船舶AIS信号丢失与安全管理的思考

2022-06-15井彦达宋鑫吕正冬

科学与信息化 2022年11期

井彦达宋鑫吕正冬

中海油信息科技有限公司天津分公司天津 300452

1 船舶AIS背景

船舶交通管理系统被称为VTS系统，VTS系统是一套基于雷达探测的助航系统，可以监视水域船舶运动，对船舶系统信息、建议和指示，但随着航运事业快速发展，海上船只日益增多，船舶也朝着大型化、高速化方向发展，VTS系统存在跟踪盲区，不能识别船名等自身难以克服的一些缺点，给船舶的管理和安全航行带来了困扰。为了加强船舶的交通管制，保证船舶航行安全，多个组织和国际协会积极推动AIS系统的应用，用以补充完善VTS系统的缺点，这些组织主要来自于国际海事组织，协会包括助航设备和航标协会以及电信联盟[1]。

AIS系统在海上移动通信频段的VHF上工作，自动广播船舶的运动信息和静态信息，如经纬度、航速、MMSI码、船名、呼号等。为加强海上安全，防止海上运输中的欺骗行为，防止船舶造成海洋污染。1987年11月19日，国际海事组织通过了第A.600（15）号决议，促进MMSI代码的应用。MMSI规范适用于总吨位为100吨及以上的国际船舶，不适用于渔船、非机动船舶、游艇、从事特殊业务的船舶和军用船舶。MMSI代码一般由当地主管海事管理机构处理，现有运营船舶可向主管海事管理机构申请收购。AIS中就是使用MMSI码来区分不同的船舶的。

2 原因分析及处理建议

2.1 人为原因

2.1.1 设备故意关机。船载AIS设备将被关闭。造成这种现象的原因有很多。一般来说，有3个主要原因。一是船员法律制度和安全观念不强。二是停泊在内河的船舶没有相应的设备来支持其长期电力消耗。三是逃避海事监督。为解决上述问题，可采取以下建议[2]：第一，加强船员安全教育。AIS的启动对确保船舶的安全起着重要作用。第二，提供适当的电源设备，确保AIS系统的正常使用。第三，如果存在恶意关闭以逃避监管，监管部门应加大处罚力度。

2.1.2 静态数据设置错误。一般来说，这些问题主要表现在两个方面：一方面是MMSI码，另一方面是船名输入错误和输入缺失。静态数据错误主观上可分为两类。无意的和有意的。非故意和故意错误设置的性能不同。前者主要体现在以下几个方面：一是来自服务商，服务商在初始设置时出错；其次，公司和机组人员没有发现任何问题，主要是因为他们不具备AIS设备的专业知识；第三，出售后未修改船舶信息；四是设备老化，不能正确传输信号；最后，船的英文名称太长。根据国际规则，船名的字符不能超过20个。后者主要体现在两个方面[3]：一是船东或船员通过设置数据逃避监管，二是船东擅自刷机修改数据。为避免上述问题，提出了几点建议：一是加强技术培训和学习，通过培训使公司和机组掌握AIS设备的技术知识，然后对设备的静态数据进行判断，确保没有问题，避免设置错误；第二，如果监管部门发现存在恶意设置，应严厉打击此类违法行为。只有这样，他们才能确保设备的标准化使用。

2.1.3 恶意关闭设备。此类情况主要表现为设备接收信息上，如能正常接收他船信息，但是相反，他船无法接收本台信息，即使关机重启后情况也没有改变。这类问题隐蔽很难被察觉，检查时没问题，他船和岸台仍然无法与其产生联系，只有通过比对时才能被发现，比对时要利用相关设备和查询软件，如AIS设备和检定仪，同时AIS轨迹查询软件也是其中部分。恶意关闭设备是违法行为，一般会出现在逃避监管的船舶，如内河船舶从事海上运输的行为。

2.2 设备原因

2.2.1 天线问题。在AIS设备中，其VHF天线的应用是有要求的，其频段、频率和驻波比不同，分别为156-162M频段、162M、大于1.5，对于AIS设备信号收发效果来说，只有满足以上条件才能保证其效果。天线安装时距离是个大问题，因此其要超过2m的距离，特别是距离雷达等天线。但是在实际中，很多船只都达不到要求。另外还会有无法识别的情况，这是由很多原因造成的，如内河船舶在过桥和过闸时，如果其天线放倒或连接不良时，距离近对AIS设备影响较小，其设备可以正常进行识别，相反远距离则无法识别。在内河船舶中，出现无法识别的情况很多，因此，导致海事管理平台不能识别的船舶较多，已经达到在港船舶数的2%～3%。所以针对这种情况，给予以下几方面建议[4]：一是对于天线的安装，要尽量避免干扰问题产生，要以相关规定为准。干扰问题主要出自天线与其他通信设备之间，如电话和雷达之间；二除了定期检查之外，还要及时恢复天线的状态，特别在船舶过桥过闸后，要组织维修，针对连接不良、破损、断裂等要格外注意。

2.2.2 设备死机。对于此类问题，机组人员的责任感非常重要，否则很难发现问题，尤其是在检查信息时。如果发现问题，应立即停机并重新启动，以确保船台能及时接收信号。出现此问题的主要原因是设备已处于启动状态。由于启动时间太长，容易损坏电子元件，导致设备崩溃。

2.2.3 设备老化。这个问题与信号不连续和MMSI跳频密切相关。近日，杨浦海事局对这一问题进行了专项检查。其中，香港有7艘船存在问题。在对这一问题进行进一步调查后，发现存在类似情况。首先，所讨论的大多数设备由3种型号组成，它们的制造商是飞通和塞阳。二是设备使用时间长。

一般来说，AIS组件可以连续工作约50000小时。AIS的规定是，它不能关闭，应该在线24小时。转换后，AIS设备的使用寿命为5A。一旦超过，将导致设备老化、信号中断、MMSI跳转，需要更换设备。

2.3 其他因素

2.3.1 特殊地区信号干扰。信号干扰也是经常出现的问题，其常出现在一些特殊地区，特别是海岸电台产生的干扰很大，还包括一些军事和重要设施，当干扰发生时，多半出现在以上地区的附近，在短时间内岸台不能识别信号，但是远离该范围后，信号就恢复正常。所以建议岸台要密切关注信号的变化，当没有了干扰源和远离了干扰地区，AIS信号就会正常工作。

2.3.2 发射时隙冲突。有些船舶会安装了B类AIS，这类产品是不达标产品，AIS中有A级和B级之分，分别对应的是SOTDMA和CSTDMA的工作模式，所以B类AIS不属于标准范围，主要表现在以下几个方面：一是发射装置较简单，所以其发射时间和方式与时隙完全不同，这与AIS编码要求相冲突。二这些不标准的AIS产品会影响到网络的正常运行，因此标准设备发射的信息不能被接收，特别是影响到其与岸台及其他船台的联系。

2.3.3 超功率发射。对于AIS设备的发射功率来说，其会产生两方面的影响，一方面是设备的作用距离，另一方面是AIS网络的容量。发射功率对这两方面的影响正好相反，增大时使船舶发射的信号范围变大，相反，使AIS网络容量变小。所以国际和国内都做出了规定，特别是限定了其发射功率的大小。但是部分厂商在生产上违反了以上的规定，甚至出现了B级的发射功率比A级的高，这样会干扰到其他AIS设备的发射，造成了信号接收的困难。因此建议最好购买正规厂家生产的产品，并经过认证的设备，这样就不会出现无法接收他船的信号和保证了无线网络的畅通。

3 船舶AIS丢失的安全管理

AIS船舶一般有两类，即CLASSA和CLASSB船舶，AIS信号从上报频率上划分可以分为两个等级，即工业和民用。所以根据AIS频率的不同，对船舶进行区分，通过放大电子海图，发现了一个规律，上报频率较慢的船舶多半会发生跳动问题。水上交通的繁忙导致了对水上交通安全的要求不断提高，船舶要从事很多的工作，不仅仅是航行、停泊和打捞，还会从事救援及国防安全，因此对船舶的监管提出了新的挑战。因此要善于利用信息化的成果，某中心对船舶实施了信息化的监测，主要是利用了AIS信号观测系统，该系统除了对信号的关闭、开启、质量优势明显外，还升级了历史轨迹存储回放系统，并设定了时间，以16min为限，当超过了这个时间没有收到报文时，系统会认为处在关闭状态，过一会收到了报文时，系统就认为处于开启状态。观测系统会对船舶的这些时间和坐标进行记录。这样保证在第一时间内，海事管理者就对船舶的动态、AIS关闭、开启情况进行掌握和监督，然后统计和分析这些相关数据，根据不同结果再结合基站位置对船舶进行判断，其会涉及船舶的信息，如关闭位置、船舶名称和类型等，由此判断出船舶的AIS信号情况，如是否是恶意关闭、AIS基站信号是否全面，AIS信号质量等。

4 解决思路

4.1 要发挥出航保技术的支撑功能，促进其海事航保各方面的融合

就上述问题应将融合向全面、多领域和深层次方面推进，自上而下建立3个级融合新模式，第一级是航保中心与直属海事局第二级由基层单位与海事分支局构成，最后是航保站点与海事处，这种一体化的融合机制可以发挥出更大的作用。

另外还要利用其信息优势，航保中心可以为各海事局提供服务，特别是给予AIS数据支持，包括实时、历史及关闭数据等，这样对监管、调查、交通态势、行政处罚提供依据，有利于海事局对各方面的监管。

4.2 科技应用与AIS的结合很有必要

AIS的发展离不开现代通信技术的支持，所以智能化是未来主攻的方向，加强这方面的研究促进科技项目和工程建设，努力在不同领域取得突破，这些关键技术包括北斗应用、大数据、E航海等。

4.3 对AIS岸基系统的升级作用很大，使其向VDES升级

水上数据通信需求量的增加，导致AIS承担的通信任务不断增加，特别是船岸数据。在VHF频段通信的增加，导致使用频段一直处于工作状态，如繁忙的港口，VHF频段占用率在50%以上。国际航标协会就曾经提出过，占用率小于50%时才能保证信息正常接收，否则就会影响到航行的安全。针对这种情况，2015年召开了世界级别的大会，在本次大会上国际电信联盟做出决定，将VDES系统引入进来，因为VDES系统的优势更大，其组成不光只有AIS，还包括ASM、VDE和卫星等，其频道和频段范围都变得更宽，其中，频段范围由两个频段构成，一是157.200—157.325MHz，二是161.800—161.925MHz，这些变化缓解了通信上的压力，满足不同间的数据交换需要，实现了船与船、船与岸等之间的快速联系，VDES系统可以作为第三代海事通信系统的首选。