长江口深水航道AIS虚拟航标的应用和维护

张鹏　任虹

【摘 要】 为保障航行安全，以长江口深水航道为例分析长江口E航海综合信息服务示范工程设置的45座AIS虚拟航标在标示长江口深水航道界限中的问题，认为AIS虚拟航标具有设置快捷、更改和维护成本低、位置准确等优点，也存在日常设置、巡检、维护过程中程序较多、易受干扰等缺点。针对使用中存在的问题提出相应的解决措施：制定运维管理规定，落实各级运维部门管理责任;科学合理选配播发基站和时间间隔，建立应急备份预案;定期开展现场效能监测，认真实施月度巡检;绘制航标配布使用图册，加强应用宣传。

【关键词】 长江口深水航道;E航海;AIS虚拟航标

超宽船舶通过长江口深水航道时需要单向航行才能保障其航行安全。船舶流量的增大、船舶日益大型化，导致受深水航道宽度限制的超宽船舶单向航行情况频繁发生，严重制约通航效率。在保证通航安全的前提下提高长江口深水航道的通航效率，是长三角经济发展要解决的问题之一。

上海市政府与交通运输部就利用长江口深水航道边坡解决大型国际邮轮与大型重载集装箱船舶的安全超宽交汇问题开展了深入的研究，要求利用信息化技术手段开展超宽船舶航行交汇的保障研究。长江口E航海综合信息服务示范工程利用E航海相关技术手段和技术成果，建设E航海信息服务系统，确保长江口超宽船舶交会时的航行安全，提升长江口深水航道的通航效率

根据《长江口深水航道利用边坡自然水深提升通航效率总体方案》，在长江口深水航道底宽边界线上设置45座AIS虚拟航标，用来标示深水航道底边界线。

本文结合长江口水域使用AIS虚拟航标中遇到的困难，分析虚拟航标在使用、现场巡检维护中存在的问题并提出对策建议。

1 AIS虚拟航标

AIS航标指通过VHF 21号报文播发航标类型、名称、位置等信息，加强航标助航功能。根据播发方式的不同，AIS航标分为AIS实体航标和AIS虚拟航标。AIS实体航标是指航标上安装AIS装置，利用航标的本地数据产生相应的AIS信息;AIS虚拟航标是利用AIS基站播发信息，实际位置上不存在实体航标。

为了识别AIS航标，国际电信联盟《分配和使用水上移动业务标识》用海上移动业务标示码（MMSI）表示不同的AIS航标，界定所有AIS航标的MMSI数字识别码，规定该识别码格式为数字“99”加上一个3位的海上识别数字码（MID），之后的4位数字是特定的识别码。MID码表示AIS航标签发VHF使用许可的国家代码，我国的MID码是412和413。若特定的识别码以“1”开头则表示该AIS航标是我国某实体或者综合航标;若特定的识别码以“6”开头则表示该AIS航标是我国某虚拟航标。

2 AIS虚拟航标的优缺点

2.1 优 点

AIS虚拟航标具有设置便捷、助航效能高等特点;相较于实体航标，其设置、维护成本较低;在恶劣海况、能见度不良等情况下助航效能优于实体航标;在通航环境复杂水域适应性好，可优化航标配布;不存在航标移位及环境污染问题。

2.2 缺 點

虽然AIS虚拟航标具有较多优点，但在实际应用中存在如下缺点：

（1）驾引人员需掌握正确的AIS虚拟航标识别知识;船舶上需要安装AIS船台、电子海图显示和信息系统（ECDIS）等设备，并保证设备处于正常工作状态。虽然目前大中型船舶上相关设备已基本满足要求，但部分老旧船舶、小型船舶尚未安装上述设备。此外，船载AIS接收设备的处理能力也受到一定的限制。

（2）AIS岸基网络系统的可靠性也受电源系统、数据链路、设备质量、强电磁干扰等因素影响，且在同一区域的AIS虚拟航标设置数量或报告更新间隔受限于通信链路的容量。

（3）与传统的实体航标相比，AIS虚拟航标不够直观。

3 AIS虚拟航标设置流程

长江口水域的AIS虚拟航标遵照《东海海区AIS航标维护管理办法》设置，流程如下：

（1）业主单位、海事部门向航海保障中心提出助航安全保障需求的申请;

（2）各航标处根据需求，提出AIS虚拟航标设置方案，填报“东海海区航标设置申请表”，上报航海保障中心航标导航处审批;

（3）航海保障中心值班室根据审批意见，设置方案，确认信息;

（4）根据授权，航海保障中心值班室值班员操作AIS网络管理软件，在需设置AIS虚拟航标水域附近选择发布岸站，并依据AIS虚拟航标信息内容，完成发布工作;

（5）航海保障中心值班室将AIS虚拟航标设置反馈表递交给航标处;

（6）航标处使用AIS应用软件查看显示状态，发布航标动态。

4 AIS虚拟航标日常巡检维护 使用中存在的问题

长江口水域船舶流量大，通航环境复杂，自2017年12月边坡调整提升通航效能以来，AIS虚拟航标的应用更是将深水航道打造成了“电子智慧航道”。2017―2018年长江口辖区水域AIS虚拟航标现场巡检维护发现故障AIS虚拟航标的情况见表1。

5 故障原因分析

5.1 人为设置失误

巡检中发现，NAN CAO 34未扫描到;NAN CAO 35虚拟标位置异常，偏离逾50 n mile。经排查，值班系统电子海图显示播发地址为NAN CAO 34：31？′N，122？9′E;NAN CAO 35：31？′N，122？9′E。后查看综合办公平台基础数据库，显示设计位置为NAN CAO 34：31？′N，121？9′E;NAN CAO 35：31？′N，121？9′E。得出结论：设计位置设置正确，实际播发位置有误。

目前AIS虚拟航标设置过程相对较复杂，需要经过单位换算，设置软件均为英文版本，设置工作过程由一人单独完成，易产生错误。为确保准确性，应增加校核环节，对外发布前应在海图上进行再次核对。

5.2 播发基站选择错误

巡检中无法在设定位置（北槽航道）搜索到AIS虚拟航标D43，该虚拟航标在南槽航道被搜索到。经排查，该AIS虚拟航标位置为大戢山基站播发，离北槽航道过远，导致该航标在设计位置水域无法被正常搜索到。AIS虚拟航标D43播发基站位置见图1。

5.3 理论播发距离与实际距离相距甚远

巡检中发现D10、长江口一号锚地AIS虚拟航标无法在设计位置（北槽航道）搜索到，却在南槽航道中搜索到。经排查，上述AIS虚拟航标位置为大戢山基站播发，理论上播发距离符合要求，但实际上离北槽航道过远，导致航标在设定位置水域无法被搜索到。后将播发基站调整到鸡骨礁基站后，恢复正常。D10、长江口一号锚地等虚拟标播发基站位置见图2。

5.4 基站更新过程中数据丢失

巡检中发现AIS虚拟航标ZRY 12168 WRECK无法在设定位置搜索到。经排查，发现上述AIS虚拟航标位置为花鸟山基站播发。经查询AIS应用软件，无播发数据，分析发现是由于AIS服务器在更新过程中出现数据丢失而导致错误的发生。

5.5 播发过程中受天气、遮蔽等因素影响

巡检中发现AIS虚拟航标D30、D28、D26、D23的信号时有时无。后台查询AIS应用软件，播发正常。经分析认为，由于佘山基站天线位置调整，沿航道方向有一定遮蔽，影响用户接收。后将播发任务调整到附近其他基站，测试播发正常。

6 解决措施

6.1 制定运维管理规定，落实各级运维部门管理责任

针对可能存在的隐患，东海航海保障中心上海航标处制定并发布了《长江口深水航道及延伸段AIS虚拟航标运维管理办法（试行）》，明确了各级管理部门运维职责，梳理明晰业务工作流程，并纳入《航标养护周期实施方案》和质量管理体系及辖区航标维护质量检查工作中。

6.2 科学合理选配播发基站和时间间隔，建立 应急备份预案

AIS虚拟航标采用A/B信道交替自组织连续播发模式，播发间隔180 s，可以避免区域内时隙冲突。

为提高发送信号质量，在横沙岛及鸡骨礁新建专用AIS基站播发长江口深水航道AIS虚拟航标信号，专用AIS基站采用“1+1热备份”工作模式;建立应急备份预案，将吴淞、崇明、横沙、佘山和鸡骨礁等5座沿海AIS基站作为播发长江口深水航道AIS虚拟航标的应急备份AIS基站。保存应急备份AIS基站中长江口深水航道全部AIS虚拟航标的配置信息，可实现故障后的快速切换操作。

6.3 定期开展现场效能监测，认真实施月度巡检

从故障原因来看，即使严格按程序设置AIS虚拟航标，也不能保证实地能搜索到播发信息，应在现场对AIS虚拟航标播发和接收情况进行检验。从现场效能监测结果看，长江口深水航道附近干扰噪声水平较低，专用基站正常播发AIS虚拟航标信号，实地能接收到全部AIS虚拟航标信号且信号强度良好，区域内时隙使用率正常，所有AIS虚拟航标均工作正常。

6.4 制作航標配布使用图册，加强应用宣传

为使广大用户掌握航标知识，东海航海保障中心上海航标处专门编制了航标配布示意图册，刊载各类航标标名、位置等信息和航标配布使用方法等内容，通过专题会议和海事签证点、海图供应点等各种服务渠道向航运企业和个人免费发放，起到很好的宣传效果。