船载自动识别系统（AIS）的船舶检验研究

安徽省蚌埠市地方海事局 马广龙



船载自动识别系统（AIS）的船舶检验研究

安徽省蚌埠市地方海事局 马广龙

【摘要】随着船舶增加较快，航运日益繁忙，水上交通安全管理现代化要求显著提高，特别是信息化助航设备在船舶航行过程作用凸显，按照国际海事修正公约和2011版内河船舶检验规则要求，绝大部分船舶都需要安装船载自动识别系统（AIS），由于该设备属于新型技术设备，其信息化集成度高，技术复杂，功能较多，对以往的船检人员提出了新的要求。本文通过对AIS原理分析，结合内河船检规则，探讨船舶AIS设备的检验操作。

【关键词】内河船舶 船检规则；船舶自动识别系统（AIS）；检验技术

一、引言

我国内河船舶截止到十二五末已达到16.6万艘，船舶保有量呈现增长迅速，水上交通事故随之增长较快，海事安全管理面临严峻的形势，急需现代化信息手段加强船舶的安全航行、指挥调度和应急搜救。作为目前内河船舶助航最为先进船舶自动识别系统（AIS）成为安全航行的重要保障。AIS的使用加强了船舶间避免碰撞的措施，改进了海事与船舶通信的方式，提供了一种与通过AIS识别的船舶及进行语音和文本通信的方法，有助于加强船员生命安全保障、提高航行的安全性和效率，以及对航行水域的环境保护。

根据《1974年海上人命安全公约》（SOLAS公约）第V章修正案的要求和2011年《中华人民共和国海事局内河船舶法定检验技术规则》，结合国内实际，我国内河船舶AIS安装按照分类原则，强制要求限吨以上船舶不迟于 2011 年7 月1 日在包括年度检验，定期检验或换证检验都必须配置安装船载自动识别系统（AIS）。为了保障该强制检验的顺利实施，要求海事执法过程中应采取严厉的监督和控制措施，确保该设备的配备和按规定使用（在通常情况下，装有AIS的船舶应使AIS始终保持运行状态，特别规定要保护航行信息的情况除外）。

由于该设备目前属于船舶设备中出现较短，技术较为先进性和复杂性的助航器材，国内内河船检人员对该设备了解较少，缺乏知识和检验技术经营积累，本文通过原理及检验事项的讨论，以帮助船舶检验师了解AIS设备的实船检验操作通用规则和办法。

二、船载自动识别系统（AIS）功能和技术原理

1、AIS的主要功能

AIS主要是实现船舶自动识别、协助追踪目标、简化信息交流、提供其它辅助信息以避免碰撞发生等功能，解决了 VTS和ARPA雷达无法直接标识目标的问题，弥补了海事管理中主动和被动、单方和互动的原有技术管理空白，使船舶航行和海事监管真正进入了双契约的数字时代。

2、AIS系统运行原理

AIS是采用VHF作为通信基础的广播通信系统，按照国际海事SOTDMA通信协议，实现船舶之间、船舶与岸基之间的船舶航行动静信息的双向交换。主要设备节点有船站（船载AIS设备）、岸基站（岸基设备）、控制中心及通讯链路组成（如图1），

图1　AIS的系统工作原理示意图

所有船载AIS持续不断地向其他船舶和VTS（Vessel Traffic Services船舶交通管制中心）播发按编码规则编制的静态和动态的本船航行多态信息，同步地接收其他船舶和VTS站的信息数据，系统可自主运行，用户干预达到最小。岸基AIS可以在命令下开展向某一特定船舶或所有区域船舶的“轮询”模式下，接到命令的船舶会自动将更新后的新信息在相同的VHF频道上发出。此外船与船之间也可通过短消息的方式互相获取彼此有关航行数据。

3、AIS设备分类及原理

（1）AIS设备分类

根据AIS应用的目的，AIS船用移动设备的分类可分为A类和B类。以下主要讨论A类设备。

A类AIS设备按照IMO有关AIS配备的必要条件，可以接收和发射有关安全之类的短消息包括重要的航行信息和重要的气象分析警告之类的航行信息。设备应符合国际电工委员会（IEC） 61993-2 标准《海上导航和无线电通信设备和系统一一自动识别系统（ AIS） 第二部分《通用自动识别系统（AIS） A 级船载设备一一操作和性能要求、测试方法和要求的测试结果》。

B类AIS设备提供简易的不必要满足IMO有关AIS配备的必要条件，可以接收有关安全之类的短消息。设备应符合本局《国内航行船舶船载B 级自动识别系统（ AIS） 设备（ SOTDMA） 技术要求（暂行n或国际电工委员会（IEC） 62287-1 标准《海上航行和通信设备与系统B 级船载自动识别系》要求。

（2）A类AIS设备基本组成及原理

A类AIS设备系统基本配置由GPS接收机、电罗经及电源（包括后备电源）以及核心的无线电发射应答器等组成（如图2所示）。

图2　A类AIS设备系统主要组成部件

1）无线电发射应答器的结构及原理

AIS无线电发射机应答器包括两个时分多路寻址器（TDMA），一个高频（VHF）发射机，工作在两个并行的VHF频道、一个70频道的数字选择呼叫接收机（DSC），内置的GPS接收机、接口电路，信息处理器和LCD（液晶）显示器（如图3所示）。

图3　AIS无线电发射机应答器结构方框

2）设备系统基本工作原理

船舶主电源为系统提供12V或24V直流电源；内置的8或12通道GPS接收机主要为系统提供用于系统同步的世界时（UTC）标准时参。外置GPS接收机中输入本船位置信息对地航向（COG）和对地航速（SOG），通过内置的GPS接收机取得UTC时间用于AIS信号同步。当外接GPS连接失败时，本船位置信息对地航向（COG）和对地航速（SOG）也可通过内置的备用GPS接收机获得。

信息发送过程：控制单元通过采集设备内置存储器中的由用户输输入的数据获取船舶船舶识别号“MMSI”（即船舶身份证9位数字，具有唯一性）、起始港、目的港和所装货物以及其他输入等信息；通过采集外置的GPS设备获取船位的经纬度、航速等信息；通过采集罗经设备获取航向等信息，编码单元和分多路寻址器（TDMA）将编制好的船舶航行组合信息，根据DSC选择的频率通过VHF天线向外发送。

信息接受过程：VHF天线接收的AIS信号接收分为两类，一是接受周边水域其他船舶发送的上述信息；二是接受海事部门发送的指令信息。解码单元和分多路寻址器（TDMA）根据时序序列将接受的信息进行解码，传输至液晶显示器上，并在相关情况下发出不同形式的提示声音。

3）AIS的信息构成

静态信息：即在AIS安装初始化后输入的信息，在不更改船名和不进行重大船舶类型的改装的情况下无需更改的基本信息。

动态信息：即除了航行状况信息，从与AIS连接的船舶上其他设备自动提供更新的信息。

安全有关的短消息：即以固定或自由格式的、与安全有关的、最多包含150个字符的短消息，信息应尽可能短小，安全及其它有关的信息，需要在航行中人工输入和更新。

表1　船舶AIS发送信息的内容

信息按不同更新时间间隔自动发出，动态信息：根据航速和航线变化，如表2所示；静态和航行有关的数据：每6分钟或者根据要求AIS能自动应答。

表2　动态信息的报告更新时间间隔

（3）AIS设备的基本设置

船舶识别号（MMSI）设置：输入自身船舶的9位MMSI号（当船舶的IMO号是7位时，在7位数字前，输入数字00，充足9位数。然后，输入船名、输入船舶呼号）。

船舶吃水（DRUGHT）设置：可以从0.0到25米间选择，“DTE”设置不要改动，永远设成“KEY&DISP”。

目的地港（SET DESTINATION）设置：在该选项目下输入此次目的港地名。

航行状态（SET NAV STATUS）设置：设置航行状态“SET NAV STATUS”，在该设置页内，设定航行状态编号。

船舶类型和乘员人数（SET TYPE&CREW）设置：设置菜单中“SET TYPE&CREW”（设置船舶类型和乘员人数），在该设置页内，设定所有乘客和船员人数并选择船舶类型。

预计相遇最近点/预计相遇最近点的时间CPA和TCPA（SET CPA/TCPA）设置：设置菜单中 “SET CPA/TCPA”（设置预计相遇最近点/预计相遇最近点的时间），在该设置页内，设定预计相遇最近点和预计相遇最近点的时间的报警。

GPS天线位置（SET ANTENNA POS）设置：设置菜单中 “SET ANTENNA POS”（设置天线位置），在GPS天线位置设置分菜单，选择1为内部GPS天线位置，选择2为外部GPS天线位置，根据GPS天线安装位置实际尺寸输入。

I/O（输入/输出）通信口（SET I/O PORT）设置：设置菜单中“SET I/O PORT”（设置输入/输出口），在“I/O”设置分菜单，按1号键，进入用于速度传感器的输入/输出口，在该设置页内，可根据传感器类型按“向下”键选择合适的项，以及进入网络IP地址等设置。

三、AIS的实船检验与处置

AIS设备的实船检验操作在遵守船舶检验规则的总体要求下，还要依据《国内航行船舶船载电子海图系统和自动识别系统设备管理规定》的文件要求进行。

1、设备安装检验

（1）检验内容：主要检查船舶是否按配备要求安装AIS ；是否有法定的准入证书；核对该设备与船舶检验证书航行设备型号是否一致；是否装有主、应急双套电源。

（2）检验纠正处理：若未按法定规范配备AIS的船舶应予以滞留。要求船舶安装好以后才能解除滞留；船舶安装的AIS未持有型式认可证书，要求船舶安装符合要求的设备，并在船舶检验证书上有相同型号的注明，应限期纠正；不能自动切换或无双套电源，应限期纠正。

2、AIS天线检验

（1）检验内容：主要检查VHF天线安装是否合理（AIS的VHF天线与船舶VHF天线不应在同一水平面上且垂直方向间隔至少2米，如在同一水平面，则间隔至少10米）；露天天线电缆连接端头是否有适当的水密措施；AIS的GNSS天线安装是否合理，GNSS天线应在水平360度、仰角5-90度范围内无连续障碍物，在AIS正常工作情况下，开启驾驶台有关设备，建议开启中高频及雷达等设备，保证AIS在中高频发射时仍能正常工作。

（2）检验纠正处理：天线安装有问题，开航前纠正或限期纠正。

3、设备状态检验

（1）检验内容：主要检查 AIS是否能够保持常开状态；开启后能否正常工作；设备中船舶静态数据是否准确和实船一致，如船名、国际协调时（UTC）、呼号、船舶识别号、船舶种类、船舶尺寸等是否与证书中数据一致 ；设备中船舶动态数据是否准确，如对地航向、船艏向、船位、对地速度等与其他航行设备的数据进行核对；设备中船舶航次相关数据如：吃水、货物类型、始发及船舶目的港是否一致。

（2）检验纠正处理：若未保持常开，进行宣传教育，要求强制常开AIS；未进行正确设置，开航前纠正；若岸台终端无法现实且相邻船舶也无法显示，要求船舶开航前纠正，证实设备无法使用，应予以滞留，直至设备完全正常工作。

4、设备AIS的发射和接收效果检验

（1）检验内容：主要借助岸基中心，操作船员及检查AIS设备能否正常发射和接收信息，一是检查信息接发是否正常，如果测试现场条件允许，可以与联系岸基台站人员联系，查看监控中心终端通讯效果；二是检查相关船员是否能进行与岸台或其他船舶进行指示内容的信息发送操作；船员能否自行开展CPA报警功能测试（两船最近会遇距离小于给定值节点时，AIS会自动报警）；船员能否向它船发信息并取得信息回复；是否能对一艘指定目标船进行模拟预测与该船最近会遇时间和地点。

（2）检验纠正处理： 若不能正常通讯，应给予滞留，直至设备正常工作；若船员不能正确操作，开航前纠正，不熟悉操作的相关船员可以给予船员记分。

5、内置测试设备（BIIT）的测试检验

（1）检验内容：主要检查Built-In Integrity Tests机内能否进行自行检验测试。

（2）检验纠正处理：若不能正常自检，应给予滞留，直至设备正常工作；若船员不能正确操作，开航前纠正，不熟悉操作的相关船员可以给予船员处罚和记分。

6、模拟故障功能检验

（1）检验内容：主要是模拟人为故障，检查报警单元能否正常发出声响报警，并核对LED中显示报警信息是否与实际故障情况相一致。

（2）检验纠正处理：若不能进行正常模拟，应给予滞留，直至检修设备正常工作。

7、其他需要开展的检验。

四、结束语

因不同的AIS设备厂商生产的AIS产品可能在助航附加功能会有不同的特性，本文无法全面涵盖。对于此类设备的检验和综合管理应用，应以基本原理为基础、以船检规则为载体，在实际检验的过程不断积累。船载自动识别系统（AIS）是伴随航运和科技发展的必然选择，也是现代安全科技化、科学化管理发展必然要求。但需要重点提示的是不是所有航行的水上设施设备都安装了AIS，因此在使用该系统和船舶检验时应完全明白AIS提供的信息并不是附近所有船舶和物体的全部信息，不能把AIS当成避免事故的全能妙药，船检师用于永远要把船员人的因素作为船舶安全航行的第一要素。

参考文献

［1］邓洪章.船舶自动识别系统（AIS）［OL］.中国科技论文在线，2002.

［2］高祥安.船舶自动识别系统在航海领域的应用前景［J］.世界海运，2004，27（4）.

［3］粱宇.中国VTS的发展［J］.中国航海，1999（2）：76-79.

［4］陈强华.船载自动识别系统（AIS）原理及应用［Z］.中国航海学会论坛，2011.

作者简介：马广龙，现任安徽省蚌埠市地方海事局办公室主任。