浅谈AIS在海事管理中的应用要点.pdf
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1、个人论文 目录 摘要及关键词1 一、 AIS 简介 1 二、 AIS 的结构和功能 2 2.1、AIS 的结构 2 2.1.1、船台设备2 2.1.2 、岸台系统 3 2.2 、AIS 的功能 3 三、 AIS 的技术性能和特点 4 3.1 、AIS 的操作性能及要求 4 3.2 、AIS 的无线( VHF )通讯要求 4 3.3 、AIS 的接口技术要求 5 3.4 、AIS 初始化时间 5 3.5 、AIS 的信息通讯标准 5 3.5.1 、 天线位置信息 5 3.5.2 、船位及相关信息 5 3.6 、AIS 的通信协议 6 四、 AIS 在海事管理中的应用 7 4.1、AIS 对航行安
2、全的影响 7 4.2、AIS 在海事管理中的作用8 五、 AIS 的前景展望 9 六、结语9 参考文献 9 1 浅谈 AIS 及其在海事管理中的应用 摘要:结合调试工作实践,详细介绍了AIS 的结构、功能和技术特点,并通过学习浅谈 其在海事管理中的应用 关键词:AIS 技术结构和功能技术特点海事管理 Abstract: Combined with the practice of commissioning work, AIS introduced in detail the structure, functions and technical characteristics, and thro
3、ugh study of its Marine Management Keywords:AIS technology Structure and function Technical features Marine Management 一、 AIS 简介 现代 船舶朝着大型化、高速化方向发展 ,船舶数量和水域交通 密度及危险货物装载量 不断增加, 海损事故时有发生,严重威胁船舶航行安全和海洋生态环境。为了改变这种状况, 自 1992 年起,国际海事组织(IMO ) 、国际航标协会(IALA)和国际电信联盟(ITU)等国际 组织经过多次 研究 和讨论,基本确定了船舶自动识别系统(AIS Aut
4、omatic Identification System)的概念、工作频率、系统构成、信息交换方式和系统性能标准。国际海事组织在国 际海上人命安全公约(SOLAS 公约)第五章船载航行系统和设备的配置中,增加了自动识别 系统。具体规定了不同类型船舶的实施时间。随着AIS 技术的不断发展,AIS 在海事管理中 的应用 也不断扩展,其发挥的作用也不断增强。 随着全球经济的发展、国家之间交流的频繁,航运业迎来了蓬勃发展的又一次高峰, 航海技术的提高也越来越受到重视。上个世纪,VHF通信技术被广泛地应用于船舶通信;雷 达、 ARPA具有识别船舶的功能,但是由于自身的局限性而无法适应现代航运安全的需求;
5、 随着数字通信技术、 计算机技术以及网络信息技术的飞速发展,AIS 的技术基础已经搭建好, 在航运界对助航设备的要求越来越高的情况下,船舶自动识别系统应运而生。船舶自动识 别系统 (Automatic Identification System,简称 AIS) 工作在海上VHF频段,运用SOTDMA 方式发射船舶数据,具有补充现有船舶导航存在的缺陷,减少船舶碰撞事故;提高搜救船舶 海上救助的速度;增强雷达、船舶交通管理系统VTS的功能。 船舶自动识别系统(Automatic Identification System, 简称AIS 系统)由岸 基(基站)设施和船载设备共同组成,是一种新型的集网
6、络技术、现代通讯技术、计 算机技术、 电子信息显示技术为一体的数字助航系统和设备。船舶自动识别系统( AIS) 由舰船飞机之敌我识别器发展而成,配合全球定位系统(GPS )将船位、船速、改变 航向率及航向等船舶动态结合船名、呼号、吃水及危险货物等船舶静态资料由甚高频 ( VHF )频道向附近水域船舶及岸台广播,使邻近船舶及岸台能及时掌握附近海面所 有船舶之动静态资讯,得以立刻互相通话协调,采取必要避让行动,对船舶安全有很 大帮助。 2 船舶类 型 AIS 安装时限要求 2002 年 7 月 1 日后新造的300总吨以上的船舶和所有新造客船必须安装AIS 设备 2002年 7 月 1日前 建 造
7、 的 船 舶 国际航线 客船和油轮2003 年 7 月 1 日前安装 50000 总吨及以上船舶2004 年 7 月 1 日前安装 10000 总吨 -50000 总吨的船舶2005 年 7 月 1 日前安装 3000 总吨 -10000 总吨的船舶2006 年 7 月 1 日前安装 300 总吨 -3000 总吨的船舶2007 年 7 月 1 日前安装 国内航线客船以及500 总吨以上船舶2008 年 7 月 1 日前安装 表一: “规定 “要求配备 AIS 的具体时间表 二、AIS 的结构和功能 2.1 、AIS 的结构 AIS 系统主要由船台设备和岸台系统两部分组成。 2.1.1 、船台
8、设备 目前船台设备AIS 系统的结构非常类似,下面以最为知名的瑞典SAAB公司生产的 R4-AIS Shipborne Class A Transponder System为例简单介绍一下AIS 的结构。 该系统主要由天线、transponder (收发机)、显示器、各信号接口、引水员插座(还包 括引水员电源插座)等几大部分组成,详细如图所示。 图一:AIS 组成结构图 3 1、天线: AIS 包括一根VHF (甚高频)天线和一个GPS天线。 2、Transponder : Transponder 和天线一起构成了AIS 系统的收发功能,其和正常船用无线电VHF设备一 样工作在VHF频段,当船
9、用 VHF设备工作在AIS 的频段或接近该频段,都能够接收到其产生 的周期性响应, 但正常使用AIS 时,尽量让频段尽可能远离VHF设备的工作频段,避免不必 要的麻烦。一般外接24V 应急电, AIS 使用海事移动波段中的单工频道,工作频率有两个频 道, Channel A=2087(161.975MHZ),Channel B=2088(162.025MHZ),这两个频道非常接近岸 对船海事通信的双工频道,所以 VHF天线应尽可能远于无线电VHF设备的 VHF天线,以免造 成不必要的麻烦。VHF天线最好低于或高于无线电VHF天线并在垂直上也有一定空间,并远 离干涉源。如:高压电、放射源和其他设
10、备天线。Transponder 还有一个GPS天线,在安装 方面可参考VHF天线,同时现在船只一般都配有GPS系统,给AIS 系统外送一个GPS信号, 这样可防止本身GPS天线失灵而导致AIS 无法工作。 3、显示器: 显示器如图一所示,用于显示别船信息,提供自船信息输入、功能设置、信号检查、收 发消息等功能,并提供外接引水员插座。同样显示器需要外接24V 应急电。 4、各个接口: Transponder 提供很多接口,其中包括引水员、电子海图、雷达、罗经、计程仪、GPS 、 报警等。 2.1.2 、岸台系统 由一系列岸台联网而成。一个典型的岸台由VHF TDMA收发机、 VHF DSC接收机
11、、基站 控制器( BSC ) 、网络 设备、控制软件和应用软件组成。AIS 基站收发机遵从ITU-RM.1371 建 议案 AIS 技术特性标准 ,可安装在VIS 系统中或作为AIS 沿海网络的核心单元。借助基 站控制器 (BSC ) , 基站收发机可以相互连接实现对海岸线的覆盖。收发机还可配置为转发站。 2.2 、AIS 的功能 AIS通过与 GPS (全球定位系统) 、罗经、电子海图、雷达以及其他船舶仪器的接口,采 用数据打包的方式,以自控时分多制(SOTDMA, 亦称自适应无线链路) ,用 VHF的 87、88 频 道在船 - 船、船- 岸间互不干扰地自动发射或接收岸(船)的信息。 其信
12、息包括船舶标识MMIS (全球船舶唯一识别码,每一艘船舶从开始建造到船舶使用结束解体,给予一个全球唯一的 MMSI码) 。MMSI码适用于100 总吨及以上的国际航行船舶。AIS 中就是使用MMSI码来区分 不同的船舶、船位、航速、航向、船首向等信息;报告次数按船舶状态不同分成2 秒/次到 3 分/ 次等 7 种。 IMO 已在新修正SOLAS第 5 章和第19 条中规定了通用AIS 的配备要求。该系统的配 置已于 2002 年 7 月 1 日起新造船舶开始强制执行,同时, 对所有从事海上航行的船舶于2004 年 7 月 1 日起强制装备,300 总吨以上能够从事国际运输的船舶,500 总吨及
13、以上不从事国 际航运的货船和所有客船,均需要安装AIS 的设备。规则阐述AIS 应有如下功能: 1、自动向合适配备的岸台、其他船舶和航空器提供信息,包括船舶识别、类型、位置、航 向、航速、航行状态和其他与安全有关的信息; 2、自动接收来自其他船舶的有关信息; 3、识别船只、检测和跟踪船舶; 4、与岸基设施交换数据; 5、简化信息交流和提供其他辅助信息以避免碰撞发. 4 三、AIS 的技术性能和特点 AIS 的主要技术特点是采用开放系统互连(OSI)的工作模式,能在所有区域自主和 连续工作;由 VTS 中心指配工作模式;可以广播模式、受控模式进行数据传送。船台传送船 舶的基本信息,岸台传送交管信
14、息及其他船舶信息;相互无线通讯制式为SO/TDMA ,频率为 161.975MHz和162.025MHz,传输带宽为 25KHz 或 12.5KHz;调制方式为 GMSK ;数据编码方式为 NRZI(不归零倒置);传输速率为9600b/s 。任一岸台通信发信所需时间基本上规定为26.7 毫秒 ( 此称为时间槽 (Time Slot: TS)欲将此时间正确对准来发信收信时,各岸台必须要具 备有非常精密的共同时间同步。因此于 AIS内置 GPS 必须能发出 10 -6 秒/UTC的高精密度时间信 息。此称之为独 立同步方式,是 AIS硬件的特点所在。另外,船位和船速信息也利用GPS 來 测 量,因
15、此若无 GPS 则AIS系统就 不能成 立。 3.1 、AIS 的操作性能及要求 1、主动、连续向他船或岸台自动发送本船的静态和动态信息。 2、能接收特定的轮询呼叫,传输附加的安全信息,并进行处理。 3、能在航行中或锚定状态下连续运行。 4、船舶识别:应采用适当的海上移动服务实体号码(MMSI ) 。 5、静态信息:IMO号码、呼号和船名、船长与型宽、船舶类型、船上定位天线位置。 6、动态信息:通用协调时、对地航向(COG ) 、对地航速(SOG ) 、航首向、转向率、航行状 态。 7、与航程相关的信息:船舶吃水、危险物品。由船长自主决定的:目的地、估计到达时间、 航行计划、人员数量(这些信息
16、对船队管理有用)。 8、信息更新速率:静态时每6 分钟发送一次。动态时见下表: 船舶航行状态报告更新时间 抛锚船 3 分钟 船速 0 - 14 节 12 秒 船速 0 - 14 节且改变航向 4 秒 船速 14 - 23 节 6 秒 船速 14 - 23 节且改变航向2 秒 船速 23 节 3 秒 船速 23 节且改变航向 2 秒 3.2 、AIS 的无线( VHF )通讯要求 a) 通用工作频率:VHF87/88 频道。 AIS1:161.975MHz, AIS2:162.025MHz 。 b) 工作频段: 156.025 162.025MHz。 c) 频带宽度: 25KHz或 12.5KH
17、z。 d) 发射功率: 5W/25W (20 海里有效)。 e) 工作模式: OSI(Open System Interconnection) 。 f) 调制方式: GMSK/FM 。 5 g) 数据编码方式:NRZI。 h) 传输数率: 9.6Kbps 。 i) 访问协议: TDMA 。 j) 通讯规则: HDLC 。 3.3 、AIS 的接口技术要求 a) 通讯接口采用RS232 、 RS485/422 标准。 b) 信息处理器与显示器采用IEC61162 标准。 c) 电罗经接口采用NEMA - 0183 格式。 d) GPS 接口采用NEMA - 0813 格式。 e) 计程仪设脉冲量
18、/ 海里格式。 f) 重要设备信息的输入/ 输出,采用模/ 数转换方式,经RS232或 RS485/422 传输。 3.4 、AIS 初始化时间 上电开机后2 分钟内正常工作。 3.5 、AIS 的信息通讯标准 AIS 有 22 种基本信息,本文仅介绍几种最基本的信息标准。 3.5.1 、 天线位置信息 比特数比特字段距离 /单位 A90-8511 米 Max B99-17511 米 Max C618-23 63 米 Max D624-29 63 米 Max 3.5.2 、船位及相关信息 参数比特数说明 信息识别码6信息 1、2、3 的识别符 数据终端设备1数据终端准备状态(0=可用; 1=不
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- 浅谈 AIS 海事 管理 中的 应用 要点
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