船舶自動識別網(wǎng)絡(luò)（AIS）運(yùn)行狀態(tài)研究

文/龔? 張明睿

船舶自動識別網(wǎng)絡(luò)（AIS）運(yùn)行狀態(tài)研究

文/龔? 張明睿

目前，我國AIS網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)建設(shè)并運(yùn)行已有10余年，部分AIS基站已出現(xiàn)設(shè)備性能下降的問題，現(xiàn)階段對于AIS基站運(yùn)行狀態(tài)研究十分必要。本文以東海海航保障中心AIS基站巡檢測試數(shù)據(jù)為依據(jù)，從我國AIS網(wǎng)絡(luò)建設(shè)及運(yùn)行情況出發(fā)，對AIS基站接收效果進(jìn)行分析，從而提出AIS網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)檢測中幾項重要參數(shù)，為日后AIS網(wǎng)絡(luò)中基站的巡檢、維護(hù)、更新提供策略參考。

船舶自動識別系統(tǒng) 維修 測試

1 背景

AIS是船舶自動識別系統(tǒng)（Automatic Identification System）的簡稱，是上世紀(jì)90年代開始在各國推廣的數(shù)字化導(dǎo)助航系統(tǒng)設(shè)備及海上安全信息系統(tǒng)。其具有以下功能：

能在無船員接入的情況下，自動和連續(xù)的向岸基臺機(jī)以及其他船載設(shè)備報告本船的導(dǎo)航數(shù)據(jù)和狀態(tài)；能最小延遲的向岸基臺自動廣播與安全有關(guān)的短消息；能發(fā)射處理ITU所規(guī)定的22種類型的報文；能提供必要的安全機(jī)制，以發(fā)現(xiàn)AIS失效和防止未經(jīng)許可的數(shù)據(jù)流；內(nèi)置GNSS接收機(jī)，能接受由岸基臺廣播的DGNSS數(shù)據(jù)。

2 我國AlS網(wǎng)絡(luò)建設(shè)情況

近年來，隨著我國在AIS系統(tǒng)建設(shè)方面的持續(xù)投入，截止到2015年，我國在沿海水域已建成1個國家級AIS管理中心、3個海區(qū)管理中心、19個轄區(qū)管理中心和143座基站，實現(xiàn)了全國沿海AIS信號的無縫覆蓋；在我國內(nèi)河（不含長江）已建成4個水系中心，14個轄區(qū)中心和254個基站，長江干線建成了5個轄區(qū)中心和68個基站，并實現(xiàn)內(nèi)河AIS岸基網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與現(xiàn)有沿海AIS岸基網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)互通互聯(lián)。

長江干線水域水富至瀏河口段AIS岸基系統(tǒng)的總體建設(shè)規(guī)模為1個水系數(shù)據(jù)中心、5個轄區(qū)數(shù)據(jù)中心、68座AIS基站。其中，水系數(shù)據(jù)中心設(shè)在武漢長江海事局，在重慶、宜昌、武漢、蕪湖和南京設(shè)置5個轄區(qū)數(shù)據(jù)中心，在南京和重慶等地設(shè)置68座AIS 基站。在基站設(shè)備的配置上，除長壽等基站，由于位置偏遠(yuǎn)、交通不便，采用（1+1）冗余方式配置外，其它基站均按（1+0）方式配置。

2011年，中國海事局實施內(nèi)河AIS完善工程；2012年，中國海事局實施AIS岸臺系統(tǒng)補(bǔ)充及安全應(yīng)用建設(shè)一期工程；2013年，中國海事局實施AIS岸臺系統(tǒng)補(bǔ)充及安全應(yīng)用建設(shè)二期工程；2014年，中國海事局實施了東海海區(qū)內(nèi)河通航水域AIS完善工程，對安徽和浙江部分水域進(jìn)行了岸基基站覆蓋完善；通過上述AIS岸臺系統(tǒng)工程的建設(shè)，基本實現(xiàn)對全國內(nèi)河高等級航道水域的連續(xù)覆蓋，進(jìn)一步延伸了岸基系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍，提高應(yīng)用的服務(wù)水平。

表1

圖1

3 AlS網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行情況分析

我國從2004年開始建立AIS網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)運(yùn)行時間達(dá)到十年以上。AIS基站中，存在著大量的系統(tǒng)，這些系統(tǒng)經(jīng)常受到各種因素的影響，如長時間使用的疲勞、溫度、輻射等，可造成系統(tǒng)的失效。而某些失效是災(zāi)難性的，如AIS收發(fā)信機(jī)的失效，會造成系統(tǒng)癱瘓，極大程度的影響航運(yùn)安全，應(yīng)極力避免。針對這一情況，選取了東海航海保障中心AIS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析，東海海區(qū)中心網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

對東海海區(qū)AIS基站網(wǎng)絡(luò)巡檢維護(hù)記錄進(jìn)行分析，對故障進(jìn)行分析研判，得出以下結(jié)論：

自2011年至今，AIS基站出現(xiàn)的最主要問題就是鏈路，占總維修數(shù)量的一半以上，進(jìn)一步細(xì)分，鏈路問題的大部分則是因網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商信號的不穩(wěn)定或者基站斷電而產(chǎn)生的。真正因AIS基站設(shè)備損壞造成的鏈路問題并不常見。

第二類問題是因設(shè)備暫時死機(jī)造成的告警，這類故障出現(xiàn)的頻率不高且易于解決，遠(yuǎn)程重啟或者由維護(hù)人員現(xiàn)場重啟就能使系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)作。

第三類問題是由VHF、GPS饋線和天線接頭老化造成的VSWR告警和GPS告警，此類故障是僅次于鏈路問題，數(shù)量第二多的故障。這類問題解決方式簡單，但故障發(fā)生時會造成較為嚴(yán)重的系統(tǒng)局部失靈。

由R40引起的問題占一小部分，但是這部分的問題最不容易解決，因為R40是由瑞典薩博公司提供的設(shè)備，一般都需要整機(jī)更換，維修更換周期相對較長，造成的系統(tǒng)失靈時間更久。針對以上分析，對AIS基站設(shè)備的維修進(jìn)行分類：對于AIS無線收發(fā)機(jī)、AIS基站控制器等應(yīng)采取狀態(tài)維修即預(yù)防性維修，即在每次巡檢時檢測其主要性能指標(biāo)，在低于理論值時對設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和更換；對于天線、饋線和各種接頭，建議采用定期維修方式，即在巡檢之前準(zhǔn)備好配件，每次巡檢對接頭進(jìn)行加固，對損壞接頭進(jìn)行更換；對于鏈路，采用事后維修方式，因鏈路由運(yùn)營商提供，不可控因素較大且具有不可預(yù)知性，采用事后維修可以最大限度的降低成本。

4 AlS基站接收效果分析

2016年3月22日，交通運(yùn)輸部海事局派員組織院校、公司、維護(hù)單位技術(shù)人員對江蘇轄區(qū)南京、鎮(zhèn)江AIS基站，廣東中山小欖、板芙AIS基站進(jìn)行了現(xiàn)場測試，利用遠(yuǎn)程接收燈籠AIS基站進(jìn)行了數(shù)據(jù)分析。共計對AIS基站進(jìn)行了5項關(guān)鍵指標(biāo)測試；對AIS岸基網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行了4項關(guān)鍵指標(biāo)測試；對AIS船臺通過信號分析以及登船檢測進(jìn)行了7項測試。經(jīng)分析，AIS基站性能基本良好，小欖站點對近端接收效果不佳；AIS岸基網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)3.0版本丟失數(shù)據(jù)等問題嚴(yán)重，但是4.0系統(tǒng)已經(jīng)順利解決；長江段的AIS船臺，不論SOTDMA模式還是CSTDMS模式，存在大量不合規(guī)的船臺，嚴(yán)重影響了基站的正常接收；而珠江水系內(nèi)河AIS船臺相對長江水系的內(nèi)河船臺整體質(zhì)量稍高，但在天線性能、播發(fā)周期等問題也存在很大問題。整體情況如表1所示。

5 結(jié)語

我國AIS網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過長期使用，考慮到SAABR40設(shè)備使用年限約為10年，目前AIS第一批SAABR40設(shè)備運(yùn)行至今已超過10年的時間，部分基站已經(jīng)出現(xiàn)接受靈敏度下降，GPS定位設(shè)備損壞，天線老化等問題；為避免因設(shè)備勞損而突然宕機(jī)導(dǎo)致的船舶監(jiān)管失位，需要對AIS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)控和維修。

[1]耿雄飛.內(nèi)黑高頂級航道AIS岸臺系統(tǒng)覆蓋效果研究[J].信息通信,2012(04).

[2]水上通信、導(dǎo)航和信息詞匯.中華人民共和國交通行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JT/T704-2007.

[3]東海海區(qū)四級以上航道AIS覆蓋完善工程設(shè)計初稿,2016(04).

作者單位交通運(yùn)輸部水運(yùn)科學(xué)研究所 北京市 100088

受國家科技支撐計劃基金資助，項目編號：2015BAG20B02；受交通運(yùn)輸部水運(yùn)科學(xué)研究所引領(lǐng)應(yīng)急項目資助，項目編號：51702。

龔?（1986-），男，湖北省武漢市人。碩士學(xué)位。現(xiàn)為交通運(yùn)輸部水運(yùn)科學(xué)研究所工程師。研究方向通信導(dǎo)航。張明睿（1982-），男，天津市人，學(xué)士學(xué)位。現(xiàn)為交通運(yùn)輸部水運(yùn)科學(xué)研究所助理工程師。研究方向通信導(dǎo)航。