周強 湖南省常德航道事務中心

1.引言

船舶自動識別（AIS）系統(tǒng)是一種數(shù)字化助航系統(tǒng)，該系統(tǒng)融合了先進現(xiàn)代科技、交叉學科，綜合應用電子信息顯示、電腦技術(shù)、局部網(wǎng)技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)，為防止船舶碰撞提供水域航行信息感知技術(shù)支持?該技術(shù)能夠在更大的區(qū)域內(nèi)，即時和可視化形成和提供船舶航行信息，水上作業(yè)應用該技術(shù)，可以大幅度提高作業(yè)航行安全?案例人工島拋（吹）填工程，大量作業(yè)船舶集中運行于作業(yè)水域，為保證工期作業(yè)船舶的航行安全，工程應用船舶自動識別AIS技術(shù)，取得了良好的水域航行監(jiān)控和管理效果，為工程順利安全施工提供了充分技術(shù)支持?這里介紹該施工導航技術(shù)應用，以為同類水上工程船舶安全航行管理應用提供技術(shù)參考?

2.工程概況

某港口人工島建筑面積206.8萬m2，人工填海面積2175.6萬m2，筑島共需砂方2000多萬m3，拋（吹）填作業(yè)量很大?所以需要相當數(shù)量的機械裝備和材料應用?施工地系屬海上孤立島嶼，離岸邊最短距離大約2km，不存在棧橋直接接岸，作業(yè)人員出入和物資運輸，須由船舶運輸完成?

工程所在水域航道航線資源緊張，伴隨作業(yè)船舶的增加，如何加強航道航線安全航行管理，成為工程管理和技術(shù)實施難點?依靠常規(guī)的航行裝備，在如此高密度、復雜的船舶航線和苛刻的施工條件下，很難保證船舶航行安全?為保證船舶航行安全，強化作業(yè)船舶管理，工程在作業(yè)區(qū)航行資源和安全管理上，應用了船舶自動識別AIS技術(shù)?

3.AIS技術(shù)在施工航行管理中的應用

3.1 常規(guī)航行管理方法

在水工導航管理中，VHF（甚高頻）通常被用作船舶最重要的導航工具?對講機是船上主要通訊裝備，優(yōu)點是：大容量鋰電池，防水堅固，應用簡單，還可用BP226AA堿性電池盒，以備突發(fā)事件中使用，并且備有專用快速充電器?船舶電臺，也稱海用無線對講機，是專門使用于岸上無線通信和海上船舶的無線對講機[1]?

以往，經(jīng)常使用的導航裝備有手機、VHF等?由于裝備的特性，無法有效反映船舶在實際應用中的動態(tài)信息，無法直觀地定位船舶，并及時對船舶進行監(jiān)控?由于不清楚船舶的實際情況、具體位置，僅能依靠船員導航和管理船舶，給施工管理帶來了困難?

（1）常用航行設備

通過AIS實際應用，對其功效和以往的導航裝備開展了比較，結(jié)果見表1具體所示?由表可知，船載自動識別系統(tǒng)顯著優(yōu)于以往經(jīng)常使用的導航裝備?故在施工船舶上裝配AIS，船舶航行安全將得到大幅度提高?此外，AIS裝備的功能，還能夠用于施工生產(chǎn)?船載AIS開展后，船舶航行狀態(tài)明確，管理人員能夠準確預測船舶靠停時間?依據(jù)場地石碼頭的情況和車輛的狀態(tài)，可以準確安排后續(xù)運輸，將大大增強船舶航行的效率和碼頭的利用率，為船東增強效益和效率?

表1 常規(guī)導航與AIS導航的性能比較

（2）AIS航行管理方法

AIS裝備由軟件與硬件兩部分組成，其硬件由VHF頻段發(fā)射的船載廣播轉(zhuǎn)發(fā)器、一個應用VHF頻段的收發(fā)器，以及一個能夠為系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)傳輸接口、參考時間的接收機、信息處理器及其他等導航裝備構(gòu)成?

接口軟件、網(wǎng)絡軟件和系統(tǒng)控制軟件構(gòu)成了AIS裝備的軟件部分?依照既定的程序，AIS系統(tǒng)通過軟件控制各個硬件的運行，從而實現(xiàn)船舶通信、監(jiān)控、導航和識別功能?

因其突出的功效，AIS被廣泛應用于船舶航行管理中?表1為普通導航裝備和與AIS裝備的對比?由表1可知，AIS裝備比普通導航裝備功能更多，功效可靠，能夠及時的對船舶實施監(jiān)控[2]?

3.2 作業(yè)船只應用AIS導航

挖泥船是較早進入作業(yè)水域的船只，作業(yè)期間，挖泥船數(shù)量相對較少，并且多處于固定狀態(tài)，因此AIS監(jiān)測功效發(fā)揮不顯著?

拋石船主要應用大約1000m3開敞運料船?在碼頭裝載了石材以后，拋石船通過水道，跨越客船航線，駛向作業(yè)現(xiàn)場?拋石船隊船只多、航速快、航線動態(tài)復雜?案例作業(yè)區(qū)需要拋石總計達170萬m3，出于安全航行管理的需要，對拋石船舶安裝AIS系統(tǒng)?

項目所用石場為白沙頭采石場，距紅港灣4.5km左右，洪港灣建設了專用砂礫帶式輸送機碼頭?碼頭有兩條雙車道，可同時裝卸作業(yè)?碼頭前沿水5m深?石材最大日裝載量為10000～12000萬m3?石材到施工現(xiàn)場的水運距離大約為25km?通過在石材運輸船上裝配AIS，具體運行中，滿足現(xiàn)場作業(yè)要求，并能將位置和航態(tài)信息顯示在電子實時海圖上?即使霧天影響航行視線的惡劣條件下，船舶的位置也能準確地確定，能進行清晰的通信，保證航行安全?為監(jiān)控管理作業(yè)船舶提供便利，能夠保證施工進度[3]?

3.3 AIS系統(tǒng)導航管理功效

（1）作業(yè)區(qū)全局監(jiān)控

本項目原料供應分散，供石地點29km?工地距離取沙點約35km，距離排泥點30km，而船舶距離防臺錨地約60km?在如此大的范圍內(nèi)，無論是碼頭?？?，還是作業(yè)區(qū)航行，AIS導航系統(tǒng)均能夠快捷、準確地定位和顯示作業(yè)船只位置，對作業(yè)船只的作業(yè)狀態(tài)進行實時有效監(jiān)控，更好服務于作業(yè)船只的管理和調(diào)度?

（2）船舶作業(yè)狀態(tài)監(jiān)控

案例作業(yè)區(qū)，作業(yè)船舶數(shù)量很大?隨著工程業(yè)務的逐漸推進，參與作業(yè)的船只越來越多，水域航行管理變得越來越緊迫?水域?qū)嵤〢IS管理，管理人員可以清晰把握區(qū)域船舶密度和航行狀態(tài)?在泊靠管理過程中，借助AIS系統(tǒng)，可以方便檢查作業(yè)船舶是否在指定區(qū)域泊靠?此外，管理調(diào)度人員可以依據(jù)AIS系統(tǒng)所監(jiān)控的信息狀態(tài)，合理分配區(qū)域航線資源，令作業(yè)船舶靠泊、裝卸、航行組織調(diào)度更合理，降低作業(yè)船只相遇概率，區(qū)域航線資源利用更有效率，作業(yè)水域的航行安全性更有保障?

（3）提升作業(yè)船舶的運營能力

作業(yè)區(qū)船舶具有較大的流動性，幾個小時之間，作業(yè)船舶的位置變動很大，對講機方式很難應對擁有較大流動性的作業(yè)區(qū)安全調(diào)度和控制管理?但AIS系統(tǒng)基本不受作業(yè)區(qū)范圍的影響，無論作業(yè)船舶的流動性有多大，均能夠?qū)崟r顯示作業(yè)船舶的位置信息?通過比較實時信息與調(diào)度記錄，船舶工期運行狀態(tài)第一時間把握，從而有利于實現(xiàn)有效的作業(yè)管理?

（4）保障工區(qū)航行安全

船舶航行安全，除本身機械裝備的運行狀態(tài)影響外，交匯避讓是另一個較為關(guān)鍵的安全因素?管理人員和駕駛?cè)藛T都需要清楚地了解水域和航線狀態(tài)信息，把握可能存在的交匯時間和交匯點，以利于超前準備應對預案，及時實施相應的航行控制，避免發(fā)生交匯事故?AIS系統(tǒng)在設定操控條件后，在無人員操作的狀態(tài)下，也會依據(jù)既定的程序控制運行，因此可為船舶交匯控制提供一層安全控制保障?

A IS系統(tǒng)對水域航行信息有實時網(wǎng)絡服務優(yōu)勢，當有船舶航行進入蓋覆范圍后，借助在線網(wǎng)絡，可以在顯示終端相互傳送和辨識航行信息，在線各方可以依據(jù)其它船舶對本船舶形成的威脅程度，安排控制操作?AIS系統(tǒng)可以設置安全報警，當存在船舶進入報警范圍時，系統(tǒng)會自動及時發(fā)出警示，引起船舶駕駛員及時注意并采取必要控制措施，避免風險發(fā)生?AIS系統(tǒng)與電子海圖集成應用，水域船舶航行信息得以即時可視化顯示，其航行安全管理應用價值進一步提高?

與雷達等裝備相比，AIS技術(shù)可以在船岸之間、船舶之間傳導更多的即時導航信息?AIS系統(tǒng)基本不受復雜海況和不良天氣的影響?它沒有死角，復蓋范圍廣，能準確地反映運動的方向和軌跡?此外由于VHF無線電波具有較好的繞射性能，即使有障礙物存在，也可以實現(xiàn)傳輸和接收信息?所以船舶安裝AIS系統(tǒng)后，獲得水域航行的信息面和信息量均極大提高?

4.促進水上施工應用AIS技術(shù)的保障措施

從案例人工島建設應用來看，作業(yè)船舶應用AIS技術(shù)還存在一些問題?比如作業(yè)船舶種類較多，AIS裝備種類也不統(tǒng)一?當不同類型的裝備互聯(lián)時，會有連接不到情況?此外作業(yè)船舶的操作者大多為施工人員，他們對AIS裝備的知識和應用水平參差不齊，因此在設備使用上難免差強人意?更有相當一部分人安全意識不強，思想麻痹，導致一些安全隱患?案例工程管理團隊注意在以下方面加強安全管理：

4.1 規(guī)定專項安全資金

導航系統(tǒng)的選擇和配備有個資金投入問題，因資金投入責任義務不明確，而引發(fā)導航系統(tǒng)配備和使用糾紛時有發(fā)生?為加強工程安全保障投入，有必要通過合同規(guī)定，確定導航系統(tǒng)的投入問題?較為常見的情況是，許多參與工程的民用船舶，其水上導航裝備，沒有達到海事局規(guī)定裝配的系統(tǒng)類型和配置要求?如果訂立合同時明確規(guī)定部分資金專用于裝備AIS導航系統(tǒng)，這樣施工船舶在進場前，就會按照合同要求，完善配備AIS系統(tǒng)，避免船東因投入考慮，低配甚至不配標準導航系統(tǒng)，影響作業(yè)船舶導航安全管理應用?

4.2 設備品牌規(guī)格應統(tǒng)一

在實際應用過程中，AIS裝備因操作不當而發(fā)生故障的情況時有發(fā)生?一旦發(fā)生故障，多先由現(xiàn)場技術(shù)人員維修處理，現(xiàn)場技術(shù)人員維修處理不了，則需要廠家提供技術(shù)支持?無論是現(xiàn)場維修處理，還是尋求廠家提供技術(shù)支持，品牌型號統(tǒng)一，其維修操作終歸相對單一簡單，而如果品牌型號多樣，現(xiàn)場人員把握不比統(tǒng)一型號那樣易于技術(shù)掌握，就是需求廠家技術(shù)支持，也是品牌型號統(tǒng)一的聯(lián)系和處理相對容易?水上環(huán)境狀態(tài)瞬息萬變，窗口期搶工期施工，不允許因設備等待維修而耽誤工期，因此水上施工設備維修宜快不宜慢?

比如這樣的案例，2111船導航在計算機監(jiān)控軟件中找不到該船，船檢時裝備卻無異常，船東和施工方均無法自行克服和處理，只能求助廠家，多天等待，廠家技術(shù)人員才抵達現(xiàn)場進行檢查得知，是因為船舶在修理過程中其天線受到相關(guān)損壞，更換天線后，系統(tǒng)恢復正常?水上施工應盡可能避免這種耗時等待和大費周折[4]?裝備統(tǒng)一品牌型號的必要性在于：

（1）克服因設備型號不一致，導致增加維修技術(shù)掌握的難度?設備型號統(tǒng)一便于管理人員了解和把握裝備性能，利于工程現(xiàn)場維修?

（2）由于一種裝備往往在一個地區(qū)集中投放市場，因此廠家在該地區(qū)投放的售后服務技術(shù)力量相對要大，因此廠家在該地區(qū)的技術(shù)支持更具有快速反應條件?并且一次故障處理時，可以順帶對可能存在的其它設備問題開展檢查?

4.3 提高全員重視程度

項目安全管理需要各級管理者廣泛參與，通力合作?管理者重視起來，現(xiàn)場安全操作的嚴格檢控程度就會提高很多，AIS裝備的應用上，需要當事人、船舶操作員、管理人員的合力重視、參與和應用?為了保證工程安全順利建設，項目部需要在實際管理中予以有力的支持和投入，支持AIS系統(tǒng)標準配備，監(jiān)督作業(yè)船舶應用AIS系統(tǒng)參與安全生產(chǎn)，并指派專人負責AIS系統(tǒng)工期日常管理維護，強化工期航行安全檢查，督促船員養(yǎng)成安全操作習慣?

4.4 借力供應商加強技術(shù)培訓

廠家更了解AIS設備的元器件功效、電路配備以及應用控制技術(shù)要點，廠家技術(shù)人員參與設備檢測和維護，其經(jīng)驗和技術(shù)的針對性更強?出于加強技術(shù)儲備考慮，項目管理部門應注意加強與廠家溝通聯(lián)系，與廠家建立長期技術(shù)合作關(guān)系?項目管理部門應該注意邀請廠家派員培訓己方技術(shù)人員，使他們有能力現(xiàn)場檢查處理大部分應用故障，避免依賴廠家派人解決設備問題，延誤施工生產(chǎn)?也可爭取利用廠家技術(shù)人員培訓己方操作人員，加強船員應用AIS的技術(shù)培訓，使船員考試合格后上崗操作，提高操作人員應用AIS系統(tǒng)的專業(yè)技術(shù)性，提高技術(shù)應用水平?

5.結(jié)語

開展了水上施工航行安全管理應用船舶自動識別技術(shù)的研究，主要技術(shù)點包括：

（1）介紹了船舶自動識別AIS技術(shù)在施工航行管理中的應用，具體技術(shù)點包括常規(guī)航行管理方法、作業(yè)船只應用AIS導航方法以及AIS系統(tǒng)導航管理功效?

（2）介紹了促進水上施工應用AIS技術(shù)的保障措施，具體技術(shù)的保障措施措施包括規(guī)定專項安全資金、設備品牌規(guī)格應統(tǒng)一、提高全員重視程度、借力供應商加強技術(shù)培訓?

（3）船舶自動識別AIS技術(shù)是綜合應用電子信息顯示、電腦技術(shù)、局部網(wǎng)技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)，所形成的一種即時、可視化航行信息感知和管理應用技術(shù)，制式體系，專業(yè)性較強，充分發(fā)揮該系統(tǒng)的船舶航行安全管理功能，除了管理方加強組織管理外，船舶駕駛員對該設備的掌握水平也在很大程度上關(guān)系該技術(shù)的安全管理應用功效，必須加強船員應用能力技術(shù)培訓?