利用網位儀協助航標管理可行性研究

綦麟

（北海航海保障中心煙臺航標處，山東 煙臺 264000）

一、引言

近年來，我國沿海港口和航道建設規模不斷擴大，船舶流量增長顯著，同時迅速增長的還有海上養殖捕撈業。在航標管理工作中，越來越多地遇到養殖侵占通航水域和航道，包圍航標設施等情況，影響航標效能和通航安全，造成經濟損失及其它社會影響。妥善處理養殖對航標的影響成為嚴峻問題。

根據《中華人民共和國航標條例》，禁止在航標周圍拋錨、拖錨、捕魚或養殖水生物；影響航標工作效能的其他行為。由于不可抗力的影響，養殖網箱、架及漁網及航標難免都會產生位置沖突。目前航標的遙測遙控技術成熟，對于航標位置的實時監控已實現。而網位儀被用以確認網具的位置及其周邊水流、溫度等，可以實現對位置航速等信息的測定。通過設定和改造，網位儀和現有航標遙測遙控相結合可以精確直觀的監控航標及周圍養殖網箱架及漁網的位置關系，便于航標維護管理。

二、網位儀介紹

網位儀是采用AIS(船舶自動識別系統)協議實現物體位置報告的射頻發射設備。目前目前主要用于定制網作業的漁船。通過寫碼寫入船舶名稱、九位碼及發射間隔等信息。通過GPS模塊，發射經緯度及預先寫入的基本信息，使得接收方可以通過AIS終端查看到其漁網所在的位置及航速航向等。經過改造的網位儀可以為航標管理提供服務。

（一）網位儀工作原理

網位儀的應用的技術主要包括基帶、射頻、控制幾個部分。通過GPS天線收到的經緯度信息作為基帶原始數據，經GMSK調制，混頻到AIS協議規定的發射頻率放大后發射出去。

網位儀周期性的發射AIS消息，發射間隔由單片機控制，各個其他模塊的供電也由單片機控制，在發射間隔降低單片機時鐘頻率并切斷其它模塊供電，節省設備耗電量。

（二）網位儀性能特點

網位儀用來標識漁網位置，這種用途要求網位儀具有以下幾個特點：1、發射距離遠；2、工作時間長；3、防水防鹽霧；4、寫碼方便。

海上環境復雜，水氣和鹽霧腐蝕嚴重影響設備的壽命。新型網位儀設計成全密閉結構，不需要拆卸電池進行充電。網位儀放入電路板后在底部的接合處設備結構上完全密閉，達到最高的防水防鹽霧等級。

為了便捷寫碼用通用USB線將底座與PC機連接就可以為網位儀寫碼。

（三）AIS系統有利于網位儀工作的特點

網位儀應用于航標管理的可能性基于通過AIS系統交互通信。

AIS通過GPS提供精確的船舶位置信息和航行數據，通過VHF頻道每隔一段時間自動播發，凡是在VHF作用范圍內配備有AIS系統的設備都能接收讀取這些數據。

AIS組網的幾個特點支持了網位儀的工作要求：

自動組網：AIS設備就近的船臺之間可以脫離基站進行相互間數據通信，通過國際協調時（UTC）連續保持彼此同步，每臺AIS設備包括網位儀設備均可自主加入網絡；

預約發射：當前發射時隙是通過上1分鐘發射數據中預約的；

強信號淹沒弱信號：對于接收設備，當在同一時隙由1個以上的設備同時發射時，傳輸至接收設備信號強的淹沒掉弱信號；

發射頻率自動調節：發射頻率根據船舶航行速度調節，速度快，發射頻率高，速度慢，發射頻率低；

時隙復用：當時隙資源較少時，自動占用遠距離船舶所用時隙實施通信；

允許沖突：AIS以船舶避碰為目的，周期性發射船舶信息的工作模式，允許周期性報文信息被沖突而傳輸失敗；

AIS具有以上工作特點，使其具有很大的冗余性，為擴展應用創造較好的基礎條件，也保證了通過AIS進行網位儀應用的可行性。

三、網位儀應用于航標管理方法設想

目前應用網位儀輔助航標管理的設想主要應用其GPS位置信息，通過AIS網絡與現有航標遙測遙控數據融合。在重點關注的養殖網箱、架或漁網邊界以適當密度布設網位儀，以點成線，標示養殖區等重點位置的邊界，或在關鍵位置布設，通過點對點的距離設置報警范圍，方便航標管理者進行監控預警。

現有的遙測遙控系統已經把AIS信號和遙測遙控信號整合在一起，在同一海圖平臺顯示，設置了距離報警設置，保留了船舶及航標軌跡可供回放。

如應用網位儀于位置預警，針對不同的場景可采用不同的布設方式。一是采用以點成線的方式，根據現場條件設置適合的報警距離，如若同時多個點網位儀均與相近航標距離過近或超限，則可以判定航標偏移進入養殖區或網區，對于養殖區域形狀較復雜的現場，可以采取關鍵點布設的方式，如圖1中B1點所示。

圖1.兩種網位儀布設方案示意

上圖中是實際應用中最為簡化的情況，途中黃色標示位置實際有航標布設，通過衛星圖可以看到距離航標東南方向約100米處就是密集養殖區，如實際應用還需考慮航道對側養殖區的情況。

四、網位儀應用于航標管理的優缺點

網位儀通過搭載多元化模塊可以監測所屬位置、航向航速等航標管理者需要的信息。如前文所說目前沿海AIS系統基本已經全部覆蓋的情況下，網位儀通過AIS進行通訊完全可以實現?，F有的航標遙測遙控系統已經可以實現AIS信號的實時接入，通過電子海圖把航標實時信息和接收的AIS信息同時展示在同一界面上，從而能夠更加直觀的掌握航標與重點位置養殖網箱等的位置關系。

新式網位儀價格低廉，安裝便捷，只需固定在網箱上漂浮即可。編程簡潔，可檢測選項多，發射距離遠，在相對功率較低的情況下，可達9海里以上，而且由于AIS系統的自組織性，可以通過中間網位儀進行數據跳轉，可以覆蓋港口區域。工作穩定，具備防水防鹽霧性。

基于上述情況，可在養殖密集的區域進行小范圍少量的網位儀協助航標管理實驗，通過實際應用探討其可行性以及應用中的優缺點，為航標管理工作提供更多思路。