AIS航標技術的應用

李愛祺

（中海油信息科技有限公司天津分公司 天津市 300452）

1 引言

在國家扶持和海事機構的不斷努力下，AIS航標在應用領域不斷得到改進與發展，其覆蓋范圍也在不斷擴大，在航海安全和提高航海服務質量方面起到一定的促進作用，為航海人的生命財產安全提供更加可靠的保障。但AIS航標在推廣與應用中仍然存在不少難題。因此，本文圍繞AIS航標從多個角度展開研究探討，以便最大程度發揮其作用。

2 AIS航標

定義：AIS 臺站采用二十一號電文，將助航信息（包括定為及航行導向等）發送給船舶。

分類：實體標、虛擬標、合成標。

功能：

（1）定位信息。將船舶自身位置信息發送至周圍海域，從而避免航線交疊引起的事故。

（2）狀態信息。將船舶實時工作狀態信息發送至周邊海域，以便于航標管理機構根據船舶狀態對其實施管理。

（3）氣象信息。將氣象信息定時發送至周邊海域，包括現時氣象和氣象預報，用以指導船舶的航行規劃。

（4）海域信息。采集周圍海域各類信息，并將其發送至管理機構，為管理機構提供航行指導的參考信息。

（5）控制信息。將管理機構的指示或要求等信息回傳至船舶，為船舶提供未來工作和航行指導，幫助船舶完成工作和保障安全航行。

3 AIS航標應用現狀以及創新探討

3.1 AIS航標應用現狀

隨著AIS航標在我國水上通航領域的不斷應用與發展，我國在AIS航標研究應用領域，相關成果無論是在數量上還是在質量上都得到了較大提升。在某海域，遙控遙測平臺燈器近500 余座，AIS航標終端50 余臺，水文遙控遙測達到了全覆蓋。然而即便如此，AIS航標的功能未得到全部發揮，仍存在較大提升空間。隨著21世紀海上絲綢之路這一理念的提出，航海保障的重要程度進一步提高，同時也面臨新的挑戰，各AIS航標應用研究機構需不斷提升和完善相關技術，通過創新來對航海保障進行驅動，提升航海保障的服務質量，不斷滿足服務目標的多樣化需求，提升滿意度。當然在引進新技術提升航海保障能力的過程中應根據自身情況進行探索。

3.2 基于AIS航標的海洋水文氣象觀測

AIS航標中安裝有傳感器，可以檢測風速、流速、流向、風向以及涌浪等相關水文氣象信息，這些信息能夠通過AIS航標管理系統回傳至海事部門或廣播至周邊海域船舶。2017年，我國自主研發的AIS航標管理系統——海洋水文氣象觀測系統通過驗收。其將為海上橋梁及中國海域內船舶提供全方位的氣象服務。該系統是我國首個由海上交通運輸機構與海洋工程相關機構共同開發的業務化航標管理系統，為海上船舶行駛提供一定的安全保障。該系統穩定性高，且功能齊全，可在海洋水文氣象監測中推廣使用。在錢塘江涌浪監測方面該系統發揮了重要作用，同時也為附近船舶提供良好的航行保障。但由于該系統監測過程仍需通過人工的方式來進行，因此效率不高。為改善這種情況，相關機構正在打造全新的AIS航標管理系統來監測錢塘江涌浪，以彌補當前依賴人工監測的不足。

3.3 基于AIS航標的港珠澳大橋防碰撞探索

港珠澳大橋投入使用后，其防護問題變得尤為突出。當前防護系統采用了AIS航標技術，用于大橋避碰和預警報警。該系統能夠對進入港珠澳大橋附近水域的船舶推送地理位置信息，告知船舶注意避讓，對大橋和船舶同時起到防護作用，實現防碰撞預警功能，船舶通過對地理位置信息的辨識來降低碰撞風險。航標系統部署于大橋所有橋墩，連接海事AIS 岸基系統。AIS航標與船舶間通過VHF 通信進行數據交換，對過往船舶提供位置等信息來避免碰撞事故的發生，在橋體橋墩上安裝的AIS航標可以采集周邊海域船舶地理位置信息以及廣播AIS航標名稱與通航孔的相關數據。

3.4 手持式AIS航標檢測儀的開發與應用

2017年，我國自主完成手持式AIS航標檢測儀研發，并獲得中國航海學會科學技術類二等獎。該檢測儀在現場測定AIS航標與基站后，實時得出檢測結果，并能更加方便快捷的實現AIS 基站及航標的定位。這對于AIS航標的進出貨檢驗與工作狀態檢測都具有非常重要的意義，其改變了傳統AIS航標檢測效率低的問題，能夠快速獲得結果，為一線AIS航標檢驗檢測工作提供了便利。

3.5 AIS電子海圖及水域船舶監控

通過利用AIS 技術搭建智能化的航標系統，從而使船舶的航行全過程得到有效監控，為海上交通提供更加安全便捷的服務，同時保障海上船舶安全航行。基于AIS航標技術搭建電子海圖水域船舶監控系統，系統通過AIS 船臺將船舶的動態信息和靜態信息報文通過數據鏈路發送到AIS 基站，中心AIS 接收機收到基站的AIS 報文信息，將AIS 報文數據轉發給處理終端，完成數據流轉，結合水域地理信息，AIS 船舶信息反應出所監控水域的船只連續位置、靜態信息、航跡歷史數據以及相關的水域信息，對船舶進行航線監控和沖突仿真分析，幫助船舶防范各種險情，保障船只及航道安全。如圖1 和圖2，分別為監控系統網絡架構和信息顯示圖。

圖1：AIS 電子海圖水域船舶監控系統網絡架構

圖2：指定區域內的軌跡及指定目標的動態參數

4 AIS航標在創新推廣中存在的問題

隨著我國綜合國力的不斷提升，國家在AIS航標應用領域不斷投入并通過研究創新使AIS航標的綜合性能獲得較大提升，我國的AIS航標發展取得了令人矚目的成績，獲得一定的經濟和社會效益，但當前AIS航標仍然存在短板，有較大優化空間。

4.1 航海氣象信息未制定統一標準

AIS航標在進行水文氣象信息播發過程中，核心技術之一是對信息的編碼以及接收端對信息的解碼。如需實現不同AIS航標系統與多種船舶間信息的互傳，并保證信息的精準與及時，就需要建立統一的航海氣象信息編碼標準。截至目前，國家相關機構仍未制定較為統一的編碼形式和標準，所以當前仍然有很多水文氣象信息無法進行有效共享。

4.2 ECDIS未較好兼容AIS航標

與AIS航標相關的各類圖標一般由AIS航標制造商進行定義設計，可在AIS 系統中顯示。而按照IMO 要求，當前大量海上通行船舶需要強制安裝ECDIS 系統，當前的ECDIS 系統并未較好的兼容AIS 系統，其無法正確展示AIS航標。

4.3 AIS航標創新技術推廣應用緩慢

我國在利用AIS航標進行水文氣象觀測的過程中，已經積累了較為豐富的水文氣象數據與經驗，對特定區域的航行保障服務能力有了較大提升。但是該技術并未得到廣泛的推廣與應用，主要原因是在AIS航標運維過程中需要耗費較多的人力和物力，并且改造升級難度較大。除此之外，各海域航標管理部門之間未進行有效的技術共享，所以AIS航標應用推廣任重而道遠。

5 AIS航標應用推廣改進建議

5.1 進行航海氣象信息標準化

隨著AIS 水溫觀測納入航海氣象功能，當前亟待解決的問題是如何進行航海氣象信息標準的制定。為盡快實現氣象標準的制定與統一，國家氣象局已經開始組織負責相關領域的機構開展標準框架的建立與完善工作，提升公共氣象服務以及氣象信息化水平。只有在各方共同努力下，航海氣象信息的標準化才會逐步實現。

5.2 從國際角度規范AIS航標標識符號

針對AIS航標標識符號與ECDIS 系統無法兼容的問題，我國海事航標管理部門正在開展相關工作，推動相關標準的建立與統一，實現AIS航標標識符號與各種AIS 系統的兼容，在各類AIS 系統中正確顯示航標標識。

5.3 實現不同海域航標信息的共享

隨著我國一系列航海保障政策法規的出臺，以及我國在航海保障領域相關技術應用中不斷取得新突破，同時為適應當前航海保障的新局面，相關海事機構只有通過多區域多領域的共享合作，才能進一步促進航海保障事業的發展。

5.4 制定激勵措施，推動相關機構或企業進行創新

AIS航標相關技術的應用與發展，對航海保障服務具有重要意義。隨著我國海事機構與科研單位對AIS航標技術的不斷深入研究、拓展與創新。AIS航標技術必將成為廣泛應用于海上船舶安全通行的可靠技術手段。

6 結束語

AIS航標系統建設可有效促進我國航海保障服務的信息化、標準化發展，在推動國家航運經濟發展方面將會發揮重要作用。AIS航標技術在為海航提供有效安全保障的同時，會進一步增加水運企業的社會效益與經濟效益。鑒于AIS航標在海航安全中的重要作用，相關研究人員與機構仍需對AIS航標進行更加深入和全面的研究，對其不斷改進與完善。同時相關機構還應積極做好AIS航標的推廣，擴大AIS航標的應用范圍，為我國水運管控及安全提供更多的技術支持。