的航行安全起著重大作用，拓寬了海事管轄范圍，也將改變海上交通管理體系，協(xié)調(diào)周邊海事管理服務(wù)。AIS的技術(shù)特點對船舶的航行安全和船舶的航行管理及海事管理能提供積極和有效的輔助作用，這種作用無論在開闊水域還是限制水域都可得到充分發(fā)揮。船載AIS設(shè)備和岸上AIS基站都可對航行過程和區(qū)域內(nèi)的船舶動態(tài)變化情況實施自動記錄，并可用軟件進行快速回放，這一功能對海事處理和教育培訓(xùn)是十分有益的。
海事AIS網(wǎng)將成為中國海事信息系統(tǒng)的重要組成部分，AIS信息是有很強的地理空間特性和時間空間特性的交通信息，為交通管理和交通組織提供了寶貴的信息資源。
保障船舶安全減少海難事故。發(fā)達國家研究AIS是為了防止船舶碰撞。經(jīng)過實驗證明和國際航海專家的論證，AIS確實是海上船舶會遇、交流操船意圖、溝通避碰措施、自主改善避碰的船載設(shè)備，是減少船舶海灘事故的保障措施。
AIS除了經(jīng)常報告航行數(shù)據(jù)外，還經(jīng)�；虬床樵円蟛迦氪昂秃酱蔚男畔ⅲ珹IS便成了船舶報告制的一種設(shè)備。
AIS拓寬了海事管轄海域，提高了協(xié)調(diào)能力。我國早期建設(shè)的VTS已有近20年的歷史了，設(shè)備普遍陳舊，維修困難，逐漸不能適應(yīng)當(dāng)前航運事業(yè)發(fā)展和監(jiān)督管理的要求，有些臺站已開始改建、擴建或更新。在應(yīng)用AIS后，VTS得到新的船舶傳感器，VTS與AIS的結(jié)合有利于強化VTS的功能，發(fā)揮船舶自身安全航行的職責(zé)，進一步加強對覆蓋水域船舶交通的管理。但是，我國幾乎所有的VTS中心全套設(shè)備從國外引進，現(xiàn)有VTS軟件是封閉的，系統(tǒng)進行軟件、硬件升級相當(dāng)困難。而AIS可以彌補這些問題，而且建設(shè)費用可以大量降低，就是在新建VTS時，對設(shè)雷達站與AIS基站方案比選時，也可降低雷達站的建設(shè)費用，改造和完善現(xiàn)有的VTS。
海事AIS基站在我國沿海、長江和珠江等水域的逐步建成，通過AIS網(wǎng)絡(luò)，可以對沿海等主要航線的船舶進行交通管理，充分運用AIS的監(jiān)督和管理手段，實施交通安全統(tǒng)一管理和交通組織以提高船舶通航效率;同時，它提高了對船舶污染海域肇事船的判斷準(zhǔn)確性，對船舶遇險搜救更加直接，擴大了船舶交通管理體系和周邊協(xié)調(diào)管理的力度。
五、AIS的前景展望
由于目前不是所有的船舶都配備有此設(shè)備，例如游船、內(nèi)陸水域船舶等，所以必須生產(chǎn)出滿足較低航行標(biāo)準(zhǔn)的、經(jīng)濟的AIS設(shè)備。隨著IMO 關(guān)于AIS標(biāo)準(zhǔn)的出臺和不斷提高，各種研制廠商也不斷地推出了具有最新功能的AIS 設(shè)備。AIS 將成為對現(xiàn)存導(dǎo)航系統(tǒng)包括雷達最重要的補充�？傊�，經(jīng)AIS接收的數(shù)據(jù)將提高值班駕駛員獲取信息的質(zhì)量，增強通航意識。配備合適的圖象裝置，船載AIS通過計算到達最近點(CPA)和從目標(biāo)船發(fā)送的數(shù)據(jù)，將能提供快速、自動和精確的碰撞危險信息，為自動避碰系統(tǒng)的發(fā)展提供了較好的數(shù)據(jù)源。AIS從單臺儀器向網(wǎng)絡(luò)方向發(fā)展，從單一的提供數(shù)據(jù)向智能專家系統(tǒng)發(fā)展，與VTS結(jié)合向新型船舶交管系統(tǒng)方向發(fā)展，向互聯(lián)網(wǎng)(INTERNET)發(fā)展。AIS已不是簡單的船舶裝配的單獨航行儀器，它與海岸AIS網(wǎng)構(gòu)成船岸之間航海保證系統(tǒng)，進入互聯(lián)網(wǎng)，具有廣闊的前景。船舶AIS與電子海圖顯示(ECDIS)技術(shù)集成為"新型船舶避碰專家系統(tǒng)"，AIS與過去基于雷達的VTS結(jié)合集成為"新型船舶交管系統(tǒng)"。AIS既是航海導(dǎo)航通信設(shè)備，又是船舶信息化的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，利用傳統(tǒng)的甚高頻水上移動通信頻率，采取了自主時分多通道訪問協(xié)議的數(shù)字通信技術(shù)，以先進的GPS 定位作為船位的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，電子海圖顯示為顯示終端，因此在海事管理方面有廣闊的應(yīng)用前景，對船舶交通管理具有監(jiān)督能力，對運輸船隊有調(diào)度、營運的管理能力，對船舶進出港口具有領(lǐng)航能力，對船舶遇險有搜救能力，對船舶海上航行有航行警告和氣象信息的能力，還有船舶與公司之間信息通信的能力。
隨著AIS技術(shù)的不斷完善和發(fā)展，AIS在海事管理方面的應(yīng)用也將不斷地得到拓展，AIS作為一種新興的科學(xué)技術(shù)促進了海事管理的信息化和智能化建設(shè)，AIS與其他信息技術(shù)的結(jié)合積極地推動了“數(shù)字海事”的建設(shè)。
推薦期刊：《交通運輸工程學(xué)報》主要刊載道路與鐵道工程、載運工具運用工程、交通運輸規(guī)劃與管理、交通信息工程與控制等領(lǐng)域高水平的學(xué)術(shù)論文和重大工程實踐項目;主要讀者對象為國內(nèi)外交通運輸領(lǐng)域的科研人員、工程技術(shù)人員及大專院校相關(guān)專業(yè)的師生。
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