船舶AIS信號(hào)丟失與安全管理的思考

井彥達(dá) 宋鑫 呂正冬

中海油信息科技有限公司天津分公司 天津 300452

1 船舶AIS背景

船舶交通管理系統(tǒng)被稱為VTS系統(tǒng)，VTS系統(tǒng)是一套基于雷達(dá)探測(cè)的助航系統(tǒng)，可以監(jiān)視水域船舶運(yùn)動(dòng)，對(duì)船舶系統(tǒng)信息、建議和指示，但隨著航運(yùn)事業(yè)快速發(fā)展，海上船只日益增多，船舶也朝著大型化、高速化方向發(fā)展，VTS系統(tǒng)存在跟蹤盲區(qū)，不能識(shí)別船名等自身難以克服的一些缺點(diǎn)，給船舶的管理和安全航行帶來(lái)了困擾。為了加強(qiáng)船舶的交通管制，保證船舶航行安全，多個(gè)組織和國(guó)際協(xié)會(huì)積極推動(dòng)AIS系統(tǒng)的應(yīng)用，用以補(bǔ)充完善VTS系統(tǒng)的缺點(diǎn)，這些組織主要來(lái)自于國(guó)際海事組織，協(xié)會(huì)包括助航設(shè)備和航標(biāo)協(xié)會(huì)以及電信聯(lián)盟[1]。

AIS系統(tǒng)在海上移動(dòng)通信頻段的VHF上工作，自動(dòng)廣播船舶的運(yùn)動(dòng)信息和靜態(tài)信息，如經(jīng)緯度、航速、MMSI碼、船名、呼號(hào)等。為加強(qiáng)海上安全，防止海上運(yùn)輸中的欺騙行為，防止船舶造成海洋污染。1987年11月19日，國(guó)際海事組織通過(guò)了第A.600（15）號(hào)決議，促進(jìn)MMSI代碼的應(yīng)用。MMSI規(guī)范適用于總噸位為100噸及以上的國(guó)際船舶，不適用于漁船、非機(jī)動(dòng)船舶、游艇、從事特殊業(yè)務(wù)的船舶和軍用船舶。MMSI代碼一般由當(dāng)?shù)刂鞴芎Ｊ鹿芾頇C(jī)構(gòu)處理，現(xiàn)有運(yùn)營(yíng)船舶可向主管海事管理機(jī)構(gòu)申請(qǐng)收購(gòu)。AIS中就是使用MMSI碼來(lái)區(qū)分不同的船舶的。

2 原因分析及處理建議

2.1 人為原因

2.1.1 設(shè)備故意關(guān)機(jī)。船載AIS設(shè)備將被關(guān)閉。造成這種現(xiàn)象的原因有很多。一般來(lái)說(shuō)，有3個(gè)主要原因。一是船員法律制度和安全觀念不強(qiáng)。二是停泊在內(nèi)河的船舶沒有相應(yīng)的設(shè)備來(lái)支持其長(zhǎng)期電力消耗。三是逃避海事監(jiān)督。為解決上述問題，可采取以下建議[2]：第一，加強(qiáng)船員安全教育。AIS的啟動(dòng)對(duì)確保船舶的安全起著重要作用。第二，提供適當(dāng)?shù)碾娫丛O(shè)備，確保AIS系統(tǒng)的正常使用。第三，如果存在惡意關(guān)閉以逃避監(jiān)管，監(jiān)管部門應(yīng)加大處罰力度。

2.1.2 靜態(tài)數(shù)據(jù)設(shè)置錯(cuò)誤。一般來(lái)說(shuō)，這些問題主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一方面是MMSI碼，另一方面是船名輸入錯(cuò)誤和輸入缺失。靜態(tài)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤主觀上可分為兩類。無(wú)意的和有意的。非故意和故意錯(cuò)誤設(shè)置的性能不同。前者主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：一是來(lái)自服務(wù)商，服務(wù)商在初始設(shè)置時(shí)出錯(cuò)；其次，公司和機(jī)組人員沒有發(fā)現(xiàn)任何問題，主要是因?yàn)樗麄儾痪邆銩IS設(shè)備的專業(yè)知識(shí)；第三，出售后未修改船舶信息；四是設(shè)備老化，不能正確傳輸信號(hào)；最后，船的英文名稱太長(zhǎng)。根據(jù)國(guó)際規(guī)則，船名的字符不能超過(guò)20個(gè)。后者主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面[3]：一是船東或船員通過(guò)設(shè)置數(shù)據(jù)逃避監(jiān)管，二是船東擅自刷機(jī)修改數(shù)據(jù)。為避免上述問題，提出了幾點(diǎn)建議：一是加強(qiáng)技術(shù)培訓(xùn)和學(xué)習(xí)，通過(guò)培訓(xùn)使公司和機(jī)組掌握AIS設(shè)備的技術(shù)知識(shí)，然后對(duì)設(shè)備的靜態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，確保沒有問題，避免設(shè)置錯(cuò)誤；第二，如果監(jiān)管部門發(fā)現(xiàn)存在惡意設(shè)置，應(yīng)嚴(yán)厲打擊此類違法行為。只有這樣，他們才能確保設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化使用。

2.1.3 惡意關(guān)閉設(shè)備。此類情況主要表現(xiàn)為設(shè)備接收信息上，如能正常接收他船信息，但是相反，他船無(wú)法接收本臺(tái)信息，即使關(guān)機(jī)重啟后情況也沒有改變。這類問題隱蔽很難被察覺，檢查時(shí)沒問題，他船和岸臺(tái)仍然無(wú)法與其產(chǎn)生聯(lián)系，只有通過(guò)比對(duì)時(shí)才能被發(fā)現(xiàn)，比對(duì)時(shí)要利用相關(guān)設(shè)備和查詢軟件，如AIS設(shè)備和檢定儀，同時(shí)AIS軌跡查詢軟件也是其中部分。惡意關(guān)閉設(shè)備是違法行為，一般會(huì)出現(xiàn)在逃避監(jiān)管的船舶，如內(nèi)河船舶從事海上運(yùn)輸?shù)男袨椤?/p>

2.2 設(shè)備原因

2.2.1 天線問題。在AIS設(shè)備中，其VHF天線的應(yīng)用是有要求的，其頻段、頻率和駐波比不同，分別為156-162M頻段、162M、大于1.5，對(duì)于AIS設(shè)備信號(hào)收發(fā)效果來(lái)說(shuō)，只有滿足以上條件才能保證其效果。天線安裝時(shí)距離是個(gè)大問題，因此其要超過(guò)2m的距離，特別是距離雷達(dá)等天線。但是在實(shí)際中，很多船只都達(dá)不到要求。另外還會(huì)有無(wú)法識(shí)別的情況，這是由很多原因造成的，如內(nèi)河船舶在過(guò)橋和過(guò)閘時(shí)，如果其天線放倒或連接不良時(shí)，距離近對(duì)AIS設(shè)備影響較小，其設(shè)備可以正常進(jìn)行識(shí)別，相反遠(yuǎn)距離則無(wú)法識(shí)別。在內(nèi)河船舶中，出現(xiàn)無(wú)法識(shí)別的情況很多，因此，導(dǎo)致海事管理平臺(tái)不能識(shí)別的船舶較多，已經(jīng)達(dá)到在港船舶數(shù)的2%～3%。所以針對(duì)這種情況，給予以下幾方面建議[4]：一是對(duì)于天線的安裝，要盡量避免干擾問題產(chǎn)生，要以相關(guān)規(guī)定為準(zhǔn)。干擾問題主要出自天線與其他通信設(shè)備之間，如電話和雷達(dá)之間；二除了定期檢查之外，還要及時(shí)恢復(fù)天線的狀態(tài)，特別在船舶過(guò)橋過(guò)閘后，要組織維修，針對(duì)連接不良、破損、斷裂等要格外注意。

2.2.2 設(shè)備死機(jī)。對(duì)于此類問題，機(jī)組人員的責(zé)任感非常重要，否則很難發(fā)現(xiàn)問題，尤其是在檢查信息時(shí)。如果發(fā)現(xiàn)問題，應(yīng)立即停機(jī)并重新啟動(dòng)，以確保船臺(tái)能及時(shí)接收信號(hào)。出現(xiàn)此問題的主要原因是設(shè)備已處于啟動(dòng)狀態(tài)。由于啟動(dòng)時(shí)間太長(zhǎng)，容易損壞電子元件，導(dǎo)致設(shè)備崩潰。

2.2.3 設(shè)備老化。這個(gè)問題與信號(hào)不連續(xù)和MMSI跳頻密切相關(guān)。近日，楊浦海事局對(duì)這一問題進(jìn)行了專項(xiàng)檢查。其中，香港有7艘船存在問題。在對(duì)這一問題進(jìn)行進(jìn)一步調(diào)查后，發(fā)現(xiàn)存在類似情況。首先，所討論的大多數(shù)設(shè)備由3種型號(hào)組成，它們的制造商是飛通和塞陽(yáng)。二是設(shè)備使用時(shí)間長(zhǎng)。

一般來(lái)說(shuō)，AIS組件可以連續(xù)工作約50000小時(shí)。AIS的規(guī)定是，它不能關(guān)閉，應(yīng)該在線24小時(shí)。轉(zhuǎn)換后，AIS設(shè)備的使用壽命為5A。一旦超過(guò)，將導(dǎo)致設(shè)備老化、信號(hào)中斷、MMSI跳轉(zhuǎn)，需要更換設(shè)備。

2.3 其他因素

2.3.1 特殊地區(qū)信號(hào)干擾。信號(hào)干擾也是經(jīng)常出現(xiàn)的問題，其常出現(xiàn)在一些特殊地區(qū)，特別是海岸電臺(tái)產(chǎn)生的干擾很大，還包括一些軍事和重要設(shè)施，當(dāng)干擾發(fā)生時(shí)，多半出現(xiàn)在以上地區(qū)的附近，在短時(shí)間內(nèi)岸臺(tái)不能識(shí)別信號(hào)，但是遠(yuǎn)離該范圍后，信號(hào)就恢復(fù)正常。所以建議岸臺(tái)要密切關(guān)注信號(hào)的變化，當(dāng)沒有了干擾源和遠(yuǎn)離了干擾地區(qū)，AIS信號(hào)就會(huì)正常工作。

2.3.2 發(fā)射時(shí)隙沖突。有些船舶會(huì)安裝了B類AIS，這類產(chǎn)品是不達(dá)標(biāo)產(chǎn)品，AIS中有A級(jí)和B級(jí)之分，分別對(duì)應(yīng)的是SOTDMA和CSTDMA的工作模式，所以B類AIS不屬于標(biāo)準(zhǔn)范圍，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：一是發(fā)射裝置較簡(jiǎn)單，所以其發(fā)射時(shí)間和方式與時(shí)隙完全不同，這與AIS編碼要求相沖突。二這些不標(biāo)準(zhǔn)的AIS產(chǎn)品會(huì)影響到網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行，因此標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備發(fā)射的信息不能被接收，特別是影響到其與岸臺(tái)及其他船臺(tái)的聯(lián)系。

2.3.3 超功率發(fā)射。對(duì)于AIS設(shè)備的發(fā)射功率來(lái)說(shuō)，其會(huì)產(chǎn)生兩方面的影響，一方面是設(shè)備的作用距離，另一方面是AIS網(wǎng)絡(luò)的容量。發(fā)射功率對(duì)這兩方面的影響正好相反，增大時(shí)使船舶發(fā)射的信號(hào)范圍變大，相反，使AIS網(wǎng)絡(luò)容量變小。所以國(guó)際和國(guó)內(nèi)都做出了規(guī)定，特別是限定了其發(fā)射功率的大小。但是部分廠商在生產(chǎn)上違反了以上的規(guī)定，甚至出現(xiàn)了B級(jí)的發(fā)射功率比A級(jí)的高，這樣會(huì)干擾到其他AIS設(shè)備的發(fā)射，造成了信號(hào)接收的困難。因此建議最好購(gòu)買正規(guī)廠家生產(chǎn)的產(chǎn)品，并經(jīng)過(guò)認(rèn)證的設(shè)備，這樣就不會(huì)出現(xiàn)無(wú)法接收他船的信號(hào)和保證了無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的暢通。

3 船舶AIS丟失的安全管理

AIS船舶一般有兩類，即CLASSA和CLASSB船舶，AIS信號(hào)從上報(bào)頻率上劃分可以分為兩個(gè)等級(jí)，即工業(yè)和民用。所以根據(jù)AIS頻率的不同，對(duì)船舶進(jìn)行區(qū)分，通過(guò)放大電子海圖，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)規(guī)律，上報(bào)頻率較慢的船舶多半會(huì)發(fā)生跳動(dòng)問題。水上交通的繁忙導(dǎo)致了對(duì)水上交通安全的要求不斷提高，船舶要從事很多的工作，不僅僅是航行、停泊和打撈，還會(huì)從事救援及國(guó)防安全，因此對(duì)船舶的監(jiān)管提出了新的挑戰(zhàn)。因此要善于利用信息化的成果，某中心對(duì)船舶實(shí)施了信息化的監(jiān)測(cè)，主要是利用了AIS信號(hào)觀測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)除了對(duì)信號(hào)的關(guān)閉、開啟、質(zhì)量?jī)?yōu)勢(shì)明顯外，還升級(jí)了歷史軌跡存儲(chǔ)回放系統(tǒng)，并設(shè)定了時(shí)間，以16min為限，當(dāng)超過(guò)了這個(gè)時(shí)間沒有收到報(bào)文時(shí)，系統(tǒng)會(huì)認(rèn)為處在關(guān)閉狀態(tài)，過(guò)一會(huì)收到了報(bào)文時(shí)，系統(tǒng)就認(rèn)為處于開啟狀態(tài)。觀測(cè)系統(tǒng)會(huì)對(duì)船舶的這些時(shí)間和坐標(biāo)進(jìn)行記錄。這樣保證在第一時(shí)間內(nèi)，海事管理者就對(duì)船舶的動(dòng)態(tài)、AIS關(guān)閉、開啟情況進(jìn)行掌握和監(jiān)督，然后統(tǒng)計(jì)和分析這些相關(guān)數(shù)據(jù)，根據(jù)不同結(jié)果再結(jié)合基站位置對(duì)船舶進(jìn)行判斷，其會(huì)涉及船舶的信息，如關(guān)閉位置、船舶名稱和類型等，由此判斷出船舶的AIS信號(hào)情況，如是否是惡意關(guān)閉、AIS基站信號(hào)是否全面，AIS信號(hào)質(zhì)量等。

4 解決思路

4.1 要發(fā)揮出航保技術(shù)的支撐功能，促進(jìn)其海事航保各方面的融合

就上述問題應(yīng)將融合向全面、多領(lǐng)域和深層次方面推進(jìn)，自上而下建立3個(gè)級(jí)融合新模式，第一級(jí)是航保中心與直屬海事局第二級(jí)由基層單位與海事分支局構(gòu)成，最后是航保站點(diǎn)與海事處，這種一體化的融合機(jī)制可以發(fā)揮出更大的作用。

另外還要利用其信息優(yōu)勢(shì)，航保中心可以為各海事局提供服務(wù)，特別是給予AIS數(shù)據(jù)支持，包括實(shí)時(shí)、歷史及關(guān)閉數(shù)據(jù)等，這樣對(duì)監(jiān)管、調(diào)查、交通態(tài)勢(shì)、行政處罰提供依據(jù)，有利于海事局對(duì)各方面的監(jiān)管。

4.2 科技應(yīng)用與AIS的結(jié)合很有必要

AIS的發(fā)展離不開現(xiàn)代通信技術(shù)的支持，所以智能化是未來(lái)主攻的方向，加強(qiáng)這方面的研究促進(jìn)科技項(xiàng)目和工程建設(shè)，努力在不同領(lǐng)域取得突破，這些關(guān)鍵技術(shù)包括北斗應(yīng)用、大數(shù)據(jù)、E航海等。

4.3 對(duì)AIS岸基系統(tǒng)的升級(jí)作用很大，使其向VDES升級(jí)

水上數(shù)據(jù)通信需求量的增加，導(dǎo)致AIS承擔(dān)的通信任務(wù)不斷增加，特別是船岸數(shù)據(jù)。在VHF頻段通信的增加，導(dǎo)致使用頻段一直處于工作狀態(tài)，如繁忙的港口，VHF頻段占用率在50%以上。國(guó)際航標(biāo)協(xié)會(huì)就曾經(jīng)提出過(guò)，占用率小于50%時(shí)才能保證信息正常接收，否則就會(huì)影響到航行的安全。針對(duì)這種情況，2015年召開了世界級(jí)別的大會(huì)，在本次大會(huì)上國(guó)際電信聯(lián)盟做出決定，將VDES系統(tǒng)引入進(jìn)來(lái)，因?yàn)閂DES系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)更大，其組成不光只有AIS，還包括ASM、VDE和衛(wèi)星等，其頻道和頻段范圍都變得更寬，其中，頻段范圍由兩個(gè)頻段構(gòu)成，一是157.200—157.325MHz，二是161.800—161.925MHz，這些變化緩解了通信上的壓力，滿足不同間的數(shù)據(jù)交換需要，實(shí)現(xiàn)了船與船、船與岸等之間的快速聯(lián)系，VDES系統(tǒng)可以作為第三代海事通信系統(tǒng)的首選。

5 結(jié)束語(yǔ)

船載AIS設(shè)備在實(shí)際工作中發(fā)揮了很大的作用，突出表現(xiàn)在很多方面，如船舶避碰、海上搜尋與救助、水上交通等等。但其信號(hào)無(wú)法接收問題會(huì)給水上安全帶來(lái)了隱患，因此要找到其中的主要原因，采取措施保證該設(shè)備的正常工作，使其在識(shí)別、跟蹤、信息交流方面變的順暢，這樣就保證了船舶在水上的安全，避免了碰撞事件的發(fā)生。