文/龔? 張明睿

船舶自動(dòng)識(shí)別網(wǎng)絡(luò)（AIS）運(yùn)行狀態(tài)研究

文/龔? 張明睿

目前，我國(guó)AIS網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)建設(shè)并運(yùn)行已有10余年，部分AIS基站已出現(xiàn)設(shè)備性能下降的問(wèn)題，現(xiàn)階段對(duì)于AIS基站運(yùn)行狀態(tài)研究十分必要。本文以東海海航保障中心AIS基站巡檢測(cè)試數(shù)據(jù)為依據(jù)，從我國(guó)AIS網(wǎng)絡(luò)建設(shè)及運(yùn)行情況出發(fā)，對(duì)AIS基站接收效果進(jìn)行分析，從而提出AIS網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)中幾項(xiàng)重要參數(shù)，為日后AIS網(wǎng)絡(luò)中基站的巡檢、維護(hù)、更新提供策略參考。

船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng) 維修 測(cè)試

1 背景

AIS是船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)（Automatic Identification System）的簡(jiǎn)稱，是上世紀(jì)90年代開(kāi)始在各國(guó)推廣的數(shù)字化導(dǎo)助航系統(tǒng)設(shè)備及海上安全信息系統(tǒng)。其具有以下功能：

能在無(wú)船員接入的情況下，自動(dòng)和連續(xù)的向岸基臺(tái)機(jī)以及其他船載設(shè)備報(bào)告本船的導(dǎo)航數(shù)據(jù)和狀態(tài)；能最小延遲的向岸基臺(tái)自動(dòng)廣播與安全有關(guān)的短消息；能發(fā)射處理ITU所規(guī)定的22種類型的報(bào)文；能提供必要的安全機(jī)制，以發(fā)現(xiàn)AIS失效和防止未經(jīng)許可的數(shù)據(jù)流；內(nèi)置GNSS接收機(jī)，能接受由岸基臺(tái)廣播的DGNSS數(shù)據(jù)。

2 我國(guó)AlS網(wǎng)絡(luò)建設(shè)情況

近年來(lái)，隨著我國(guó)在AIS系統(tǒng)建設(shè)方面的持續(xù)投入，截止到2015年，我國(guó)在沿海水域已建成1個(gè)國(guó)家級(jí)AIS管理中心、3個(gè)海區(qū)管理中心、19個(gè)轄區(qū)管理中心和143座基站，實(shí)現(xiàn)了全國(guó)沿海AIS信號(hào)的無(wú)縫覆蓋；在我國(guó)內(nèi)河（不含長(zhǎng)江）已建成4個(gè)水系中心，14個(gè)轄區(qū)中心和254個(gè)基站，長(zhǎng)江干線建成了5個(gè)轄區(qū)中心和68個(gè)基站，并實(shí)現(xiàn)內(nèi)河AIS岸基網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與現(xiàn)有沿海AIS岸基網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)互通互聯(lián)。

長(zhǎng)江干線水域水富至瀏河口段AIS岸基系統(tǒng)的總體建設(shè)規(guī)模為1個(gè)水系數(shù)據(jù)中心、5個(gè)轄區(qū)數(shù)據(jù)中心、68座AIS基站。其中，水系數(shù)據(jù)中心設(shè)在武漢長(zhǎng)江海事局，在重慶、宜昌、武漢、蕪湖和南京設(shè)置5個(gè)轄區(qū)數(shù)據(jù)中心，在南京和重慶等地設(shè)置68座AIS 基站。在基站設(shè)備的配置上，除長(zhǎng)壽等基站，由于位置偏遠(yuǎn)、交通不便，采用（1+1）冗余方式配置外，其它基站均按（1+0）方式配置。

2011年，中國(guó)海事局實(shí)施內(nèi)河AIS完善工程；2012年，中國(guó)海事局實(shí)施AIS岸臺(tái)系統(tǒng)補(bǔ)充及安全應(yīng)用建設(shè)一期工程；2013年，中國(guó)海事局實(shí)施AIS岸臺(tái)系統(tǒng)補(bǔ)充及安全應(yīng)用建設(shè)二期工程；2014年，中國(guó)海事局實(shí)施了東海海區(qū)內(nèi)河通航水域AIS完善工程，對(duì)安徽和浙江部分水域進(jìn)行了岸基基站覆蓋完善；通過(guò)上述AIS岸臺(tái)系統(tǒng)工程的建設(shè)，基本實(shí)現(xiàn)對(duì)全國(guó)內(nèi)河高等級(jí)航道水域的連續(xù)覆蓋，進(jìn)一步延伸了岸基系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍，提高應(yīng)用的服務(wù)水平。

表1

圖1

3 AlS網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行情況分析

我國(guó)從2004年開(kāi)始建立AIS網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間達(dá)到十年以上。AIS基站中，存在著大量的系統(tǒng)，這些系統(tǒng)經(jīng)常受到各種因素的影響，如長(zhǎng)時(shí)間使用的疲勞、溫度、輻射等，可造成系統(tǒng)的失效。而某些失效是災(zāi)難性的，如AIS收發(fā)信機(jī)的失效，會(huì)造成系統(tǒng)癱瘓，極大程度的影響航運(yùn)安全，應(yīng)極力避免。針對(duì)這一情況，選取了東海航海保障中心AIS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析，東海海區(qū)中心網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

對(duì)東海海區(qū)AIS基站網(wǎng)絡(luò)巡檢維護(hù)記錄進(jìn)行分析，對(duì)故障進(jìn)行分析研判，得出以下結(jié)論：

自2011年至今，AIS基站出現(xiàn)的最主要問(wèn)題就是鏈路，占總維修數(shù)量的一半以上，進(jìn)一步細(xì)分，鏈路問(wèn)題的大部分則是因網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商信號(hào)的不穩(wěn)定或者基站斷電而產(chǎn)生的。真正因AIS基站設(shè)備損壞造成的鏈路問(wèn)題并不常見(jiàn)。

第二類問(wèn)題是因設(shè)備暫時(shí)死機(jī)造成的告警，這類故障出現(xiàn)的頻率不高且易于解決，遠(yuǎn)程重啟或者由維護(hù)人員現(xiàn)場(chǎng)重啟就能使系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)作。

第三類問(wèn)題是由VHF、GPS饋線和天線接頭老化造成的VSWR告警和GPS告警，此類故障是僅次于鏈路問(wèn)題，數(shù)量第二多的故障。這類問(wèn)題解決方式簡(jiǎn)單，但故障發(fā)生時(shí)會(huì)造成較為嚴(yán)重的系統(tǒng)局部失靈。

由R40引起的問(wèn)題占一小部分，但是這部分的問(wèn)題最不容易解決，因?yàn)镽40是由瑞典薩博公司提供的設(shè)備，一般都需要整機(jī)更換，維修更換周期相對(duì)較長(zhǎng)，造成的系統(tǒng)失靈時(shí)間更久。針對(duì)以上分析，對(duì)AIS基站設(shè)備的維修進(jìn)行分類：對(duì)于AIS無(wú)線收發(fā)機(jī)、AIS基站控制器等應(yīng)采取狀態(tài)維修即預(yù)防性維修，即在每次巡檢時(shí)檢測(cè)其主要性能指標(biāo)，在低于理論值時(shí)對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和更換；對(duì)于天線、饋線和各種接頭，建議采用定期維修方式，即在巡檢之前準(zhǔn)備好配件，每次巡檢對(duì)接頭進(jìn)行加固，對(duì)損壞接頭進(jìn)行更換；對(duì)于鏈路，采用事后維修方式，因鏈路由運(yùn)營(yíng)商提供，不可控因素較大且具有不可預(yù)知性，采用事后維修可以最大限度的降低成本。

4 AlS基站接收效果分析

2016年3月22日，交通運(yùn)輸部海事局派員組織院校、公司、維護(hù)單位技術(shù)人員對(duì)江蘇轄區(qū)南京、鎮(zhèn)江AIS基站，廣東中山小欖、板芙AIS基站進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，利用遠(yuǎn)程接收燈籠AIS基站進(jìn)行了數(shù)據(jù)分析。共計(jì)對(duì)AIS基站進(jìn)行了5項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)測(cè)試；對(duì)AIS岸基網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行了4項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)測(cè)試；對(duì)AIS船臺(tái)通過(guò)信號(hào)分析以及登船檢測(cè)進(jìn)行了7項(xiàng)測(cè)試。經(jīng)分析，AIS基站性能基本良好，小欖站點(diǎn)對(duì)近端接收效果不佳；AIS岸基網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)3.0版本丟失數(shù)據(jù)等問(wèn)題嚴(yán)重，但是4.0系統(tǒng)已經(jīng)順利解決；長(zhǎng)江段的AIS船臺(tái)，不論SOTDMA模式還是CSTDMS模式，存在大量不合規(guī)的船臺(tái)，嚴(yán)重影響了基站的正常接收；而珠江水系內(nèi)河AIS船臺(tái)相對(duì)長(zhǎng)江水系的內(nèi)河船臺(tái)整體質(zhì)量稍高，但在天線性能、播發(fā)周期等問(wèn)題也存在很大問(wèn)題。整體情況如表1所示。

5 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)AIS網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期使用，考慮到SAABR40設(shè)備使用年限約為10年，目前AIS第一批SAABR40設(shè)備運(yùn)行至今已超過(guò)10年的時(shí)間，部分基站已經(jīng)出現(xiàn)接受靈敏度下降，GPS定位設(shè)備損壞，天線老化等問(wèn)題；為避免因設(shè)備勞損而突然宕機(jī)導(dǎo)致的船舶監(jiān)管失位，需要對(duì)AIS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)控和維修。

[1]耿雄飛.內(nèi)黑高頂級(jí)航道AIS岸臺(tái)系統(tǒng)覆蓋效果研究[J].信息通信,2012(04).

[2]水上通信、導(dǎo)航和信息詞匯.中華人民共和國(guó)交通行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JT/T704-2007.

[3]東海海區(qū)四級(jí)以上航道AIS覆蓋完善工程設(shè)計(jì)初稿,2016(04).

作者單位交通運(yùn)輸部水運(yùn)科學(xué)研究所 北京市 100088

受國(guó)家科技支撐計(jì)劃基金資助，項(xiàng)目編號(hào)：2015BAG20B02；受交通運(yùn)輸部水運(yùn)科學(xué)研究所引領(lǐng)應(yīng)急項(xiàng)目資助，項(xiàng)目編號(hào)：51702。

龔?（1986-），男，湖北省武漢市人。碩士學(xué)位。現(xiàn)為交通運(yùn)輸部水運(yùn)科學(xué)研究所工程師。研究方向通信導(dǎo)航。張明睿（1982-），男，天津市人，學(xué)士學(xué)位?，F(xiàn)為交通運(yùn)輸部水運(yùn)科學(xué)研究所助理工程師。研究方向通信導(dǎo)航。