淺談虛擬AIS航標及北斗遙測遙控在沿海航標配布中的應用

程洪 朱偉 交通運輸部南海航海保障中心廣州航標處

1.背景

在大力發展綠色能源之際，風電作為新興能源受到極大關注，從陸上風電場到淺水海上風電場，再到深水風電場，越來越多的風電場在中國沿海建設。海上風電場投資巨大，占用海域面積大，影響船舶通航。為預防船舶闖入風電場碰撞風機，如何有效標識風電場區域，且實時監控航標數據狀態變得至關重要。

廣東省規劃海上風電場址23個，總裝機容量6685萬千瓦。包括：近海淺水區(35米水深以內)海上風電場址15個，裝機容量985萬千瓦，其中粵東海域415萬千瓦，珠三角海域150萬千瓦，粵西海域420萬千瓦;近海深水區(35-50米水深)規劃海上風電場址8個，裝機容量5700萬千瓦。

國際航標協會在水中構筑物中如何布設航標方面提出了可供參考建議，通過對陽江海域淺水和深水海域航標布設及監控情況進行研究，有別于IALA O-139建議，本文細化了實體AIS航標和虛擬AIS航標、航標數據監控通訊的應用方式，更有利于船舶安全航行，同時為航標主管機關監控航標數據提供有力保障。

2.AIS航標、航標遙測遙控系統

圖1 南海海區AIS基站覆蓋情況

AIS航標是使用21號電文播發，提供船舶導航、定位、避險或其他助航信息的一種無線電航標，分為實體AIS航標和虛擬AIS航標，實體AIS航標是設置在實體航標上，且使用21號電文播發該航標的相關信息的裝置；虛擬AIS航標由AIS臺站通過21號電文播發不存在實體航標的航標信息。

為了提升航標遠程監控手段，航標管理部門通過搭建航標遙測遙控系統，燈器集成數據采集和傳輸模塊，實現遠程查看航標位置、工作狀態等功能，現有階段的航標定位有GPS和北斗定位兩種，數據傳輸有公眾網絡和北斗通信兩種。

3.陽江水域風電場航標布放情況

中國廣東陽江海域共核準4個風電場，核準量為1000萬千瓦，其中300萬千瓦為淺水區項目，700萬千萬為深水區項目。2個淺水區域風電場正在建設并部分投產，2個深水區域正在進行測風階段。2025年，1000萬千瓦海上風電裝機容量全部建設投產。因為風電場離岸較遠，信號傳輸易受距離、天氣、海浪等因素影響，且航標出現故障后發現難、維護難，要求航標管理機構能夠配布“有效”航標，并實現航標狀態實時監控，保障過往船舶能夠獲取助航信息。

3.1 航標布設情況對比

為了保障風電場（含測風塔）施工及運營期的安全，航標主管機構參照相關規定，設置燈浮、燈樁、實體或虛擬AIS航標，為過往船舶提供助航信息。就航標助航和監管效果對比進行整理，見表1。

表1 航標布放情況對比

3.2 航標遙測遙控監控對比

為了實時監控航標的工作狀態，航標配置公眾網或北斗遙測遙控模塊，受信號覆蓋區域的影響，航標的工作狀態數據回傳的的情況不同，具體情況見表2。

表2 航標遙測遙控情況對比

4.現有AIS航標、遙測遙控傳輸存在的問題

4.1 AIS航標在現場船舶的顯示效果

實體AIS航標屬于區域性、短距離無線電航標，因實體AIS航標自身信號傳輸能力差，浮標的安裝位置距海面較近，燈樁的安裝位置受測風塔或風機鋼結構遮蔽，且外海常年涌浪較大等諸多原因影響，實體AIS航標數據傳輸能力差，過往船舶經常無法顯示實體AIS航標信息。

虛擬AIS航標通過一個基站（設備用基站）播發21號短報文合成虛擬AIS航標，屬于遠距離無線電航標，在基站覆蓋區域內的船舶均能接收虛擬AIS航標信息，數據穩定性依托AIS岸上基站，穩定性高，顯示效果好。

4.2 AIS航標遠程監控情況

淺水區域風電場距離岸邊7 海里，監管系統獲取的實體AIS航標數據斷斷續續或長時間無數據回傳，航標主管機構無法遠程獲知該實體AIS航標是否正常運行，無法正確做出航標故障處理決定。

AIS監管系統能夠實時獲取虛擬AIS航標狀態，一旦發送報文的基站發生故障，系統自動報警，航標主管機構只需啟用備用基站，保障虛擬AIS航標不中斷工作。

4.3 航標遙測遙控監管情況

使用公眾網進行數據傳輸的航標，在淺水區域為信號斷斷續續或無信號傳輸情況，深水區域為無數據回傳，航標主管機關無法有效遠程監控航標狀態。

使用北斗網進行數據傳輸的航標，無論在淺水區域或深水區域，航標數據均可正常回傳，航標主管機關能夠實時獲取航標狀態。

5.改進措施

考慮虛擬AIS航標在近海的顯示及監管效果，北斗網絡具有全球覆蓋、數據傳輸的功能，為保障水中建（構）筑物有效標識及監管，對水中建（構）筑物標識建議如下：

（1）航標設計方案設計虛擬AIS航標設置的情況，需要進行基站覆蓋區域分析。

（2）航標設計方案明確遙測遙控的方式，若公眾網模式，需要分析公眾網基站覆蓋區域。

（3）AIS基站覆蓋的區域，水中建（構）筑物優先使用虛擬AIS航標標識。

（4）AIS基站不能覆蓋的區域，水中建（構）筑物使用實體AIS航標標識。

（5）公眾網能夠覆蓋的區域，水中建（構）筑物航標采用公眾網或北斗網進行數據遙測遙控。

（6）公眾網不能覆蓋的區域，水中建（構）筑物航標采用北斗網進行數據遙測遙控。