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基于AIS的船舶代理业务监控系统

林春景

AIS概述
船舶自动识别系统(Automatic Identification System, 简称AIS)是一种新型的助航系统及设备，目前已发展成通用自动识别系统 （UAIS）。AIS采用自控时分多址联接技术，在海事VHF频段自动连续发送本船静态、动态和航次信息及安全短消息。同时也自动接收周围船舶发出的这些信息，并与海岸基站进行信息交换。国际海事组织（IMO）在《关于全球船载自动识别系统(AIS)性能标准的建议案》中对AIS的功能做出了描述，称该系统“满足以下需要：●船对船模式的避碰；●港口国获得船舶和它所运货物的信息；●作为VTS的工具”。 AIS从酝酿到标准制定历时近十年。现正处在实施和进一步发展成熟阶段。IMO规定，国际航线的300总吨以上船舶和公约国航行于国内航线的500总吨以上的船舶，以及所有客船，从2002年7月1日起到2008年7月1日止分阶段装配AIS设备。此后海事组织又做出补充规定，将国际航线船舶装配期限提前到2004年底。IMO的这些要求将保证AIS的商务化应用。AIS系统对整个航运的安全和管理将带来深刻的变化。
基于AIS的船舶动态监控原理
要在监控客户端上直接标识目标需要解决的问题有：高精度的定位手段、船舶全球唯一的编码MMSI码、自控时分多址联接（SOTDMA）的技术和电子海图等。随着科技的进步这些技术问题已全部解决。
1、高精度的定位手段及全球卫星定位系统（民用GPS）的定位已经可以保证优于10m的精度（实测可达3m精度）。符合了AIS的定位要求。
2、船舶全球的唯一编码MMSI码又叫船舶识别号。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。IMO于1987年就通过推广应用MMSI码的决议。
3、SOTDMA（自控时分多址联接）技术是通过数据打包链接的技术。AIS技术标准规定：每分钟划分为4500个时间段。每个时间段可发布一条不长于256比特的讯息，长于256比特的讯息需增加时间段。每条船舶会通过询问（自动）选择一个与他船不发生冲突的时间段和对应的时间段来发布本船的讯息。在统一的VHF的频道上，AIS范围内任何船舶都能自行互不干扰地发送报告和接受全部船舶（岸站）的报告，这就是SOTDMA的技术核心。AIS系统（在同一区域）能同时容纳200～300艘船舶，当系统超载的情况下，只有距离很远的目标才会被放弃，以保证作为AIS船对船运行主要对象的近距离目标的优先权。在实际操作中，系统的容量是不受限制的，可同时为很多船只提供服务。在实施SOTDMA中，需要2个AIS专用的VHF频道，已有有关组织向国际电联申请并获得批准。
4、电子海图显示与信息系统 （ECDIS）是现代航海的一项新技术，它在保障航行安全和提高航行工作效率方面发挥着显著的作用。ECDIS不仅能在计算机上显示电子海图，而且实时为驾驶员集成各种相关航行信息，并能自动地实时计算本船与陆地、海图上的物标、目的地或潜在的危险物的相对位置，可以说将航海安全技术提升到了一个全新的高度。
利用船舶自动识别系统（AIS）技术和电子海图显示与信息系统（ECDIS）技术，可以实时处理AIS数据，在电子海图上显示真实的动态船型，实现船舶动态实时监控，其原理图如下：

船舶A
AIS信号
AIS信号
船舶B
岸基AIS接收天线
岸基AIS接收器
通信服务器
网络交换机
监控客户端1
监控客户端3
监控客户端2
。。。。。

船舶自动识别系统原理图
由图中岸基AIS接收天线、AIS接收器、通信服务器、网络交换机和安装有ECDIS系统的监控客户端组成的船舶动态监控系统可接收覆盖范围内安装AIS发射器船舶发出的信号，经过处理将AIS数据导入相应电子海图显示平台，船舶动态监控系统便可直观、准确、实时地将监控范围内船舶AIS数据转化为可视化的动态船型，为监控人员显示船舶运动矢量，提供碰撞或会遇预警，支持后续的业务处理。船舶动态监控系统能实时获取覆盖范围内安装使用AIS船舶的船名、呼号、MMSI、船长、船宽、吃水、货物种类等船舶静态数据，和航向、航速、位置、相对距离等船舶航行动态数据。
基于AIS的船舶代理业务监控系统
目前国内多个港口的海事局、引航站已陆续使用基于电子海图的AIS信息辅助船舶通航管理、靠离泊引领操作等，AIS和电子海图技术的不断进步，促进了船舶代理业务监控系统的开发和应用。本公司于2006年开发了新一代基于AIS的船舶代理业务监控系统并成功应用于业务操作，下面介绍业务监控系统的功能特点：
1、基本功能
系统可以实时接收处理标准的AIS 数据，包括船舶动态信息、静态信息和安全短消息等，并在电子海图上同比例显示动态船型和相关文字信息。动态信息包括船舶航向、航速、位置和相对距离等船舶航行动态数据，静态信息包括船舶的船名、呼号、MMSI、船长、船宽和货物种类等船舶静态数据。

2、目标分类
系统设定船名、船长、吃水等查询条件及显示方式，将某一艘或某一类船舶以不同的颜色显示在监控屏幕上，辅以闪烁、声音等提醒方式，方便对特定业务目标的监控。
3、业务关联
本系统通过Web Service与业务系统连接，获取业务系统中与AIS目标相匹配船舶的来港任务、作业动态等信息，在屏幕上显示相关的业务信息。
4、动态提示
在电子海图上设置VTS报告线（港界）及进出港、靠离泊等动态报告区域，船舶进出报告区域时，系统以屏幕显示、声音提醒等方式发出动态提示信息。
5、预警功能
通过设定危险区域“警戒区”及“安全TCPA”和“安全DCPA”，当船舶进入“警戒区”或是船与船之间的距离小于设定的“安全TCPA”和“安全DCPA”时，系统就会自动发出报警信息。
6、筛选功能
系统可选择仅显示：①与本公司业务有关的船舶；②在目标分类中自定义的特定类型目标；③同时满足条件①和条件②的船舶。
7、数据存储
监控客户端在本地桌面数据库存储船舶静态信息和位置信息数据。服务器端将船舶静态、位置、动态提示和进出警戒区域信息等数据存诸于大型数据库，以保证数据的连续性、完整性和安全性，并且方便业务系统读取数据进行后续处理。
8、历史回放
系统可对历史的监控记录进行管理和重新放映。
基于AIS的船舶代理业务监控系统的应用效果
基于AIS的船舶代理业务监控系统可以自动、实时、准确、全面地掌握在港船舶的动态信息，其各项监控功能成功应用于船舶代理业务中，它成为船舶调度的“千里眼”，发挥着重要的作用；系统的动态自动处理和预警功能成为船舶代理服务质量监督的手段；该系统使船舶的代理在港口辅助作业中扮演更加重要的角色；该系统还可以为船东提供越来越多的增值服务。
1、利用“千里眼”功能、科学调度船舶
大家知道，VHF是船舶调度的“顺风耳”，在港口船舶调度中发挥着重要的作用。AIS技术的应用，使新一代船舶代理业务监控系统成为船舶调度的“千里眼”，为船舶代理业务带来革命性的进步。该监控系统使船舶调度足不出户即可全面掌握通信范围内船舶动态，并据此科学地调度船舶和组织现场操作，从而全面提升船代服务水平。例如，对于进口船舶，调度部门可以利用系统预警功能，在船舶进入报告圈、进入警戒区时自动提醒调度人员，调度人员据此同引航员、码头或外勤联系，指挥船务外勤的现场操作。调度部门还可利用系统的监控功能确认该船舶拟靠泊的泊位是否清爽，保障船舶作业计划顺利执行。港口规定超过一定规范的船舶不得出现对驶、对遇局面，如监控系统捕捉到超规范船舶（特别是非由本公司代理者）可能与本船形成会遇局面，系统自动提醒调度人员进行处理。
2、船舶动态处理自动化、提升船代服务质量
船舶代理业务监控系统具有动态提示和预警功能，其每个动态提醒和报警均被系统自动处理，并存储于大型数据库。监控系统可以设定进入港界提示、进出码头区域提示、进出入报警区提示，这些功能的应用可以实现船舶进港、离港、靠泊、离泊等船舶动态信息，系统可以自动记录这些动态信息，这些客观的基础信息使业务人员量化的绩效考核成为可能，便于船务外勤服务质量的控制。此外监控系统的AIS静态信息可用于船代业务系统的船舶规范数据的自动校验，遇到监控系统和业务系统的船舶规范数据不一致时，监控系统提醒操作人员干预，可以规避代理委托时的错误信息导致的业务风险。由于监控系统的船舶动态被自动处理，使船代企业的服务质量不断提升。
3、服务于港口辅助作业和应急救难
对于一些辅助性作业、口岸监管和应急救难工作，监控系统的应用也将使船舶代理企业发挥前所未有的作用。在伤病员抢救、船舶故障抢修等紧急状态下，传统的做法是在船舶到港后再由船长通过VHF呼叫船代、报告船位，后者接着联系口岸部门办理进口岸手续并安排相应人手登轮处理，这就造成严重的时间延误；提前派人出海待命的安排往往因无法实时跟踪船舶运动轨迹而难以奏效，在海况、天气恶劣的情况下尤为如此。在装备监控系统后，船代在船舶抵港前数小时即可主动捕捉到船舶动态信号并在电子海图上准确标绘出其运动矢量与轨迹，并据此提前通知相关人员做好准备，此后还可根据大船运动的变化指导抢险交通艇不时调整航速和航向，以便抢险人员在第一时间登轮处置，这将使抢险行动的效率提高到极至。在船舶徘徊、锚泊于外港时，船舶代理企业也可通过监控系统的AIS信息准确地指导加油、加水、船员更换、运送备件等海上作业。在日常工作中，船舶调度部门还根据船舶作业计划和监控系统的AIS信息提请检验检疫当局决定锚地检疫或靠泊检疫，既提高船舶操作效率又加强对疫情的控制。
4、为船东提供增值服务
船舶代理通过监控系统掌握准确的、及时的船舶动态信息将有助于其提供增值服务，从而在开放的市场中巩固客户的信心，提升船舶代理企业的核心竞争力。例如，监控系统收集到船舶进港、靠泊、离泊、离港等动态信息可以直接通过短信自动发送给客户，方便客户实时掌控船舶的客观动态信息。监控系统收集到的船舶动态轨迹信息可以通过INTERNET发布，使客户在任何上网的电脑可以查询到船舶实时的、真实的动态信息。我们相信，随着监控系统的深入应用，船舶代理企业将开发出客户需要的创新服务产品，不断提升船舶代理业务水平。
小结
基于AIS的船舶代理业务监控系统是AIS技术在船舶代理业务的商务化应用系统，其成功应用彻底改变了传统船舶代理业务的服务模式。可以相信，现代科技特别是电子商务技术的应用将不断丰富传统船舶代理企业的服务内容，不断改变其服务模式，全面提升其服务水平，也企业将成为现代服务业的楷模。
（作者单位：中国厦门外轮代理有限公司）