航標遙測遙控在AIS技術上的系統框架構建研究

謝海東

摘 要：隨著全球化的深入與船舶技術的不斷進步，也帶動了我國的船舶事業向前發展，但與此同時航海建設也受到水域交通、船舶密度等條件的影響。為了完善海事安全管理，加強AIS技術在航標遙測系統中的運用研究也便顯得尤為必要。因而，本文便從AIS技術在航標遙測遙控系統中的功能發揮入手，并就構建AIS航標遙測遙控系統框架提出具體方法，以期為各位讀者提供參考。

關鍵詞：航標遙測遙控 AIS技術 系統框架建構

航海任務的實現以及各項海事活動的開展均需要完成對海事信息的綜合收集、互相交換與顯示分析的過程，從而才能為航海人員的整個航程提供全面、及時的信息資料，進一步達到維護航海人員安全的目的。據此，針對先進的AIS技術在航標遙測遙控系統構建所做出的方法研究，也便具有了極為重要的現實作用。

1.AIS技術在航標遙測遙控中的功能

1.1AIS技術的內容及功能

AIS技術在航標遙測遙控中的運用是建立在AIS通信功能之上的，關于該項技術的研究始于上個世紀末。經過近些年來的深入探索，當前AIS技術在航標遙測遙控系統中所發揮的功能主要可以概括為監測與控制兩大方面，具體來說有如下內容。

第一，關于監測功能的實現。首先，AIS技術能夠將所采集的信息進行匯總，并通過規范的電文格式按照預設要求或定時定期向航標管理的復雜部門予以發送，從而為管理部門實時監控、做出判斷提供充分、準確的依據。其中關于航標運行狀態的健康指數主要體現在以下內容上：一是航標設備在運行過程中顯示的基本參數，主要包括了燈器開關的狀態與燈質情況、運行時設備的電流電壓情況以及耗電情況、主副機的狀態情況、換泡機的狀態情況等等。二是關于周圍環境狀況的參數分析，囊括了設備溫度、電池溫度、以及是否出現電池冒煙、易燃物煙霧、侵入航標的安全距離、碰撞航標船舶等情況的分析。三是在供電系統中的各項參數數據。其中涵蓋了發電機、電池、市電的用電電壓、經過電流以及用電功率等信息內容。

第二，有關控制功能的運用。AIS的通信功能，能夠通過二進制的電文將監控數據傳輸到管理中心，并且通過對航標狀態的設置與監測，便可以對航標信息進行獲取。為了滿足監測與控制的功能要求，其構建的AIS航標遙測遙控系統主要結構框架則如下圖1所示。

1.2航標遙測遙控系統的發展現狀

航標遙測遙控的系統運行主要是融合了電子海圖、網絡技術、GPS技術、數據處理、通信技術等功能，從而為航標管理的部門快速地對遠程中的航標故障進行確定，并及時發布信息。繼而為降低安全事故發生幾率、縮減維護成本、提升管理效能以及提高航標管理的能力水平創造有利條件。

從航標遙測遙控系統的發展現狀來看，當前的遙測遙控系統主要在監控航標燈器中得到了較多的運用，通過對供電設備的自動化管控，從而使得在實時的監控狀態下，一旦發生預警情況則可以完成工作報警警示等任務。在實踐中常用的監測設備主要為可編程控制（PLC）、遙控終端（RTU），經常會運用到的傳輸技術設備則有：衛星通信、蜂窩電話（NMT）、數據電臺、無線通信等渠道。隨著AIS技術加入到航標遙測遙控系統之中，不僅能夠為實現航標監測遙控搭建更為廣闊的平臺，同時也切實彌補了過去監測遙控過程中的不足之處，極大提高了航行的安全系數。舉例來說，近年來LALA在航標遙測遙控中的運用，則大幅提升了航行的效率與性能水平，促進了航海事業的發展。

2.構建AIS航標遙測遙控系統的方法

2.1關于系統框架的整體設計

AIS技術的使用需要借由航標終端、基站、電子海圖、維護設備、服務器以及其他監控設備共同組成。在完成系統大致構建的過程中，需要在以下幾點上加強注意：其一，有關航標終端的設計。將AIS裝置直接安裝在航標系統上，能夠通過監測出的本地數據生成出準確詳細的AIS信息，再經由廣播電臺或其他通信渠道的發射，便可以對航標狀態與位置信息進行傳輸。其二，關于AIS基站的設計。基站的主要作用在于能夠將管轄區域中匯總得來的信息資料及時傳送到管理中心，以便于中心發出指令。通過通信技術的利用，AIS文本信息也能夠在船載終端予以廣播，從而虛擬出航標的具體位置。進入到終端服務器的數據再經過處理與解析之后，便可以經由socket完成信息數據向電子海圖的傳輸。在不斷的刷新更新中完成實時監控與及時監控的要求。

關于利用AIS技術完成航標遙測遙控系統設計，在基站設計中還需注意以下幾點：一是由于航標遙測遙控的特殊屬性，AIS航標通常會被安裝在海上，所以基站的建立通常也被布局在島嶼或者在沿海位置，而這也使得基站要面臨著更為復雜的環境條件。為了確保遙測遙控任務的順利實現，在工作過程中，需要對所發射的指標進行反復的核查，從而確保指標的準確具有參考價值。那么在基站中便還需引入便攜式的航標檢測儀器，從而為實現設備的全面化、細致化監測提供路徑。二是在基站監測時，需要完成數據回收等任務，所以采用模塊式的設計方式也能幫助管理中心更好完成統一化、安全化管理的目標，進而促使數據資源可以得到進一步的優化。

2.2關于航標遙測遙控的系統設計

關于AIS技術在構建航標遙測遙控系統中的設計，還需劃分為硬件與軟件兩方面的內容展開分析。首先，從航標監測系統的系統硬件來看，其中主要由AIS終端單元、GPS天線、VHP天線、電池、燈器等五大部分構成。其中需要概括來說其控制功能著重體現在以下幾點：其一是對燈器設備的控制。在晝夜交替的監測過程中，能夠根據自身需要做出開、閉航標燈的任務指令，該項功能往往在系統中充當后備控制的作用。當出現故障或管理部門發出遙控指令時，這種后備控制功能則有了“用武之地”。其二是關于供電系統的控制。這里的控制不僅對供電系統中各項設備起到了有效維護的效果，同時也能夠促使各項設備達到更好的使用狀態。其三是對環境的控制，在監測獲得相關數據之后，也要根據溫度、煙霧信號等參數信息做出應對。例如，調節設備間內部的換風裝置、啟用預設區的消防器材等，均能夠獲得減少風險，降低損失的結果。

其次，從系統的軟件構成來看，AIS航標遙測監控主要采用了s57的海圖數據模式，其軟件的設計模塊主要可以分為如下表所示的內容：其一，關于電子海圖的功能模塊；其二，關于AIS 目標顯示模塊；其三，有關面積、距離等具體數據參數的計算模塊；其四，關于TCPA/CPA的計算模塊；其五，關于系統監測歷史信息的查詢模塊；其六，關于航標狀態的分析模塊；其七，關于歷史軌跡信息的回放模塊；其八，關于航標基站發射情況的統計模塊。

通過引入AIS技術構建出航標遙測遙控的系統，既在提高設備效能、穩定性能等方面有著重要幫助，同時也滿足了更為強大的兼容性目標，達到了不同軟件與軟硬件的兼容需求，從而為完善整個遙測遙控系統奠定了良好的基礎，也為各項系統功能與運行機制的升級鋪平了道路。

參考文獻：

[1]王月薇，李卓妮，施勁松.航標遙控遙測系統技術應用初探[J ] .西部交通科技，2014，（03）：86-89.

[2]邱云.航標位置準確性智能校核技術應用研究[J].中國水運，2017，（03）：25-26.

[3]隋永舉，趙俊.基于AIS技術的航標遙測遙控系統框架研究[J].珠江水運，2016，（11）：33-34.

[4]彭井花，蔡聲鎮.航標遙測遙控終端可靠性設計方法[J].延邊大學學報（自然科學版），2016，42（03）：263-266.endprint