船載自動識別系統（AIS）的船舶檢驗研究

安徽省蚌埠市地方海事局 馬廣龍

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船載自動識別系統（AIS）的船舶檢驗研究

安徽省蚌埠市地方海事局 馬廣龍

【摘要】隨著船舶增加較快，航運日益繁忙，水上交通安全管理現代化要求顯著提高，特別是信息化助航設備在船舶航行過程作用凸顯，按照國際海事修正公約和2011版內河船舶檢驗規則要求，絕大部分船舶都需要安裝船載自動識別系統（AIS），由于該設備屬于新型技術設備，其信息化集成度高，技術復雜，功能較多，對以往的船檢人員提出了新的要求。本文通過對AIS原理分析，結合內河船檢規則，探討船舶AIS設備的檢驗操作。

【關鍵詞】內河船舶 船檢規則；船舶自動識別系統（AIS）；檢驗技術

一、引言

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

根據《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河船舶法定檢驗技術規則》，結合國內實際，我國內河船舶AIS安裝按照分類原則，強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，定期檢驗或換證檢驗都必須配置安裝船載自動識別系統（AIS）。為了保障該強制檢驗的順利實施，要求海事執法過程中應采取嚴厲的監督和控制措施，確保該設備的配備和按規定使用（在通常情況下，裝有AIS的船舶應使AIS始終保持運行狀態，特別規定要保護航行信息的情況除外）。

由于該設備目前屬于船舶設備中出現較短，技術較為先進性和復雜性的助航器材，國內內河船檢人員對該設備了解較少，缺乏知識和檢驗技術經營積累，本文通過原理及檢驗事項的討論，以幫助船舶檢驗師了解AIS設備的實船檢驗操作通用規則和辦法。

二、船載自動識別系統（AIS）功能和技術原理

1、AIS的主要功能

AIS主要是實現船舶自動識別、協助追蹤目標、簡化信息交流、提供其它輔助信息以避免碰撞發生等功能，解決了 VTS和ARPA雷達無法直接標識目標的問題，彌補了海事管理中主動和被動、單方和互動的原有技術管理空白，使船舶航行和海事監管真正進入了雙契約的數字時代。

2、AIS系統運行原理

AIS是采用VHF作為通信基礎的廣播通信系統，按照國際海事SOTDMA通信協議，實現船舶之間、船舶與岸基之間的船舶航行動靜信息的雙向交換。主要設備節點有船站（船載AIS設備）、岸基站（岸基設備）、控制中心及通訊鏈路組成（如圖1），

圖1　AIS的系統工作原理示意圖

所有船載AIS持續不斷地向其他船舶和VTS（Vessel Traffic Services船舶交通管制中心）播發按編碼規則編制的靜態和動態的本船航行多態信息，同步地接收其他船舶和VTS站的信息數據，系統可自主運行，用戶干預達到最小。岸基AIS可以在命令下開展向某一特定船舶或所有區域船舶的“輪詢”模式下，接到命令的船舶會自動將更新后的新信息在相同的VHF頻道上發出。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航行數據。

3、AIS設備分類及原理

（1）AIS設備分類

根據AIS應用的目的，AIS船用移動設備的分類可分為A類和B類。以下主要討論A類設備。

A類AIS設備按照IMO有關AIS配備的必要條件，可以接收和發射有關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。設備應符合國際電工委員會（IEC） 61993-2 標準《海上導航和無線電通信設備和系統一一自動識別系統（ AIS） 第二部分《通用自動識別系統（AIS） A 級船載設備一一操作和性能要求、測試方法和要求的測試結果》。

B類AIS設備提供簡易的不必要滿足IMO有關AIS配備的必要條件，可以接收有關安全之類的短消息。設備應符合本局《國內航行船舶船載B 級自動識別系統（ AIS） 設備（ SOTDMA） 技術要求（暫行n或國際電工委員會（IEC） 62287-1 標準《海上航行和通信設備與系統B 級船載自動識別系》要求。

（2）A類AIS設備基本組成及原理

A類AIS設備系統基本配置由GPS接收機、電羅經及電源（包括后備電源）以及核心的無線電發射應答器等組成（如圖2所示）。

圖2　A類AIS設備系統主要組成部件

1）無線電發射應答器的結構及原理

AIS無線電發射機應答器包括兩個時分多路尋址器（TDMA），一個高頻（VHF）發射機，工作在兩個并行的VHF頻道、一個70頻道的數字選擇呼叫接收機（DSC），內置的GPS接收機、接口電路，信息處理器和LCD（液晶）顯示器（如圖3所示）。

圖3　AIS無線電發射機應答器結構方框

2）設備系統基本工作原理

船舶主電源為系統提供12V或24V直流電源；內置的8或12通道GPS接收機主要為系統提供用于系統同步的世界時（UTC）標準時參。外置GPS接收機中輸入本船位置信息對地航向（COG）和對地航速（SOG），通過內置的GPS接收機取得UTC時間用于AIS信號同步。當外接GPS連接失敗時，本船位置信息對地航向（COG）和對地航速（SOG）也可通過內置的備用GPS接收機獲得。

信息發送過程：控制單元通過采集設備內置存儲器中的由用戶輸輸入的數據獲取船舶船舶識別號“MMSI”（即船舶身份證9位數字，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設備獲取船位的經緯度、航速等信息；通過采集羅經設備獲取航向等信息，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DSC選擇的頻率通過VHF天線向外發送。

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

3）AIS的信息構成

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

動態信息：即除了航行狀況信息，從與AIS連接的船舶上其他設備自動提供更新的信息。

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

表1　船舶AIS發送信息的內容

信息按不同更新時間間隔自動發出，動態信息：根據航速和航線變化，如表2所示；靜態和航行有關的數據：每6分鐘或者根據要求AIS能自動應答。

表2　動態信息的報告更新時間間隔

（3）AIS設備的基本設置

船舶識別號（MMSI）設置：輸入自身船舶的9位MMSI號（當船舶的IMO號是7位時，在7位數字前，輸入數字00，充足9位數。然后，輸入船名、輸入船舶呼號）。

船舶吃水（DRUGHT）設置：可以從0.0到25米間選擇，“DTE”設置不要改動，永遠設成“KEY&DISP”。

目的地港（SET DESTINATION）設置：在該選項目下輸入此次目的港地名。

航行狀態（SET NAV STATUS）設置：設置航行狀態“SET NAV STATUS”，在該設置頁內，設定航行狀態編號。

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

預計相遇最近點/預計相遇最近點的時間CPA和TCPA（SET CPA/TCPA）設置：設置菜單中 “SET CPA/TCPA”（設置預計相遇最近點/預計相遇最近點的時間），在該設置頁內，設定預計相遇最近點和預計相遇最近點的時間的報警。

GPS天線位置（SET ANTENNA POS）設置：設置菜單中 “SET ANTENNA POS”（設置天線位置），在GPS天線位置設置分菜單，選擇1為內部GPS天線位置，選擇2為外部GPS天線位置，根據GPS天線安裝位置實際尺寸輸入。

I/O（輸入/輸出）通信口（SET I/O PORT）設置：設置菜單中“SET I/O PORT”（設置輸入/輸出口），在“I/O”設置分菜單，按1號鍵，進入用于速度傳感器的輸入/輸出口，在該設置頁內，可根據傳感器類型按“向下”鍵選擇合適的項，以及進入網絡IP地址等設置。

三、AIS的實船檢驗與處置

AIS設備的實船檢驗操作在遵守船舶檢驗規則的總體要求下，還要依據《國內航行船舶船載電子海圖系統和自動識別系統設備管理規定》的文件要求進行。

1、設備安裝檢驗

（1）檢驗內容：主要檢查船舶是否按配備要求安裝AIS ；是否有法定的準入證書；核對該設備與船舶檢驗證書航行設備型號是否一致；是否裝有主、應急雙套電源。

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

2、AIS天線檢驗

（1）檢驗內容：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的水密措施；AIS的GNSS天線安裝是否合理，GNSS天線應在水平360度、仰角5-90度范圍內無連續障礙物，在AIS正常工作情況下，開啟駕駛臺有關設備，建議開啟中高頻及雷達等設備，保證AIS在中高頻發射時仍能正常工作。

（2）檢驗糾正處理：天線安裝有問題，開航前糾正或限期糾正。

3、設備狀態檢驗

（1）檢驗內容：主要檢查 AIS是否能夠保持常開狀態；開啟后能否正常工作；設備中船舶靜態數據是否準確和實船一致，如船名、國際協調時（UTC）、呼號、船舶識別號、船舶種類、船舶尺寸等是否與證書中數據一致 ；設備中船舶動態數據是否準確，如對地航向、船艏向、船位、對地速度等與其他航行設備的數據進行核對；設備中船舶航次相關數據如：吃水、貨物類型、始發及船舶目的港是否一致。

（2）檢驗糾正處理：若未保持常開，進行宣傳教育，要求強制常開AIS；未進行正確設置，開航前糾正；若岸臺終端無法現實且相鄰船舶也無法顯示，要求船舶開航前糾正，證實設備無法使用，應予以滯留，直至設備完全正常工作。

4、設備AIS的發射和接收效果檢驗

（1）檢驗內容：主要借助岸基中心，操作船員及檢查AIS設備能否正常發射和接收信息，一是檢查信息接發是否正常，如果測試現場條件允許，可以與聯系岸基臺站人員聯系，查看監控中心終端通訊效果；二是檢查相關船員是否能進行與岸臺或其他船舶進行指示內容的信息發送操作；船員能否自行開展CPA報警功能測試（兩船最近會遇距離小于給定值節點時，AIS會自動報警）；船員能否向它船發信息并取得信息回復；是否能對一艘指定目標船進行模擬預測與該船最近會遇時間和地點。

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

5、內置測試設備（BIIT）的測試檢驗

（1）檢驗內容：主要檢查Built-In Integrity Tests機內能否進行自行檢驗測試。

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

6、模擬故障功能檢驗

（1）檢驗內容：主要是模擬人為故障，檢查報警單元能否正常發出聲響報警，并核對LED中顯示報警信息是否與實際故障情況相一致。

（2）檢驗糾正處理：若不能進行正常模擬，應給予滯留，直至檢修設備正常工作。

7、其他需要開展的檢驗。

四、結束語

因不同的AIS設備廠商生產的AIS產品可能在助航附加功能會有不同的特性，本文無法全面涵蓋。對于此類設備的檢驗和綜合管理應用，應以基本原理為基礎、以船檢規則為載體，在實際檢驗的過程不斷積累。船載自動識別系統（AIS）是伴隨航運和科技發展的必然選擇，也是現代安全科技化、科學化管理發展必然要求。但需要重點提示的是不是所有航行的水上設施設備都安裝了AIS，因此在使用該系統和船舶檢驗時應完全明白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當成避免事故的全能妙藥，船檢師用于永遠要把船員人的因素作為船舶安全航行的第一要素。

參考文獻

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［4］陳強華.船載自動識別系統（AIS）原理及應用［Z］.中國航海學會論壇，2011.

作者簡介：馬廣龍，現任安徽省蚌埠市地方海事局辦公室主任。