浅谈虚拟AIS航标及北斗遥测遥控在沿海航标配布中的应用

程洪 朱伟 交通运输部南海航海保障中心广州航标处

1.背景

在大力发展绿色能源之际，风电作为新兴能源受到极大关注，从陆上风电场到浅水海上风电场，再到深水风电场，越来越多的风电场在中国沿海建设。海上风电场投资巨大，占用海域面积大，影响船舶通航。为预防船舶闯入风电场碰撞风机，如何有效标识风电场区域，且实时监控航标数据状态变得至关重要。

广东省规划海上风电场址23个，总装机容量6685万千瓦。包括：近海浅水区(35米水深以内)海上风电场址15个，装机容量985万千瓦，其中粤东海域415万千瓦，珠三角海域150万千瓦，粤西海域420万千瓦;近海深水区(35-50米水深)规划海上风电场址8个，装机容量5700万千瓦。

国际航标协会在水中构筑物中如何布设航标方面提出了可供参考建议，通过对阳江海域浅水和深水海域航标布设及监控情况进行研究，有别于IALA O-139建议，本文细化了实体AIS航标和虚拟AIS航标、航标数据监控通讯的应用方式，更有利于船舶安全航行，同时为航标主管机关监控航标数据提供有力保障。

2.AIS航标、航标遥测遥控系统

图1 南海海区AIS基站覆盖情况

AIS航标是使用21号电文播发，提供船舶导航、定位、避险或其他助航信息的一种无线电航标，分为实体AIS航标和虚拟AIS航标，实体AIS航标是设置在实体航标上，且使用21号电文播发该航标的相关信息的装置；虚拟AIS航标由AIS台站通过21号电文播发不存在实体航标的航标信息。

为了提升航标远程监控手段，航标管理部门通过搭建航标遥测遥控系统，灯器集成数据采集和传输模块，实现远程查看航标位置、工作状态等功能，现有阶段的航标定位有GPS和北斗定位两种，数据传输有公众网络和北斗通信两种。

3.阳江水域风电场航标布放情况

中国广东阳江海域共核准4个风电场，核准量为1000万千瓦，其中300万千瓦为浅水区项目，700万千万为深水区项目。2个浅水区域风电场正在建设并部分投产，2个深水区域正在进行测风阶段。2025年，1000万千瓦海上风电装机容量全部建设投产。因为风电场离岸较远，信号传输易受距离、天气、海浪等因素影响，且航标出现故障后发现难、维护难，要求航标管理机构能够配布“有效”航标，并实现航标状态实时监控，保障过往船舶能够获取助航信息。

3.1 航标布设情况对比

为了保障风电场（含测风塔）施工及运营期的安全，航标主管机构参照相关规定，设置灯浮、灯桩、实体或虚拟AIS航标，为过往船舶提供助航信息。就航标助航和监管效果对比进行整理，见表1。

表1 航标布放情况对比

3.2 航标遥测遥控监控对比

为了实时监控航标的工作状态，航标配置公众网或北斗遥测遥控模块，受信号覆盖区域的影响，航标的工作状态数据回传的的情况不同，具体情况见表2。

表2 航标遥测遥控情况对比

4.现有AIS航标、遥测遥控传输存在的问题

4.1 AIS航标在现场船舶的显示效果

实体AIS航标属于区域性、短距离无线电航标，因实体AIS航标自身信号传输能力差，浮标的安装位置距海面较近，灯桩的安装位置受测风塔或风机钢结构遮蔽，且外海常年涌浪较大等诸多原因影响，实体AIS航标数据传输能力差，过往船舶经常无法显示实体AIS航标信息。

虚拟AIS航标通过一个基站（设备用基站）播发21号短报文合成虚拟AIS航标，属于远距离无线电航标，在基站覆盖区域内的船舶均能接收虚拟AIS航标信息，数据稳定性依托AIS岸上基站，稳定性高，显示效果好。

4.2 AIS航标远程监控情况

浅水区域风电场距离岸边7 海里，监管系统获取的实体AIS航标数据断断续续或长时间无数据回传，航标主管机构无法远程获知该实体AIS航标是否正常运行，无法正确做出航标故障处理决定。

AIS监管系统能够实时获取虚拟AIS航标状态，一旦发送报文的基站发生故障，系统自动报警，航标主管机构只需启用备用基站，保障虚拟AIS航标不中断工作。

4.3 航标遥测遥控监管情况

使用公众网进行数据传输的航标，在浅水区域为信号断断续续或无信号传输情况，深水区域为无数据回传，航标主管机关无法有效远程监控航标状态。

使用北斗网进行数据传输的航标，无论在浅水区域或深水区域，航标数据均可正常回传，航标主管机关能够实时获取航标状态。

5.改进措施

考虑虚拟AIS航标在近海的显示及监管效果，北斗网络具有全球覆盖、数据传输的功能，为保障水中建（构）筑物有效标识及监管，对水中建（构）筑物标识建议如下：

（1）航标设计方案设计虚拟AIS航标设置的情况，需要进行基站覆盖区域分析。

（2）航标设计方案明确遥测遥控的方式，若公众网模式，需要分析公众网基站覆盖区域。

（3）AIS基站覆盖的区域，水中建（构）筑物优先使用虚拟AIS航标标识。

（4）AIS基站不能覆盖的区域，水中建（构）筑物使用实体AIS航标标识。

（5）公众网能够覆盖的区域，水中建（构）筑物航标采用公众网或北斗网进行数据遥测遥控。

（6）公众网不能覆盖的区域，水中建（构）筑物航标采用北斗网进行数据遥测遥控。