綦麟

（北海航海保障中心煙臺航標(biāo)處，山東 煙臺 264000）

一、引言

近年來，我國沿海港口和航道建設(shè)規(guī)模不斷擴大，船舶流量增長顯著，同時迅速增長的還有海上養(yǎng)殖捕撈業(yè)。在航標(biāo)管理工作中，越來越多地遇到養(yǎng)殖侵占通航水域和航道，包圍航標(biāo)設(shè)施等情況，影響航標(biāo)效能和通航安全，造成經(jīng)濟損失及其它社會影響。妥善處理養(yǎng)殖對航標(biāo)的影響成為嚴峻問題。

根據(jù)《中華人民共和國航標(biāo)條例》，禁止在航標(biāo)周圍拋錨、拖錨、捕魚或養(yǎng)殖水生物；影響航標(biāo)工作效能的其他行為。由于不可抗力的影響，養(yǎng)殖網(wǎng)箱、架及漁網(wǎng)及航標(biāo)難免都會產(chǎn)生位置沖突。目前航標(biāo)的遙測遙控技術(shù)成熟，對于航標(biāo)位置的實時監(jiān)控已實現(xiàn)。而網(wǎng)位儀被用以確認網(wǎng)具的位置及其周邊水流、溫度等，可以實現(xiàn)對位置航速等信息的測定。通過設(shè)定和改造，網(wǎng)位儀和現(xiàn)有航標(biāo)遙測遙控相結(jié)合可以精確直觀的監(jiān)控航標(biāo)及周圍養(yǎng)殖網(wǎng)箱架及漁網(wǎng)的位置關(guān)系，便于航標(biāo)維護管理。

二、網(wǎng)位儀介紹

網(wǎng)位儀是采用AIS(船舶自動識別系統(tǒng))協(xié)議實現(xiàn)物體位置報告的射頻發(fā)射設(shè)備。目前目前主要用于定制網(wǎng)作業(yè)的漁船。通過寫碼寫入船舶名稱、九位碼及發(fā)射間隔等信息。通過GPS模塊，發(fā)射經(jīng)緯度及預(yù)先寫入的基本信息，使得接收方可以通過AIS終端查看到其漁網(wǎng)所在的位置及航速航向等。經(jīng)過改造的網(wǎng)位儀可以為航標(biāo)管理提供服務(wù)。

（一）網(wǎng)位儀工作原理

網(wǎng)位儀的應(yīng)用的技術(shù)主要包括基帶、射頻、控制幾個部分。通過GPS天線收到的經(jīng)緯度信息作為基帶原始數(shù)據(jù)，經(jīng)GMSK調(diào)制，混頻到AIS協(xié)議規(guī)定的發(fā)射頻率放大后發(fā)射出去。

網(wǎng)位儀周期性的發(fā)射AIS消息，發(fā)射間隔由單片機控制，各個其他模塊的供電也由單片機控制，在發(fā)射間隔降低單片機時鐘頻率并切斷其它模塊供電，節(jié)省設(shè)備耗電量。

（二）網(wǎng)位儀性能特點

網(wǎng)位儀用來標(biāo)識漁網(wǎng)位置，這種用途要求網(wǎng)位儀具有以下幾個特點：1、發(fā)射距離遠；2、工作時間長；3、防水防鹽霧；4、寫碼方便。

海上環(huán)境復(fù)雜，水氣和鹽霧腐蝕嚴重影響設(shè)備的壽命。新型網(wǎng)位儀設(shè)計成全密閉結(jié)構(gòu)，不需要拆卸電池進行充電。網(wǎng)位儀放入電路板后在底部的接合處設(shè)備結(jié)構(gòu)上完全密閉，達到最高的防水防鹽霧等級。

為了便捷寫碼用通用USB線將底座與PC機連接就可以為網(wǎng)位儀寫碼。

（三）AIS系統(tǒng)有利于網(wǎng)位儀工作的特點

網(wǎng)位儀應(yīng)用于航標(biāo)管理的可能性基于通過AIS系統(tǒng)交互通信。

AIS通過GPS提供精確的船舶位置信息和航行數(shù)據(jù)，通過VHF頻道每隔一段時間自動播發(fā)，凡是在VHF作用范圍內(nèi)配備有AIS系統(tǒng)的設(shè)備都能接收讀取這些數(shù)據(jù)。

AIS組網(wǎng)的幾個特點支持了網(wǎng)位儀的工作要求：

自動組網(wǎng)：AIS設(shè)備就近的船臺之間可以脫離基站進行相互間數(shù)據(jù)通信，通過國際協(xié)調(diào)時（UTC）連續(xù)保持彼此同步，每臺AIS設(shè)備包括網(wǎng)位儀設(shè)備均可自主加入網(wǎng)絡(luò)；

預(yù)約發(fā)射：當(dāng)前發(fā)射時隙是通過上1分鐘發(fā)射數(shù)據(jù)中預(yù)約的；

強信號淹沒弱信號：對于接收設(shè)備，當(dāng)在同一時隙由1個以上的設(shè)備同時發(fā)射時，傳輸至接收設(shè)備信號強的淹沒掉弱信號；

發(fā)射頻率自動調(diào)節(jié)：發(fā)射頻率根據(jù)船舶航行速度調(diào)節(jié)，速度快，發(fā)射頻率高，速度慢，發(fā)射頻率低；

時隙復(fù)用：當(dāng)時隙資源較少時，自動占用遠距離船舶所用時隙實施通信；

允許沖突：AIS以船舶避碰為目的，周期性發(fā)射船舶信息的工作模式，允許周期性報文信息被沖突而傳輸失敗；

AIS具有以上工作特點，使其具有很大的冗余性，為擴展應(yīng)用創(chuàng)造較好的基礎(chǔ)條件，也保證了通過AIS進行網(wǎng)位儀應(yīng)用的可行性。

三、網(wǎng)位儀應(yīng)用于航標(biāo)管理方法設(shè)想

目前應(yīng)用網(wǎng)位儀輔助航標(biāo)管理的設(shè)想主要應(yīng)用其GPS位置信息，通過AIS網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)有航標(biāo)遙測遙控數(shù)據(jù)融合。在重點關(guān)注的養(yǎng)殖網(wǎng)箱、架或漁網(wǎng)邊界以適當(dāng)密度布設(shè)網(wǎng)位儀，以點成線，標(biāo)示養(yǎng)殖區(qū)等重點位置的邊界，或在關(guān)鍵位置布設(shè)，通過點對點的距離設(shè)置報警范圍，方便航標(biāo)管理者進行監(jiān)控預(yù)警。

現(xiàn)有的遙測遙控系統(tǒng)已經(jīng)把AIS信號和遙測遙控信號整合在一起，在同一海圖平臺顯示，設(shè)置了距離報警設(shè)置，保留了船舶及航標(biāo)軌跡可供回放。

如應(yīng)用網(wǎng)位儀于位置預(yù)警，針對不同的場景可采用不同的布設(shè)方式。一是采用以點成線的方式，根據(jù)現(xiàn)場條件設(shè)置適合的報警距離，如若同時多個點網(wǎng)位儀均與相近航標(biāo)距離過近或超限，則可以判定航標(biāo)偏移進入養(yǎng)殖區(qū)或網(wǎng)區(qū)，對于養(yǎng)殖區(qū)域形狀較復(fù)雜的現(xiàn)場，可以采取關(guān)鍵點布設(shè)的方式，如圖1中B1點所示。

圖1.兩種網(wǎng)位儀布設(shè)方案示意

上圖中是實際應(yīng)用中最為簡化的情況，途中黃色標(biāo)示位置實際有航標(biāo)布設(shè)，通過衛(wèi)星圖可以看到距離航標(biāo)東南方向約100米處就是密集養(yǎng)殖區(qū)，如實際應(yīng)用還需考慮航道對側(cè)養(yǎng)殖區(qū)的情況。

四、網(wǎng)位儀應(yīng)用于航標(biāo)管理的優(yōu)缺點

網(wǎng)位儀通過搭載多元化模塊可以監(jiān)測所屬位置、航向航速等航標(biāo)管理者需要的信息。如前文所說目前沿海AIS系統(tǒng)基本已經(jīng)全部覆蓋的情況下，網(wǎng)位儀通過AIS進行通訊完全可以實現(xiàn)?，F(xiàn)有的航標(biāo)遙測遙控系統(tǒng)已經(jīng)可以實現(xiàn)AIS信號的實時接入，通過電子海圖把航標(biāo)實時信息和接收的AIS信息同時展示在同一界面上，從而能夠更加直觀的掌握航標(biāo)與重點位置養(yǎng)殖網(wǎng)箱等的位置關(guān)系。

新式網(wǎng)位儀價格低廉，安裝便捷，只需固定在網(wǎng)箱上漂浮即可。編程簡潔，可檢測選項多，發(fā)射距離遠，在相對功率較低的情況下，可達9海里以上，而且由于AIS系統(tǒng)的自組織性，可以通過中間網(wǎng)位儀進行數(shù)據(jù)跳轉(zhuǎn)，可以覆蓋港口區(qū)域。工作穩(wěn)定，具備防水防鹽霧性。

基于上述情況，可在養(yǎng)殖密集的區(qū)域進行小范圍少量的網(wǎng)位儀協(xié)助航標(biāo)管理實驗，通過實際應(yīng)用探討其可行性以及應(yīng)用中的優(yōu)缺點，為航標(biāo)管理工作提供更多思路。