利用网位仪协助航标管理可行性研究

綦麟

（北海航海保障中心烟台航标处，山东 烟台 264000）

一、引言

近年来，我国沿海港口和航道建设规模不断扩大，船舶流量增长显著，同时迅速增长的还有海上养殖捕捞业。在航标管理工作中，越来越多地遇到养殖侵占通航水域和航道，包围航标设施等情况，影响航标效能和通航安全，造成经济损失及其它社会影响。妥善处理养殖对航标的影响成为严峻问题。

根据《中华人民共和国航标条例》，禁止在航标周围抛锚、拖锚、捕鱼或养殖水生物；影响航标工作效能的其他行为。由于不可抗力的影响，养殖网箱、架及渔网及航标难免都会产生位置冲突。目前航标的遥测遥控技术成熟，对于航标位置的实时监控已实现。而网位仪被用以确认网具的位置及其周边水流、温度等，可以实现对位置航速等信息的测定。通过设定和改造，网位仪和现有航标遥测遥控相结合可以精确直观的监控航标及周围养殖网箱架及渔网的位置关系，便于航标维护管理。

二、网位仪介绍

网位仪是采用AIS(船舶自动识别系统)协议实现物体位置报告的射频发射设备。目前目前主要用于定制网作业的渔船。通过写码写入船舶名称、九位码及发射间隔等信息。通过GPS模块，发射经纬度及预先写入的基本信息，使得接收方可以通过AIS终端查看到其渔网所在的位置及航速航向等。经过改造的网位仪可以为航标管理提供服务。

（一）网位仪工作原理

网位仪的应用的技术主要包括基带、射频、控制几个部分。通过GPS天线收到的经纬度信息作为基带原始数据，经GMSK调制，混频到AIS协议规定的发射频率放大后发射出去。

网位仪周期性的发射AIS消息，发射间隔由单片机控制，各个其他模块的供电也由单片机控制，在发射间隔降低单片机时钟频率并切断其它模块供电，节省设备耗电量。

（二）网位仪性能特点

网位仪用来标识渔网位置，这种用途要求网位仪具有以下几个特点：1、发射距离远；2、工作时间长；3、防水防盐雾；4、写码方便。

海上环境复杂，水气和盐雾腐蚀严重影响设备的寿命。新型网位仪设计成全密闭结构，不需要拆卸电池进行充电。网位仪放入电路板后在底部的接合处设备结构上完全密闭，达到最高的防水防盐雾等级。

为了便捷写码用通用USB线将底座与PC机连接就可以为网位仪写码。

（三）AIS系统有利于网位仪工作的特点

网位仪应用于航标管理的可能性基于通过AIS系统交互通信。

AIS通过GPS提供精确的船舶位置信息和航行数据，通过VHF频道每隔一段时间自动播发，凡是在VHF作用范围内配备有AIS系统的设备都能接收读取这些数据。

AIS组网的几个特点支持了网位仪的工作要求：

自动组网：AIS设备就近的船台之间可以脱离基站进行相互间数据通信，通过国际协调时（UTC）连续保持彼此同步，每台AIS设备包括网位仪设备均可自主加入网络；

预约发射：当前发射时隙是通过上1分钟发射数据中预约的；

强信号淹没弱信号：对于接收设备，当在同一时隙由1个以上的设备同时发射时，传输至接收设备信号强的淹没掉弱信号；

发射频率自动调节：发射频率根据船舶航行速度调节，速度快，发射频率高，速度慢，发射频率低；

时隙复用：当时隙资源较少时，自动占用远距离船舶所用时隙实施通信；

允许冲突：AIS以船舶避碰为目的，周期性发射船舶信息的工作模式，允许周期性报文信息被冲突而传输失败；

AIS具有以上工作特点，使其具有很大的冗余性，为扩展应用创造较好的基础条件，也保证了通过AIS进行网位仪应用的可行性。

三、网位仪应用于航标管理方法设想

目前应用网位仪辅助航标管理的设想主要应用其GPS位置信息，通过AIS网络与现有航标遥测遥控数据融合。在重点关注的养殖网箱、架或渔网边界以适当密度布设网位仪，以点成线，标示养殖区等重点位置的边界，或在关键位置布设，通过点对点的距离设置报警范围，方便航标管理者进行监控预警。

现有的遥测遥控系统已经把AIS信号和遥测遥控信号整合在一起，在同一海图平台显示，设置了距离报警设置，保留了船舶及航标轨迹可供回放。

如应用网位仪于位置预警，针对不同的场景可采用不同的布设方式。一是采用以点成线的方式，根据现场条件设置适合的报警距离，如若同时多个点网位仪均与相近航标距离过近或超限，则可以判定航标偏移进入养殖区或网区，对于养殖区域形状较复杂的现场，可以采取关键点布设的方式，如图1中B1点所示。

图1.两种网位仪布设方案示意

上图中是实际应用中最为简化的情况，途中黄色标示位置实际有航标布设，通过卫星图可以看到距离航标东南方向约100米处就是密集养殖区，如实际应用还需考虑航道对侧养殖区的情况。

四、网位仪应用于航标管理的优缺点

网位仪通过搭载多元化模块可以监测所属位置、航向航速等航标管理者需要的信息。如前文所说目前沿海AIS系统基本已经全部覆盖的情况下，网位仪通过AIS进行通讯完全可以实现。现有的航标遥测遥控系统已经可以实现AIS信号的实时接入，通过电子海图把航标实时信息和接收的AIS信息同时展示在同一界面上，从而能够更加直观的掌握航标与重点位置养殖网箱等的位置关系。

新式网位仪价格低廉，安装便捷，只需固定在网箱上漂浮即可。编程简洁，可检测选项多，发射距离远，在相对功率较低的情况下，可达9海里以上，而且由于AIS系统的自组织性，可以通过中间网位仪进行数据跳转，可以覆盖港口区域。工作稳定，具备防水防盐雾性。

基于上述情况，可在养殖密集的区域进行小范围少量的网位仪协助航标管理实验，通过实际应用探讨其可行性以及应用中的优缺点，为航标管理工作提供更多思路。