AIS在漁船上的應用與展望

王振洲，王 宇，蔣慶朝

（中國水產科學研究院漁業(yè)工程研究所，北京 100141）

1 引言

我國海洋資源豐富，漁業(yè)從業(yè)人員眾多，已然成為國民經濟中的重要產業(yè)，漁業(yè)為保障農產品供給和國家食品安全、增加農民收入、繁榮農村經濟、建設社會主義新農村做出了重要貢獻，隨著漁業(yè)生產總值的逐年提升，其重要程度更不容忽視。然而海洋生產是高風險、高危事故頻發(fā)的行業(yè)，我國漁業(yè)生產力發(fā)展水平仍比較低，漁業(yè)安全投入不足，基礎設施較差，漁船適航性不強，漁民安全意識薄弱，漁業(yè)重、特大事故時有發(fā)生，這些事故不僅造成嚴重經濟損失，更威脅廣大漁民的生命財產安全。由于漁業(yè)作業(yè)區(qū)域集中，而且各漁場作業(yè)的船舶噸位小、數(shù)量多，易與大船形成交叉局面，極易引發(fā)碰撞事故，因此各類漁業(yè)船舶水上安全事故中，無論從事故起數(shù)、人員傷亡數(shù)還是經濟損失程度，碰撞事故都是主要類型。同時由于商船與漁船噸位相差較大，一旦發(fā)生碰撞事故，往往導致漁船沉沒，漁民群死群傷，另外，海洋漁業(yè)作業(yè)場所離岸較遠、氣候及海況復雜，發(fā)生事故后救援難度大，以上原因造成碰撞事故中重大事故比例高，損失慘重。

經過對事故原因分析發(fā)現(xiàn)，設備因素是導致漁船發(fā)生碰撞事故的主要因素之一。漁船助航設施簡陋，沒有配備自動識別系統(tǒng)設備，不能及時發(fā)現(xiàn)周邊商船并采取避讓措施；另外漁船通信設備和商船不匹配，缺少互聯(lián)互通的通信手段，在緊急情況下難以掌握對方操縱意圖和周邊船舶動態(tài)。因此，亟需利用現(xiàn)代信息技術提高漁船安全航行、作業(yè)能力，減少船舶碰撞等安全生產事故；另外通過對漁船實行實時船位監(jiān)測、動態(tài)管理，也有利于提高漁船管理和安全生產現(xiàn)代化水平。

為保障漁民生命財產安全、推進“平安漁業(yè)”建設、提升漁業(yè)部門應急救援能力、提高漁業(yè)部門安全生產管理能力，在深入調查研究的基礎上，充分吸取國內建設經驗，中國水產科學研究院和漁業(yè)工程研究所聯(lián)合提出了“海洋漁船自動識別系統(tǒng)（AIS）項目”，目的在于提升漁業(yè)安全裝備配備水平，改善漁船適航性能，預防、減少漁船碰撞事故發(fā)生，提升漁船自救互救能力，保障漁民生命財產安全，有效提高漁業(yè)安全生產管理水平。因此研究AIS在漁船上的應用問題顯得尤為重要。

2 AIS介紹

AIS全稱為Automatic Identi fi cation System，中文為自動識別系統(tǒng)，是一種自動進行船對岸臺和船對船識別的融合現(xiàn)代技術的航海設備[1]。高守軍介紹了AIS的發(fā)展過程，從20世紀90年代初歐美等國就致力于AIS的研究和試驗，最早采用的通信方法是VHF DSC技術，該技術于1996年IMO（國際海事組織）航行分委會42次會議上獲得審議通過，并簡稱為AIS，并于1997年43次會議上通過了《關于全球船載自動識別系統(tǒng)（AIS）性能標準的建議案》，中國海運界2000年組織專家學者研討AIS事宜，并編寫了“國際航標信息”雜志AIS專利，2001年，大連海大航運科技有限公司開發(fā)出新一代具有自主知識產權的《船用AIS導航系統(tǒng)》，至此，打開AIS在中國漁業(yè)上應用與研究的大門[7]。

IMO規(guī)定了AIS的基本功能，避免碰撞、獲取船舶與載物信息、加強對船舶的交通管理。但在國內AIS的建設過程中，輔助完善了諸如識別船舶、幫助跟蹤目標、簡化和促進信息交流、為避碰提供輔助信息、減少口頭強制船舶報告等功能[4]。

2.1 AIS優(yōu)點

AIS的使用，很大程度上提高了漁業(yè)安全，據(jù)統(tǒng)計，2000年至2011年，全國共發(fā)生海難事故5875起，死亡、失蹤5588人，直接經濟損失近10億元，而自從2010年中國海事局頒布規(guī)定要求中國籍沿海、內河航行機動船舶（除漁船、公務艦艇、體育運動船艇及軍用船舶外）須安裝符合要求的AIS系統(tǒng)后，以浙江省為例，一年內漁船與商船碰撞事故同比下降了39.6%，社會效益和經濟效益明顯。

孫蕊等人就北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)在漁船生產發(fā)展保障系統(tǒng)、漁業(yè)生產服務系統(tǒng)以及漁業(yè)生產檢測管理系統(tǒng)中的作用展開論述，闡述了現(xiàn)代化技術在漁業(yè)中不可替代的優(yōu)勢[12]。

葉聿淼等人以AIS在舟山漁船中的應用為例，指出AIS系統(tǒng)主要應用于4個方面：導航、碰撞預警、交通流監(jiān)管、船舶溝通。AIS的應用加強了船與船的溝通，有效減少了碰撞事故；加強了船與岸的溝通，提高了岸上機構對附近海域船舶的監(jiān)管力度，自動接發(fā)信息，自動識別還減少了操作人員的工作強度。AIS還具有良好的抗擾性能，能適應海上復雜多變的環(huán)境。總之AIS是漁民和漁業(yè)的好幫手[2]。龔進交等人也指出了AIS的避碰功能不僅降低了漁船碰撞事故，還提高了海上交通運輸安全[13]。不僅如此，Juneau在討論如何利用AIS最大化海事安全和環(huán)境保護時，重點描述了AIS在減少海洋環(huán)境污染方面的重大意義，海上事故常常伴隨著燃料泄露以及其他各種污染物，AIS的合理利用有效地減少了海上事故的發(fā)生次數(shù)，從而從根源上減少了海上環(huán)境污染，這無疑是治理海上環(huán)境污染的利器[10]。

劉興龍等人從漁業(yè)捕撈中的漁網問題出發(fā)，設計了一款漁網定位儀，該定位儀能與船載AIS系統(tǒng)互聯(lián)，實現(xiàn)漁網的跟蹤和商船避險功能，提高了漁業(yè)生產和漁船安全救助能力，進一步開發(fā)出AIS系統(tǒng)的功能[14]。

AIS的使用，也加強了岸上對附近海域船舶的監(jiān)管力度。傳統(tǒng)監(jiān)管方法為利用海事巡檢船定時沿航線巡邏，進而實現(xiàn)海上搜尋和救援工作。然而因海洋漁業(yè)作業(yè)場所離岸較遠、氣候及海況復雜，發(fā)生事故后救援難度大，海上救援一直是亟待解決的難題。而AIS的使用，可實現(xiàn)對漁船實時船位監(jiān)測、動態(tài)管理，有利于提高漁船管理和安全生產現(xiàn)代化水平，提高海上救援力度，進一步保障漁民利益。

2.2 AIS缺點

AIS的推廣使用，在帶來方便的同時，又由于監(jiān)管不當?shù)戎T多因素帶來不便，上海海事局的章劍雖早于2006年就在國際AIS裝船要求的基礎上進行改進，提出一系列適合國內行情的船用AIS設備的安裝和檢驗要求[8]，然而當時并未建立相關的法律法規(guī)，因此所提的建議雖然很完善，但執(zhí)行力度卻不大，AIS在使用過程中仍不可避免的出現(xiàn)了很多問題。

首先就漁船對AIS的配置率而言，因早期AIS設備昂貴，再加上部分漁民盲目自信，認為不安裝也不會出現(xiàn)危險，而且又無相關法律法規(guī)約束等原因，全國整體60馬力以上海洋捕撈機動漁船的AIS設備配置率僅為70%，不甚理想，更別提小漁船的配置率。不僅如此，已安裝的AIS也出現(xiàn)了很多問題，如早期的AIS功能不完善等。胡波華將AIS在漁船上應用的問題歸為三類：①管理中存在的問題，主要包括漁船轉賣常見，但是信息未做到及時更新，從而導致AIS信息與實際不符，以及AIS對操作人員技術要求較高，但無線電管理機關工作人員大都是兼職，也未對操作人員進行過技能培訓，岸臺工作人員責任感和使命感不足，從而導致未能發(fā)揮AIS的最大價值。②使用中存在的問題，漁船作業(yè)區(qū)域集中，可能存在AIS在一段時間內連續(xù)報警，造成誤報警假象，長此以往值班人員在面臨真正危險的時候變得麻木不仁，無法正確識別危險，大量信號在同一個區(qū)域出現(xiàn)也可能造成AIS通信道路阻塞，個別漁民因為對連續(xù)報警感到厭煩，從而關閉AIS系統(tǒng)，從而導致AIS系統(tǒng)的利用率低。③AIS設備本身存在的問題。主要為AIS漁船和商船的兼容性較差，當漁船和商船相遇時，無法及時通信，從而有可能導致碰撞事故，其次AIS設備對用戶的要求太高，AIS的操作界面是全英的，而大多數(shù)的漁民文化水平都不太高，因此無法發(fā)揮出AIS系統(tǒng)的最大利用價值[1]。

葉聿淼等人以AIS在舟山漁船中的應用為例，從原理上闡述了AIS在漁船應用中存在的問題，首先還是很多漁民未真正接受AIS系統(tǒng)，形式化問題過于嚴重，漁民安裝AIS成了應付海事或漁業(yè)部門檢查的一個擺設，其次AIS系統(tǒng)不完善，為節(jié)約成本，目前使用最多的是B類AIS設備，其性能與A類AIS系統(tǒng)相比有較大差距，功能上本身就存在缺陷，如發(fā)送信息速度慢，不發(fā)送預計抵達目的港的時間，不發(fā)送船舶的航行狀態(tài)，不發(fā)送安全電文，不發(fā)送船舶的轉向率，不發(fā)送船舶的靜態(tài)吃水等，AIS提供的信息也不能完全滿足VTS的需要[2]。

樓于海等人介紹了一起因AIS信息被忽略而導致的事故，該事故證實AIS存在信息過多易被值班室駕駛員忽略的缺點。得出盡管AIS能提供許多信息，但還需要人工參與和監(jiān)控的結論，這樣才能將這些先進的導航設備應用的盡善盡美。此事故表明對駕駛員等漁業(yè)工作者進行培訓是很有必要的，也從側面表明AIS接收數(shù)據(jù)過多，需要盡快找到好的處理方法[15]。

近幾年漁業(yè)部門的統(tǒng)計結果顯示，除上述問題外，AIS在使用過程中還存在無專業(yè)通信網設備維修人員，一旦設備出現(xiàn)故障，只能通知廠家來維修，耗時又耗力；個別地區(qū)的AIS設備已達使用年限，老化嚴重，缺乏巡檢和設備更新，影響安全應急終端通訊質量；由于商船與漁船噸位相差較大，一旦發(fā)生碰撞，往往導致漁船沉沒，漁民群死群傷，而小型漁船設施簡陋，很少配備自動識別系統(tǒng)，因此不能及時發(fā)現(xiàn)周邊商船并采取避讓措施，而且漁船和商船通信設備不匹配，缺少互聯(lián)互通的通信手段，在緊急情況下難以掌握對方操縱意圖和周邊船舶動態(tài)，因此小型漁船的安全問題格外嚴重，亟需解決。

3 改進措施

針對AIS使用中存在的上訴問題，胡波華指出應宣傳AIS設備在漁業(yè)上的重要性，使?jié)O民盡可能的接受并安裝、建立AIS相關法律法規(guī)，健全管理機制，使得AIS從安裝到使用都有法可依、設專門崗位和人員，工作人員要經過嚴格的培訓、完善AIS設備等措施[1]。葉聿淼等人則從漁民角度出發(fā)，指出應盡早漢化AIS系統(tǒng)的操作界面，同時增加手寫輸入以及聽寫等功能[2]。田海潮則從安全角度，指出應定期檢查AIS設備的產品證書、外觀和供電系統(tǒng)，以減少AIS的故障發(fā)生[5]。

針對AIS配置率不高的問題，我國已做出行動，國務院下達了《國務院辦公廳關于加強漁業(yè)安全生產工作的通知》（國辦發(fā)[2008]113號）、《國務院關于進一步加強企業(yè)安全生產工作的通知》（國發(fā)[2010]23號）等多個文件推進“平安漁業(yè)”的建設，提出了“海洋漁船自動識別系統(tǒng)（AIS）項目”，為全國60馬力以上海洋捕撈機動漁船配備AIS船載設備，而且經過多年的發(fā)展，單套AIS設備的價格已成功的降至3500元以下，已完善的具備了導航、避碰、海域監(jiān)視、船隊管理、氣象信息服務、航行警告等功能，同時AIS設備的花銷相比于漁船其他裝備而言，所占比重已經很小，在大多數(shù)漁民可接受范圍內，這為提高AIS設備的配置率提供了條件。

針對AIS設備本身存在的性能缺陷問題，AIS系統(tǒng)誕生于20世紀90年代，如今經過多年發(fā)展，技術已經比較成熟，系統(tǒng)結構穩(wěn)定、可靠，并形成了完備的AIS技術標準體系和安裝規(guī)定以及操作指南等，從研制、調試、生產到維護都有能力，產品性能也更加貼近用戶。

針對漁業(yè)作業(yè)區(qū)域集中，AIS設備頻繁報警的問題，國內外對AIS數(shù)據(jù)的解讀做了很多工作，張新定等人和張穎分別從通信系統(tǒng)軟件設計和接口數(shù)據(jù)方面詳細的介紹了其工作原理。張新定從AIS的功能結構、通信技術、軟件實現(xiàn)三個方面展開詳細描述了AIS的通信功能，AIS通信系統(tǒng)軟件是AIS的核心，只有研究透徹才能發(fā)揮出AIS的最大功能[6]。張穎在對AIS接口研究之后，設計了一款RS422-RS232接口轉換電路，在硬件上實現(xiàn)了AIS與計算機的通信，又利用VB編程，實現(xiàn)AIS的信息解讀[3]。Iwao FUJINO等人，通過矢量化處理AIS數(shù)據(jù)，并將主題模型用于AIS數(shù)據(jù)中，從而提取船只航線，該方法所采用的VQL和LDA算法都屬于無監(jiān)督學習算法，因此可在沒有任何預先訓練數(shù)據(jù)或信息的情況下進行船只航線提取[9]。LI Yong-pan，等人基于AIS數(shù)據(jù)，提出了時間分割方法和聚類算法來識別多船相遇情況，可以靈活的調整參數(shù)來識別船舶在特定水域中相遇的次數(shù)和遭遇的持續(xù)時間。該研究可有效避免多船相遇產生的碰撞問題，減少事故次數(shù)[11]。

針對小型漁船的安全問題，陳榕魁設計了一款基于便攜式AIS設備的小型漁船救助系統(tǒng)，有效解決了小型漁船動力不足難以安裝AIS系統(tǒng)問題，為小型船舶海上航行提供了安全保障。

4 關于AIS的展望

隨著國家對漁業(yè)的重視程度不斷增加，AIS必將繼續(xù)大力推廣，大范圍的運用到漁業(yè)信息化建設中，AIS系統(tǒng)的功能已經足夠完善和穩(wěn)定，適合漁民應用，不夠完善之處在于還是無法較好的處理漁業(yè)作業(yè)區(qū)域集中的問題，雖然多篇論文提出多種有關AIS數(shù)據(jù)處理的算法，但還都未取得實際效果，未應用到現(xiàn)實中，目前采用最多的自動報警算法還是最簡單的近距離報警，一旦船與船的距離超過設定閾值，則報警，文中也分析了該方法存在漏洞，容易削弱人的警惕意識，無法精準識別真正危險，因此后期AIS的發(fā)展，預測會將重點放在于此。如今處于大數(shù)據(jù)時代，各種新型算法倍出，學科之間的界線也逐漸模糊，相信未來不久，AIS將解決這一難題，更好的為漁民服務。