ais在西江干線內(nèi)河水域應(yīng)用的探討

ais在西江干線內(nèi)河水域應(yīng)用的探討

ais最初在中國沿海地區(qū)應(yīng)用，并在許多領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用，如船舶導(dǎo)航、航行回避、船舶信息交互、海事監(jiān)控、應(yīng)急指揮和救援、海事事故調(diào)查和證據(jù)收集、航行規(guī)則分析、信號收集和分析等。ais在沿海地區(qū)取得了巨大成功。目前,我國沿海地區(qū)的水上交通管理中心、各級的海事管理機構(gòu)、以及某些國家機構(gòu)和大型運輸企業(yè)均接入海事AIS數(shù)據(jù)。AIS在沿海取得了成功,被期待在內(nèi)河水域進一步發(fā)揮其作用,實現(xiàn)保障內(nèi)河航運安全暢順,從而推進內(nèi)河航運事業(yè)的發(fā)展。根據(jù)中華人民共和國海事局在2010年4月出臺的《關(guān)于印發(fā)《國內(nèi)航行船舶船載電子海圖系統(tǒng)和自動識別系統(tǒng)設(shè)備管理規(guī)定》的通知》(海船舶156號)中規(guī)定:長江干線、珠江干線、京杭運河及黃浦江的100總噸至1000總噸所有船舶不遲于2011年7月1日之后的第一次年度檢驗前安裝AIS船臺設(shè)備。根據(jù)中華人民共和國海事局的統(tǒng)籌部署,為了保障內(nèi)河的航運安全,促進AIS在內(nèi)河水域應(yīng)用發(fā)展,廣東海事局2008年實施了“廣東西江、北江內(nèi)河干線海事船舶監(jiān)控系統(tǒng)”,2011年又實施了完成了“華南內(nèi)河AIS岸臺網(wǎng)絡(luò)建設(shè)工程”和“華南內(nèi)河AIS岸臺網(wǎng)絡(luò)完善工程”,三次華南內(nèi)河AIS岸基系統(tǒng)建設(shè)工程共建設(shè)內(nèi)河AIS基站65座,覆蓋水域包括珠江水系西江、東江、北江,榕江、韓江等內(nèi)河、廣東萬綠湖、高州水庫,云南滇池、洱海、瀾滄江等高等級航道。經(jīng)確切的AIS數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析顯示,海事AIS內(nèi)河岸基系統(tǒng)對上述航道的信號覆蓋率基本超過90%。海事AIS岸基系統(tǒng)的建設(shè)和完善為華南內(nèi)河AIS應(yīng)用推廣奠定了基礎(chǔ)。近年來,在AIS技術(shù)應(yīng)用推廣和價格成本下降的情況,在有關(guān)管理規(guī)章和海事部門的大力推動下,內(nèi)河船舶裝配AIS設(shè)備的數(shù)量大量增長,尤其是B類AIS船臺安裝數(shù)量迅速增長。由于內(nèi)河水域自然環(huán)境、航道環(huán)境、船舶裝備條件、駕駛習(xí)慣、船員配員與文化水平等情況以及內(nèi)河海事管理與船舶管理的配套法規(guī)與沿海地區(qū)存在差異,AIS要在內(nèi)河發(fā)揮其作用,除了參考沿海地區(qū)的成功經(jīng)驗外,還需結(jié)合內(nèi)河水域特點,為內(nèi)河船舶提供導(dǎo)航助航,為AIS船舶的海事管理提供更為貼合實際需要的服務(wù)。下面以西江通航特點為背景,并結(jié)合B類AIS船臺的特點,提出內(nèi)河水域AIS應(yīng)用服務(wù)的建議和意見。1.西江自然地理環(huán)境的總結(jié)和航行特征1.1江口—西江自然地理環(huán)境概述西江是珠江主干流,從云南省曲靖市烏蒙山脈的馬雄山,到廣東省三水思賢滘,河長2074.8千米。從西江源頭到三江口為上游,包括南盤江和紅水河兩段,長1573千米,河流穿行在高原盆地與峽谷相間的地形中,河道深切,平均比降0.85‰;從三江口到梧州市為中游,包括黔江段和潯江段,長294千米。黔江段中有著名的黃茅峽和大藤峽,其中大藤峽長44千米,河中水急,枯水時最深處亦達85米,是西江干流最深處;在潯江段,兩岸有低山、丘陵和平地。梧州至思賢滘為下游,長208千米,河寬水深,河道平均比降0.09‰,寬700～2000米,最后由廣東省三水思賢滘進入珠江三角洲河網(wǎng)區(qū)。1.2江、江干流航道組織(1)航道彎曲,時寬時窄,可視距離有限。例如,從封開至三水直線距離136千米,但航線長度卻是208千米,原因就是西江干線航道存在一定程度的彎曲,這也是眾多內(nèi)河自然航道的實際情況。航道的彎曲不利于船舶航行安全,一方面,可能由于船舶轉(zhuǎn)彎操作不慎,造成船倉進水而造成船舶傾覆;另一方面,由于航道彎曲,可視距離受限,容易出現(xiàn)由于對遇船舶發(fā)現(xiàn)過晚,避讓不及時造成船舶碰撞事故。(2)由于水流受到岸線和岸灘的摩擦,近岸河水流速較慢,而河道中心由于受到摩擦較少,河水流速相對較快。船舶為了節(jié)約燃油成本,逆流以上航行的船舶,往往自覺靠岸航行,以減少水流阻力;另外,由于西江航道在丘陵地帶中左右擺動穿流,形成航道左右彎道依次相連,在水流自然作用的情況下,在航道彎道內(nèi)側(cè)堆積淺灘,而在彎道外側(cè)河水沖刷,河岸逐漸后退,水深逐漸加深。船舶為了避開淺灘,一般選擇靠近彎道的外側(cè)航行,由于河岸上一彎道外側(cè),在下一相連彎道中成為內(nèi)側(cè),于是逆流而上的船舶需要不斷穿越河道中心;而順流而下航行的船舶,借助水流的推力,節(jié)約燃油消耗,一般選擇在河道中心航行,于是逆流而上船舶和順流而下的船舶就會在彎道中形成互相穿越航線的對遇,由于河道彎道視距受限,容易出現(xiàn)避讓緊迫狀態(tài)。(3)西江干流主要處于丘陵地帶,穿過山地下切形成眾多丘陵峽谷,形成如大藤峽、黃茅峽、羚羊峽等知名峽谷;內(nèi)河河流降比較大,水流流速較快;另外,西江干流在雨季容易形成洪水,造成更快的流速,使得通航形勢更加嚴峻,使得上溯航行的船舶燃油成本更大,船舶之間緊迫局面更易形成。(4)西江干流沿線城市眾多,沿岸工程施工頻繁,河岸變化頻繁,江圖制圖發(fā)行存在滯后性。一般而言,內(nèi)河航行依靠河岸的參照物進行航行,頻繁變化的河岸變化影響航行駕駛判斷,對船舶駕駛技術(shù)和經(jīng)驗有著更高要求;(5)內(nèi)河船舶噸位相對較小,航次利潤較薄,一般滿載航行,富余吃水較少,在避讓轉(zhuǎn)向操作不當(dāng)時容易出現(xiàn)傾覆險情。2.b型ais船臺在內(nèi)河水域廣泛使用內(nèi)河水域中符合配備AIS船臺要求的船舶一般采用B類AIS船臺,與A類船臺對比,B類船臺存在以下特點:2.1a.非定常量船臺標(biāo)準(zhǔn)的B類AIS船臺須符合IEC-62287或國內(nèi)出臺的《船載B級自動識別系統(tǒng)(AIS)設(shè)備技術(shù)要求(SOTDMA)(暫行)》規(guī)范,使用CSTDMA(載波偵聽)或SOTDMA(自組織模式)接入VDL(VHF數(shù)據(jù)鏈路)。但是,某些B類船臺生產(chǎn)廠家,為了節(jié)約成本,并且取消了B類AIS船臺中“最低的鍵盤與顯示器MKD”的配置,甚至取消了AIS接收機,從而采用隨機方式發(fā)射AIS報文。由于取消了接收機和解碼機構(gòu),大大節(jié)約了經(jīng)濟成本,最低價格只需數(shù)百元,而正規(guī)B類船臺則需要數(shù)千元。一方面,這樣的B類船臺淪為了滿足海事監(jiān)管船舶AIS開機需要和船檢通關(guān)的設(shè)備而已,在船舶之間的自動識別和導(dǎo)航避碰起不到作用;另一方面,也存在AIS信號沖突的可能,影響到附近區(qū)域AIS的正常通信。2.2a類船臺抗壓強度的對比B類船臺加電后需要30分鐘才能進入穩(wěn)定正常工作;如果之前關(guān)電時間沒有超過1個小時,需要5分鐘才能進入穩(wěn)定正常工作。與A類船臺進行對比,A類船臺只需要1分鐘后就可以進入穩(wěn)定的正常運行。B類船臺的啟動慢的情況可能在內(nèi)河應(yīng)用中存在嚴重問題,例如,某些船的AIS船臺不使用備用電池供電,一旦船舶主機關(guān)閉供電后,AIS船臺也隨之關(guān)閉,待到開航時再上電,往往需要較長時間才可以進入正常狀態(tài)。特別是某些渡船,停航關(guān)機再到開船時開啟,可能船已經(jīng)過渡到對岸了,AIS船臺還沒有進入正常運行狀態(tài)。2.3內(nèi)河船舶民航速度分布B類船臺采用比A類船臺更低的AIS船位報告率,低報告率可能是B類AIS船臺在內(nèi)河水域應(yīng)用中存在的最嚴重問題。由于內(nèi)河水域江河寬度小、船舶密度大、彎道多、水流流速快,相比沿海地區(qū)其實需要更高的船位報告率,然而內(nèi)河船舶廣泛采用的B類AIS船臺低報告率造成了船舶動態(tài)信息更大的延時。經(jīng)對華南地區(qū)B類船舶航行速度進行統(tǒng)計分析,B類船舶航速主要集中在3～8節(jié)范圍內(nèi),該速度范圍涵蓋了B類船舶所有航行速度的70%。根據(jù)報告間隔和航速,可推算出在30秒內(nèi)3～8節(jié)船舶移動距離為46.3m～123.47m,即如果一艘B類船舶以8節(jié)速度航行,我們在某次船位報告的30秒后獲得下一次的船位信息,這時船位已經(jīng)距上一船位相距123.47m了,考慮到航道彎道的遮擋作用,這一間隔時間可能更長,船位的跳躍距離可能更加遠。因此,B類船的長時間報告間隔不能滿足船舶在內(nèi)河水域的導(dǎo)航避碰需要,特別是橫渡江河的渡船和在轉(zhuǎn)彎航道中航行的船舶需要更高的船位報告率。2.4內(nèi)河船舶較少,受到破裂限制定位精度AIS船臺一般使用內(nèi)置GPS定位,定位精度本就有限,而內(nèi)河船舶特別是逆流而上的船舶,在峽谷中靠岸航行,靠近山體一側(cè)GPS星空受到遮擋限制,造成定位精度的進一步下降,使得定位精度的偏差更加嚴重。3.提高內(nèi)河ais船位報告率(1)盡量提高AIS船臺的船位報告率。由于B類船臺中SOTDMA制式AIS船臺比CSTDMA制式的AIS船臺使用更高的報告率,因此應(yīng)優(yōu)選使用SOTDMA制式的B類AIS船臺,提高船位信息報告率,如果有條件的應(yīng)選擇裝配A類AIS船臺。在重點區(qū)域,例如小半徑航道彎道,通過控制鄰近重點區(qū)域AIS基站發(fā)送23號AIS消息,控制區(qū)域中AIS船舶按照“群組指配模式”運行,提高船位信息報告率,報告間隔可根據(jù)實際情況進行選擇,可設(shè)置為5秒、10秒、15秒等船位報告間隔,從而有效提高重點區(qū)域的AIS船位報告率。(2)在內(nèi)河AIS基站同址設(shè)立DGPS監(jiān)測站,向AIS基站提供實時定位差分數(shù)據(jù),AIS基站通過廣播“GNSS廣播二進制消息”,修正AIS船臺的定位,從而提高AIS船舶的定位精度。(3)由于船舶在內(nèi)河航行中受到的空間限制較大,船舶密度也較大,船舶駕駛一般使用目視航行駕駛,在駕駛船舶時往往無暇參看AIS設(shè)備信息。為了充分利用AIS船臺,在內(nèi)河水域發(fā)揮其自動識別和導(dǎo)航避碰的作用,建議研制“AIS語音助航儀”?！癆IS語音助航儀”作為AIS船臺的附屬設(shè)備,從AIS船臺引入AIS數(shù)據(jù)和GPS參數(shù),可以設(shè)置對以本船為中心一定半徑范圍內(nèi)的AIS船位報告進行自動解釋處理,自動計算并語音播報相向船舶、追越船舶、停航船舶相對本船的方位、速率、航向、船名、呼號等信息,使航海者在專心駕駛船舶的同時,不用轉(zhuǎn)移注意力也可以獲得AIS助航信息,從而充分發(fā)揮AIS助航避碰的作用。(4)海事管理部門需加強規(guī)范船舶AIS船臺的安裝,落實船舶MMSI號的合法性和唯一性,主要包括AIS船臺的船名、MMSI、呼號、船舶類型、天線位置、船舶長度寬度、吃水信息的規(guī)范正確錄入。4.規(guī)范內(nèi)河船舶的安裝和信息錄入目前,相對沿海地區(qū)而言,AIS在內(nèi)河水域的應(yīng)用還處于起步階段,內(nèi)河水域應(yīng)用AIS將大大提高船舶航行的安全性,實現(xiàn)內(nèi)河海事管理部門通航組織電子管理的可行性。因此,推進內(nèi)河水域應(yīng)用AIS是十分有益和必要的。推動AIS在內(nèi)河水域的應(yīng)用發(fā)展,提以下兩點建議:(1)結(jié)合內(nèi)河通航的實際情況,研究內(nèi)河船舶利用AIS進行導(dǎo)航避碰實際需求,以及海事管理部門利用AIS提供海事服務(wù)的實際需求,提供貼合內(nèi)河水域情況的船載設(shè)備產(chǎn)品和海事管理服務(wù)。船載設(shè)備產(chǎn)品例如有,“AIS語音助航儀”,“AIS中文信息轉(zhuǎn)譯器”等;海事管理服務(wù)例如有,“海事船舶AIS物聯(lián)網(wǎng)”、“AIS中文信息通信平臺”等。(2)要想能順利地推進AIS應(yīng)用,實踐經(jīng)驗告訴我們,必須規(guī)范AIS船臺的安裝和信息錄入。錯誤或者隨意的AIS船臺信息錄入,一方面造成船舶信息的不可識別,另一方面可能由于MMSI重號、船舶重名,影響到具有