我国渔民海上急救通信方式研究进展

丁思丝 冯铁男 姜成华

·综述·

我国渔民海上急救通信方式研究进展

丁思丝1冯铁男2姜成华1

21世纪是海洋世纪[1]。随着全球化和陆地资源日益紧张，海洋成为国家新的资源和经济竞争地，在国家战略中具有关键地位。医疗急救是海洋战略的重要组成部分，是保障海上作业人员生命财产安全的重要前提。我国现有的海洋急救医疗能力仍不足以满足目前的医疗需求。以渔民为例，1999至2008年10年间，我国渔民死亡、伤残、受伤总数达39 807人次，总出险率为1.36%，平均每年死亡473人，伤残1 482人，受伤2 026人[2]。由于渔民作业环境远离陆地、伤害发生率高，因此快速、有效的海上通信是挽救生命、减少伤残的第一步，也是海洋渔业安全生产的基本保障。

2005年以来，农业部积极构建全国海洋渔业安全通信网[3]，包括海洋渔业短波安全通信网、超短波(近海)渔业安全救助通信网、渔业船舶船位监测网和海洋渔业公众移动通信网。渔业通信已从过去的短波莫尔斯电报、调幅无线电话[4]发展到现在的短波单边带电台、超短波渔用对讲机、手机、卫星电话等通讯方式。尤其是近年来，北斗短报文在渔业救助体系中的应用与发展[5]，为渔业从业人员提供了便捷、低成本的卫星通信服务，同时有效保障了信息传递的安全性和时效性。笔者对目前渔民常用的海上通信方式进行归纳总结，了解海洋渔业通信网络的现状，为海上急救系统通讯载体的选择提供依据。

一、常用海上通信方式

(一)短波单边带电台

短波通信拥有悠久的历史，是海上远距离通信的重要手段。国内外使用的短波电台均为单边带电台。短波通信主要通过电离层反射传播信息[6]，具有设备简单、机动灵活、经济方便、能量分布广、传输距离远等优点。根据农业部渔政指挥中心报告[7]，我国有6万艘渔船装备短波单边电台，全国14个国家级岸台实行24 h值班制度，各级渔业行政主管部门设置岸台750余座。短波岸台网能够覆盖我国所有装备单边带电台的渔船，承担天气预报、航行指南、安全救助及日常通信等服务。由于短波通信依赖的电离层被人为外力破坏的可能性极小[6]，因而其抗毁能力和自主通信能力较其他通讯方式具有更加突出的优势。但电离层介质易受昼夜、季节、气温等因素影响，所以短波通信的稳定性较差，噪声也较大。

(二)超短波渔用对讲机

超短波通信，即甚高频(very high frequency，VHF)通信，主要依赖空间波传播信息[8]，是存在于船舶间、船舶内部、船岸间之间的通信联络方式。20世纪70年代末，VHF通信技术迅速发展，在港口生产中得到广泛应用。国际海事组织在海上人命安全公约(international convention for safety of life at sea，SOLAS)[9]中明确指出，总吨位在300 t以上的船舶必须配备VHF电台。目前，VHF设备已成为海上船舶普及率最高的通信设备，是近距离船舶安全通信不可替代的通信手段。我国约17万艘渔船装备了超短波渔用对讲机，可实现30 nmi(1 nmi=1.852 km)范围内的船舶间相互通信，40～50 nmi(最远120nmi)的船-岸通信，并具有GPS定位、紧急报警、接收气象通知等功能[10]。超短波渔用操作简单、无通信费用，深受渔民欢迎。但由于VHF表面波衰减快、通信距离限制在视线距离内，因此受对流层、地形和地物的影响也很大。

(三)船舶手机

随着移动通信的发展，越来越多的渔民使用手机作为海上通信的辅助手段。我国海上搜救部门已开通海上救助专用电话12395，作为移动电话遇险报警的岸基支持，其效果显著[11]。截止到2012年，全国配备码分多址(code division multiple access，CDMA)通信终端的小型渔船已达13万艘[10]。通信公司通过改造沿海CDMA网络通信基站、增大发射功率，以扩大海上信号覆盖范围。目前移动通信网络能实现距离基站16 nmi(最远50 nmi)海域的网络覆盖，并在近海提供较低精度的定位[12]。渔民可以在信号覆盖范围内正常使用手机通信，并获取海洋气象、新闻资讯、渔业安全生产和救助等方面的信息。

(四)卫星通讯

1.卫星电话:卫星电话利用人造地球卫星作为中继站传输信号，在2个或多个地面站之间进行通信[13]。国内民用卫星电话商业网络使用较多的是亚星、海事卫星、全球星和铱星[14]。不同卫星网络的通信资费、覆盖范围有所差异。较其它通讯方式，卫星电话通信具有更远的通信距离，在卫星发射波束覆盖范围内均可使用。其中以铱星卫星通信网络最为先进，可涵盖地球南北两极，实现全球通信。此外，卫星电话定位准确，除无线电测向外，还可启用全球定位系统(global positioning system，GPS)定位，并通过卫星电话网络传输精确的位置信息[15]。尽管优势明显，但目前我国渔船卫星电话的普及率并不高。以性价比较高的海事卫星为例，海洋渔业安全通信网应用量统计数据仅为2 000台[16]，且均以政府及相关部门补助增配为主。卫星电话高昂的设备成本和通信资费，削弱了其在价格上的竞争力[17]。

2.北斗短报文:北斗卫星导航系统是我国具有自主知识产权、集定位和双向通信为一体、可完全覆盖中国海域并提供24 h全天候服务、无通信盲区的安全、可靠、稳定的导航系统[18]。北斗短报文则是该导航系统特有的一个功能。短报文功能仅需1 s即可完成船-船通信[19]，保证了信息传输的即时性。较其他卫星设备(如海事卫星)，利用北斗发送短报文通信只需向运营机构缴纳一定的年使用费，即可享受不限次数的通信服务[20]，价格相对较低，经济竞争力高。此外，北斗自助定位精度大大优于GPS，被称为“赤道附近的最佳导航系统”。根据2013年底的统计结果[5]，我国沿海已有约5万艘渔船安装了北斗导航终端，在导航通信、救援指挥、渔汛通告、减少外交争端等方面发挥了重要作用[21]。预计2020年左右，北斗网络可以实现全球覆盖。

二、几种海上通信方式的优劣

本文主要从基本情况、设备功能、通信价格、通信质量4个部分对海上急救常用的几种通信方式进行比较，并根据上述4部分涉及的10条内容列表对比，直观显示每种通信方式各项指标的优劣势。

(一)基本情况的比较

1.使用量:目前，我国海洋渔业安全通信网各种通信船用终端设备的应用量统计数据：短波电台6万台，VHF电台17万台，CDMA移动通信终端约13万台，海事卫星终端约0.2万台，北斗卫星终端约5万台。

2.通信距离:超短波渔用对讲机、手机主要用于短距离(50 nmi以内[16])的通信；短波电台、卫星电话、北斗短报文则因可覆盖几乎所有近海海域，而在中远距离海洋捕捞中发挥重要作用。

3.实用性:当意外伤害或海难发生时，单边带电台和渔用对讲机通过专用的遇险与安全通信频道，分别向岸台和过路船舶呼救[8-9,22]；手机、卫星电话、北斗短报文则通过电话或短信方式联系救助机构。由于渔政电台的通讯频率与国际通用的海上通讯频率不同，因此救助单位无法与渔船直接通信[23]，不能及时得知渔船位置变化、伤员病情趋势等信息。渔用对讲机抢占专用频道现象严重[8,24]，往往也是求助通信不能有效进行的重要原因。手机通信受信号、话费、电池、网络等因素影响，距离救助通讯要求尚有一段距离[23]。相对而言，卫星电话和北斗短报文在海上急救通信中可靠性更高。在一项对舟山地区渔民开展的院前急救现况调查[25]中，57.8%的渔民认为编辑短信没有直接通话便捷，希望北斗系统能够进一步完善通话功能，以方便使用。

(二)设备功能

1.导航定位功能:功能多样是保证急救通信设备有效运行的基础。除单边带电台外，其他海上通信设备均具备导航定位功能。渔用对讲机、卫星电话内置GPS模块[26]，在取消三维定位精度民用码“选择可用性(selective availability，SA)”后，其定位精度约15 m[27]。很多新型手机也已具备GPS定位功能，定位误差5～500 m；由于手机应用定位技术的前提是必须有手机信号进入[11]，因此关机、无信号的状态下是无法确定机主概位的。短报文依赖的北斗卫星导航系统的三维定位精度约20 m，但在赤道附近可达3～5 m[19]，且求救信号的发现、定位、转发等都极具实时性，较其他卫星搜救系统更能缩短救援时间[28]。

2.遇险报警功能:在渔船发生重大危急事故，严重危及船员生命和船舶安全时，通信系统的遇险报警功能有十分重要的作用。目前船舶安装的遇险报警系统包络VHF数字选择性呼叫(very high frequencydigital selective calling，VHF DSC)和MF/HF数字选择性呼叫(MF/HF digital selective calling，MF/HF DSC)船舶遇险报警系统、Inmarsat-C系统报警、VHF16频道无线电话报警、2 182 kHz无线电话报警、北斗卫星船舶报警系统、低极轨道搜救卫星应急无线电示位标以及船舶安保报警系统[29]。手机则需要拨打“12395”与海上搜救协调分中心报警系统取得联系。

3.双向通信功能:除北斗短报文外，其它设备均具有双向通话的功能。文本通讯方面，单边带电台和渔用对讲机本身不具备这样功能，但与其它终端相接时可以完成发送文本的任务。

(三)通信价格

价格是考量通信方式的重要指标，主要包括设备成本和通信资费。

1.单边带电台:市面上的船用单边带电台价格通常在5 000～9 000元之间，主要用于船-岸的协调通信[30]。如发生意外伤害，渔船与岸台的联系是免费的；但通过岸台转接电话(如通知伤员家属等)，需支付3～4元/min不等。渔用对讲机主要用于船舶间协调通信以及出入港口时的船岸通信。

2.渔用对讲机:新型超短波渔用对讲机价格1 000～1 500元不等，但多地政府都提供政策性补贴，渔民只需支付几百元钱即可购买，且渔用对讲机在使用过程中不存在通信费用，所以深受渔民欢迎。

3.卫星电话:根据不同网络及功能，卫星电话的裸机价格3 000～20 000元，主要用于船-船、船-岸的通信业务。其通信费用浮动较大，非高峰时段的资费约是高峰时段的一半。主叫固定电话或手机的通信资费一般在0.8～2美元/min；但由固定电话或手机拨打卫星电话则十分昂贵，其中拨给Inmarsat和铱星的价格最高为3～14美元/min；不同网络之间的卫星电话通话资费最高可达15美元/min。

4.北斗短报文:对比卫星电话，北斗终端价格在9 000元左右，但其通信资费却相当经济，每年仅支付800元可无限次发送文本信息。

5.手机的价格和资费与陆上无太大差异，本文不另外介绍。

(四)通信质量

通信质量主要从信息传递的稳定性、有效性、可靠性和通信速率4个方面进行综合评价(表1)。其中有效性指在给定信道内所传输信息内容的多少，可靠性指接收信息的准确程度[31]。

1.短波单边带电台:存在多径衰落、时延散布、多普勒频移、白噪声和电台干扰等问题[32-34]。在计算机集中控制、自适应通信技术、高速数据传输技术等新技术应用下，短波通信的系统误码率提高到了10-5～10-6数量级。欧美等国可以在3 kHz带宽的信道上实现9.6 kb/s数传速率，在6 kHz带宽的信道上实现19.2 kb/s数传速率，在2个3 kHz独立边带的信道上实现56 kb/s范围内的数据吞吐量[31]。

2.渔用对讲机:同样存在频带窄、通信容量小、干扰噪声大等问题[35]，但其在短距离信息传输中保证了实时性。学者在对其进行感知话音质量测评中，主观语音质量评估(perceptual evaluation of speech quality，PESQ)值达3.86分[36]。随着新型无线通信技术[37]的发展，VHF通信系统的误码率也在逐步降低[38]。

3.手机:通信质量最不理想。由于手机信号的海面覆盖范围小，只能依靠沿海高度有限的铁塔进行信号的传递[11]，因而经常出现通信连续性差、信息不能及时传达的情况。但噪音干扰较小、传输数据和信息的种类多样是手机通信质量上的优势。

4.卫星电话:通信路数多、容量大、传输环节少，可获得高质量的通信信号。但因需要与轨道卫星通讯，因此设备对上空遮蔽物的敏感性较高，对于单颗卫星系统的手机还具有一定的方向性[15]。卫星电话通话过程也存在延时现象，这主要与使用者所处的位置有关。其终端数据传输速度范围在60～512 kb/s[39]。

5.北斗短报文:默认数据传输速率为19.2 kb/s，单次通信容量最多120个中文字符，收发短信的成功率>95%。由于北斗卡的级别限制，普通用户卡的单条通信长度为40个中文字符[20]，发送间隔时间为30～60 s[19]。虽然短报文发送的长度和频率也影响了其民用的灵活性，但在救援救急的应用上还是起到较好的补充和保障，而且设备提供紧急救援的短报文发送按钮，紧急通道无时间限制，可以不断发出求救信息。

三、讨论与展望

我国是渔业大国，多项渔业数据居世界第一。截至 2013 年 12 月底，全国捕捞渔船总数达107.17万艘，渔民总数达2 065.94万人[40]。但我国渔民平均死亡率为每年每10万人死亡160人[41]，高出国际劳工组织统计的世界平均水平的1倍，高出美国35%以上，甚至比国内公认最危险职业—煤矿工的死亡率高2倍以上。因此，渔民海上急救系统的建设与完善刻不容缓，海上通信则是系统运行的重要前提。

与发达国家相比，我国的渔业领域的医疗救护通信存在诸多不足。(1)渔业通信设备落后。随着渔船数量猛增，过度捕捞，加上休渔期的偷捕滥捕，渔业资源逐年衰减，生产效益下降严重[42]。渔船所有者没有能力添置先进的通信设备，而各级地方政府对渔业通信的投入又有限，对于添置价格昂贵的卫星通信设备仅以扶持补助为主，使得其设备持有率并不高。但大多数渔船出海作业地点都距海岸上百海里，一旦发生突发意外伤害，无法及时与岸台取得有效联系[43]，进而错失救治的最佳时间。(2)渔业信息标准及管理制度长期缺乏。我国目前参照的船用无线电通信设备标准GB/T 13705-1992和全球海上遇险安全系统(Global Maritime Distress Safety System，GMDSS) 船用无线电通信设备技术要求GB15304-1994的制定时间，距今已超过20年，现今海上

表1 几种常用海上急救通信方式的比较

通信设备已有了翻天覆地的变化，需要尽快修订和完善标准，以适应新时代渔业通信的要求。专业渔业管理和技术人员的缺乏也导致了渔业信息管理手段薄弱、宣传和培训力度不够、设备配备和维护管理不善。(3)渔民及无线电从业人员素质有待提升。现阶段，我国渔民的文化程度普遍较低，对渔业通信的重要性认识不够，缺乏设备操作、使用和维护方面的知识[42]。如使用北斗短报文时，若不懂操作，就无法使用一些先进的功能，从而削弱其紧急通信的功能。而一些渔村电台更是为了贪图方便，安排未经专业培训的兼职渔业通信管理人员，也严重干扰了正常信息沟通，影响海上通信效率。

综合渔民海上急救通信方式的特征、优缺点及渔业信息体系存在的不足，对我国海洋渔业通信的后续发展提出如下建议。第一，进一步加强渔业通信基础建设。提高沿岸基站数量及功率，拓展通信覆盖范围，尤其保证沿岸27海里海域各种通信设备的信号全覆盖和通信质量。根据中国海上搜救中心统计，80%以上的海上突发事故发生在离岸不超过27海里的沿海和内河水域[11]。在这个范围内，保证高质量无线通信的意义重大，尤其是手机信号的全面覆盖以及通信稳定性、数传速率的提高，将为海上急救通信提供重要补充。同时，相关部门应继续重视中远距离通信建设，增加卫星设备的补助投入，提高卫星电话及北斗船载终端普及率。第二，重视渔业通信技术研究和无线通信管理。海上通信环境不同于陆地，应针对性完善现有通信设备中的不足，同时开发适用于海洋高湿度、高盐度等恶劣条件的通信设备。加大宣传培训力度，帮助渔民掌握海上通信设备的使用和维护技术，规范渔民和无线电操作人员的规范、文明通信行为。第三，利用通信设备完善海上远程医疗。由于渔民普遍缺乏急救知识，绝大多数的渔船又不配有医务人员[25]，经济便捷的船载远程医疗设备是海洋捕捞的安全保障。目前国内外的海上远程医疗主要依赖短波通信和卫星通信作为通讯载体。目前，我国的短波远程医疗能够传送医学数据、文字和静态图像，与国外水平(能够传送小段视频和音频信号)仍存在差距[33]。相较于短波通信，卫星设备在远程医疗的使用中更具优势，能够把伤病船员的基本状况通过图像、声音或文字传输过去，并接收医务人员的诊断结果、治疗方案以及护理方法。我国学者也设计了基于北斗的伤员搜救、后送和远程医疗系统[44]，以满足民用和战时的远程救护需求。通过海上通信技术水平的不断发展与进步，渔民海上远程医疗体系也将日臻完善。

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姜成华,Email:jch@tongji.edu.cn

2017-01-02)

李建忠)