長江口深水航道AIS虛擬航標的應用和維護

張鵬　任虹

【摘 要】 為保障航行安全，以長江口深水航道為例分析長江口E航海綜合信息服務示范工程設置的45座AIS虛擬航標在標示長江口深水航道界限中的問題，認為AIS虛擬航標具有設置快捷、更改和維護成本低、位置準確等優點，也存在日常設置、巡檢、維護過程中程序較多、易受干擾等缺點。針對使用中存在的問題提出相應的解決措施：制定運維管理規定，落實各級運維部門管理責任;科學合理選配播發基站和時間間隔，建立應急備份預案;定期開展現場效能監測，認真實施月度巡檢;繪制航標配布使用圖冊，加強應用宣傳。

【關鍵詞】 長江口深水航道;E航海;AIS虛擬航標

超寬船舶通過長江口深水航道時需要單向航行才能保障其航行安全。船舶流量的增大、船舶日益大型化，導致受深水航道寬度限制的超寬船舶單向航行情況頻繁發生，嚴重制約通航效率。在保證通航安全的前提下提高長江口深水航道的通航效率，是長三角經濟發展要解決的問題之一。

上海市政府與交通運輸部就利用長江口深水航道邊坡解決大型國際郵輪與大型重載集裝箱船舶的安全超寬交匯問題開展了深入的研究，要求利用信息化技術手段開展超寬船舶航行交匯的保障研究。長江口E航海綜合信息服務示范工程利用E航海相關技術手段和技術成果，建設E航海信息服務系統，確保長江口超寬船舶交會時的航行安全，提升長江口深水航道的通航效率

根據《長江口深水航道利用邊坡自然水深提升通航效率總體方案》，在長江口深水航道底寬邊界線上設置45座AIS虛擬航標，用來標示深水航道底邊界線。

本文結合長江口水域使用AIS虛擬航標中遇到的困難，分析虛擬航標在使用、現場巡檢維護中存在的問題并提出對策建議。

1 AIS虛擬航標

AIS航標指通過VHF 21號報文播發航標類型、名稱、位置等信息，加強航標助航功能。根據播發方式的不同，AIS航標分為AIS實體航標和AIS虛擬航標。AIS實體航標是指航標上安裝AIS裝置，利用航標的本地數據產生相應的AIS信息;AIS虛擬航標是利用AIS基站播發信息，實際位置上不存在實體航標。

為了識別AIS航標，國際電信聯盟《分配和使用水上移動業務標識》用海上移動業務標示碼（MMSI）表示不同的AIS航標，界定所有AIS航標的MMSI數字識別碼，規定該識別碼格式為數字“99”加上一個3位的海上識別數字碼（MID），之后的4位數字是特定的識別碼。MID碼表示AIS航標簽發VHF使用許可的國家代碼，我國的MID碼是412和413。若特定的識別碼以“1”開頭則表示該AIS航標是我國某實體或者綜合航標;若特定的識別碼以“6”開頭則表示該AIS航標是我國某虛擬航標。

2 AIS虛擬航標的優缺點

2.1 優 點

AIS虛擬航標具有設置便捷、助航效能高等特點;相較于實體航標，其設置、維護成本較低;在惡劣海況、能見度不良等情況下助航效能優于實體航標;在通航環境復雜水域適應性好，可優化航標配布;不存在航標移位及環境污染問題。

2.2 缺 點

雖然AIS虛擬航標具有較多優點，但在實際應用中存在如下缺點：

（1）駕引人員需掌握正確的AIS虛擬航標識別知識;船舶上需要安裝AIS船臺、電子海圖顯示和信息系統（ECDIS）等設備，并保證設備處于正常工作狀態。雖然目前大中型船舶上相關設備已基本滿足要求，但部分老舊船舶、小型船舶尚未安裝上述設備。此外，船載AIS接收設備的處理能力也受到一定的限制。

（2）AIS岸基網絡系統的可靠性也受電源系統、數據鏈路、設備質量、強電磁干擾等因素影響，且在同一區域的AIS虛擬航標設置數量或報告更新間隔受限于通信鏈路的容量。

（3）與傳統的實體航標相比，AIS虛擬航標不夠直觀。

3 AIS虛擬航標設置流程

長江口水域的AIS虛擬航標遵照《東海海區AIS航標維護管理辦法》設置，流程如下：

（1）業主單位、海事部門向航海保障中心提出助航安全保障需求的申請;

（2）各航標處根據需求，提出AIS虛擬航標設置方案，填報“東海海區航標設置申請表”，上報航海保障中心航標導航處審批;

（3）航海保障中心值班室根據審批意見，設置方案，確認信息;

（4）根據授權，航海保障中心值班室值班員操作AIS網絡管理軟件，在需設置AIS虛擬航標水域附近選擇發布岸站，并依據AIS虛擬航標信息內容，完成發布工作;

（5）航海保障中心值班室將AIS虛擬航標設置反饋表遞交給航標處;

（6）航標處使用AIS應用軟件查看顯示狀態，發布航標動態。

4 AIS虛擬航標日常巡檢維護 使用中存在的問題

長江口水域船舶流量大，通航環境復雜，自2017年12月邊坡調整提升通航效能以來，AIS虛擬航標的應用更是將深水航道打造成了“電子智慧航道”。2017―2018年長江口轄區水域AIS虛擬航標現場巡檢維護發現故障AIS虛擬航標的情況見表1。

5 故障原因分析

5.1 人為設置失誤

巡檢中發現，NAN CAO 34未掃描到;NAN CAO 35虛擬標位置異常，偏離逾50 n mile。經排查，值班系統電子海圖顯示播發地址為NAN CAO 34：31？′N，122？9′E;NAN CAO 35：31？′N，122？9′E。后查看綜合辦公平臺基礎數據庫，顯示設計位置為NAN CAO 34：31？′N，121？9′E;NAN CAO 35：31？′N，121？9′E。得出結論：設計位置設置正確，實際播發位置有誤。

目前AIS虛擬航標設置過程相對較復雜，需要經過單位換算，設置軟件均為英文版本，設置工作過程由一人單獨完成，易產生錯誤。為確保準確性，應增加校核環節，對外發布前應在海圖上進行再次核對。

5.2 播發基站選擇錯誤

巡檢中無法在設定位置（北槽航道）搜索到AIS虛擬航標D43，該虛擬航標在南槽航道被搜索到。經排查，該AIS虛擬航標位置為大戢山基站播發，離北槽航道過遠，導致該航標在設計位置水域無法被正常搜索到。AIS虛擬航標D43播發基站位置見圖1。

5.3 理論播發距離與實際距離相距甚遠

巡檢中發現D10、長江口一號錨地AIS虛擬航標無法在設計位置（北槽航道）搜索到，卻在南槽航道中搜索到。經排查，上述AIS虛擬航標位置為大戢山基站播發，理論上播發距離符合要求，但實際上離北槽航道過遠，導致航標在設定位置水域無法被搜索到。后將播發基站調整到雞骨礁基站后，恢復正常。D10、長江口一號錨地等虛擬標播發基站位置見圖2。

5.4 基站更新過程中數據丟失

巡檢中發現AIS虛擬航標ZRY 12168 WRECK無法在設定位置搜索到。經排查，發現上述AIS虛擬航標位置為花鳥山基站播發。經查詢AIS應用軟件，無播發數據，分析發現是由于AIS服務器在更新過程中出現數據丟失而導致錯誤的發生。

5.5 播發過程中受天氣、遮蔽等因素影響

巡檢中發現AIS虛擬航標D30、D28、D26、D23的信號時有時無。后臺查詢AIS應用軟件，播發正常。經分析認為，由于佘山基站天線位置調整，沿航道方向有一定遮蔽，影響用戶接收。后將播發任務調整到附近其他基站，測試播發正常。

6 解決措施

6.1 制定運維管理規定，落實各級運維部門管理責任

針對可能存在的隱患，東海航海保障中心上海航標處制定并發布了《長江口深水航道及延伸段AIS虛擬航標運維管理辦法（試行）》，明確了各級管理部門運維職責，梳理明晰業務工作流程，并納入《航標養護周期實施方案》和質量管理體系及轄區航標維護質量檢查工作中。

6.2 科學合理選配播發基站和時間間隔，建立 應急備份預案

AIS虛擬航標采用A/B信道交替自組織連續播發模式，播發間隔180 s，可以避免區域內時隙沖突。

為提高發送信號質量，在橫沙島及雞骨礁新建專用AIS基站播發長江口深水航道AIS虛擬航標信號，專用AIS基站采用“1+1熱備份”工作模式;建立應急備份預案，將吳淞、崇明、橫沙、佘山和雞骨礁等5座沿海AIS基站作為播發長江口深水航道AIS虛擬航標的應急備份AIS基站。保存應急備份AIS基站中長江口深水航道全部AIS虛擬航標的配置信息，可實現故障后的快速切換操作。

6.3 定期開展現場效能監測，認真實施月度巡檢

從故障原因來看，即使嚴格按程序設置AIS虛擬航標，也不能保證實地能搜索到播發信息，應在現場對AIS虛擬航標播發和接收情況進行檢驗。從現場效能監測結果看，長江口深水航道附近干擾噪聲水平較低，專用基站正常播發AIS虛擬航標信號，實地能接收到全部AIS虛擬航標信號且信號強度良好，區域內時隙使用率正常，所有AIS虛擬航標均工作正常。

6.4 制作航標配布使用圖冊，加強應用宣傳

為使廣大用戶掌握航標知識，東海航海保障中心上海航標處專門編制了航標配布示意圖冊，刊載各類航標標名、位置等信息和航標配布使用方法等內容，通過專題會議和海事簽證點、海圖供應點等各種服務渠道向航運企業和個人免費發放，起到很好的宣傳效果。