無(wú)線網(wǎng)絡(luò)在長(zhǎng)江內(nèi)河船舶上的應(yīng)用

一、背景

2000年11月27日到12月6日國(guó)際海事組織(IMO)航行安全技術(shù)分委會(huì)舉行第73次

會(huì)議明確配置時(shí)間表對(duì)于航行于內(nèi)河通航水域的運(yùn)輸船舶，中國(guó)海事局亦于2010年頒布

AIS船臺(tái)設(shè)備配置時(shí)間，對(duì)航行于長(zhǎng)江干線、珠江干線、京杭運(yùn)河及黃浦江的客船、貨船提

出設(shè)備配置時(shí)間要求。其中，到2011年7月1日前，要求航行于長(zhǎng)江干線、珠江干線、京

杭運(yùn)河及黃浦江的100至500總噸的客船，航行于長(zhǎng)江干線、珠江干線、京杭運(yùn)河及黃浦

江的100總噸至1 000總噸所有船舶應(yīng)配置AIS船臺(tái)設(shè)備。為適應(yīng)管理和船舶用戶的需求，

必須在內(nèi)河航道沿線建設(shè)VHF（甚高頻）和AIS基站，還須要求船舶配備相應(yīng)的終端。由

于VHF在陸地的通信距離只有幾十公里，并且受到沿岸地形和建筑物遮擋的影響較大，要

進(jìn)行航道的全覆蓋，就要建設(shè)大量的岸臺(tái)和通信鏈路，岸基系統(tǒng)的建設(shè)和運(yùn)行、維護(hù)需

要投入巨大財(cái)力。以中國(guó)長(zhǎng)江航道為例，要覆蓋所有高等級(jí)航道，需要建設(shè)VHF基站110

多座，每年投入巨大的人力和財(cái)力進(jìn)行維護(hù)。同時(shí)，由于AIS系統(tǒng)存在著設(shè)備天線安裝必

須固定、不能發(fā)送短信息和不具備語(yǔ)音通話等固有缺陷，不能滿足復(fù)雜信息傳遞和智能監(jiān)管

的需要。

二、現(xiàn)狀及需求

另一方面，公共無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋日益完善，中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通和中國(guó)電信的網(wǎng)絡(luò)

（2G/3G）已覆蓋主要的內(nèi)河航路，在長(zhǎng)江等主要水道實(shí)現(xiàn)了全覆蓋 。CDMA/GPRS等標(biāo)

準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備具備報(bào)警和收發(fā)短信功能，尤其具備GPS定位功能的3G手機(jī)的迅速普

及給內(nèi)河船舶的監(jiān)管帶來(lái)很大方便。GPS+CDMA/GPRS船舶導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用系統(tǒng)也日益完

善，交通運(yùn)輸部下發(fā)了《國(guó)內(nèi)航行船舶船載電子海圖系統(tǒng)和自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)設(shè)備管理規(guī)定》等

文件，要求中國(guó)國(guó)內(nèi)（包括內(nèi)河）航行的船舶配備電子海（江）圖系統(tǒng)和自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)。國(guó)

家標(biāo)準(zhǔn)《衛(wèi)星導(dǎo)航船舶監(jiān)管信息系統(tǒng)》（第1部分：系統(tǒng)組成與功能定義；第2部分：系

統(tǒng)信息交換協(xié)議，第3部分：船載終端技術(shù)要求）已于2011年12月1日起執(zhí)行 。隨著內(nèi)

河AIS系統(tǒng)建成投入使用，AIS的安裝將會(huì)逐漸普及。但是，由于內(nèi)河船舶種類(lèi)較為復(fù)雜，

許多小型船舶也會(huì)因船上供電等原因難以安裝AIS終端，探討一種基于公網(wǎng)，以手機(jī)為平

臺(tái)的多功能終端將是AIS的必要補(bǔ)充。綜上，可以得出以下結(jié)論：

1. 內(nèi)河船舶的運(yùn)行和管理需要具備安全通信、自動(dòng)識(shí)別和船舶跟蹤、監(jiān)管的系統(tǒng)；

2. 目前的VHF、AIS、GPS系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)各自的功能，但建設(shè)成本和維護(hù)成本高，系統(tǒng)間

不能兼容，需要建設(shè)一個(gè)多功能的綜合性船舶管理與信息服務(wù)系統(tǒng)；

3. 內(nèi)河地處內(nèi)陸，公共無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋面廣、運(yùn)行穩(wěn)定，運(yùn)營(yíng)商有專(zhuān)業(yè)的建設(shè)和維護(hù)隊(duì)伍能

夠?yàn)閮?nèi)河船舶管理與服務(wù)系統(tǒng)提供網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。

三、相關(guān)單位提出的應(yīng)用系統(tǒng)及技術(shù)

基于公網(wǎng)的內(nèi)河船舶管理與服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)河船舶管理與服務(wù)系統(tǒng)（I nl and

Vesl Traffic Management and Information Service, I-VTMIS）不同于船舶交通管理系統(tǒng)

（VTS）以及AIS等系統(tǒng)，而是在實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)有VTS、AIS等系統(tǒng)融合的基礎(chǔ)上，形成覆蓋

流域水陸運(yùn)輸輻射區(qū)域，支持管理與信息服務(wù)的綜合應(yīng)用平臺(tái)。

（一）I-VTMIS系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)

系統(tǒng)的建設(shè)目標(biāo)是：以公共無(wú)線網(wǎng)絡(luò)為支撐，通過(guò)專(zhuān)用終端和后臺(tái)系統(tǒng)的專(zhuān)業(yè)服務(wù)，實(shí)

現(xiàn)安全通信（VHF）、自動(dòng)識(shí)別/避碰（AIS）、船舶跟蹤、安全和管理信息發(fā)布、專(zhuān)業(yè)信息

服務(wù)等方面的功能，借助運(yùn)營(yíng)商的維護(hù)和服務(wù)隊(duì)伍保證網(wǎng)絡(luò)通暢，以專(zhuān)業(yè)信息服務(wù)提供商的

有償服務(wù)補(bǔ)償專(zhuān)業(yè)船舶終端的安裝和使用。

（二）系統(tǒng)基本功能

系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)VHF、AIS和VTMS（Vesl Traffic Management Service）功能。具體如

下：

1. 安全通訊功能：船只之間或者被監(jiān)管船只和陸上監(jiān)管中心之間都可以使用雙向語(yǔ)音通信，

管理機(jī)構(gòu)可隨時(shí)向各被監(jiān)管船只發(fā)送指令或信息，并接收由被監(jiān)管船只發(fā)來(lái)的信息；

2. 自動(dòng)識(shí)別功能：在一定范圍內(nèi)的船舶能夠像AIS那樣互發(fā)基本信息，識(shí)別對(duì)方的身份和

動(dòng)態(tài)，在江、海船交匯處可以實(shí)現(xiàn)與AIS終端的信息交換；

3. 避碰功能：設(shè)定閾值后，當(dāng)周?chē)熬嚯x和航向?qū)Ρ敬斐赏{，或接近障礙物時(shí)，本

船會(huì)發(fā)出報(bào)警；

4. 實(shí)時(shí)位置監(jiān)控功能：實(shí)時(shí)連續(xù)監(jiān)控船舶航行狀態(tài)，被監(jiān)管船只的位置、速度和方向等信

息能夠精確地顯示在電子地圖上，在監(jiān)控中心與VTS信息進(jìn)行融合能夠?qū)σ欢▍^(qū)域的所有

船只進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)管；

5. 水文氣象信息預(yù)警：向船舶發(fā)送洪峰、臺(tái)風(fēng)和大霧等災(zāi)害天氣的預(yù)警；

6. 緊急報(bào)警功能：當(dāng)船舶遇到海盜、海難事故、急需修理等緊急情況時(shí)可以通過(guò)I-ECS向

控制中心發(fā)出求救信號(hào)，并上傳定位數(shù)據(jù)。監(jiān)控中心可以立即確定該船的方位，并自動(dòng)搜索

離它最近的船舶，通知相應(yīng)船舶前往營(yíng)救，為求援工作提供便利；

7. 信息發(fā)布功能：可隨時(shí)向被監(jiān)管船只發(fā)布江湖潮汐氣象和公司通知等信息；

8. 船舶軌跡回放功能：回放任意船舶，任意時(shí)間段內(nèi)船舶在江湖上航行所經(jīng)過(guò)的軌跡等；

9. 自動(dòng)提醒功能：設(shè)定某一報(bào)警水域后，當(dāng)被監(jiān)管船只駛?cè)朐撛O(shè)定水域或接近障礙物時(shí)，

控制中心會(huì)向船舶發(fā)出報(bào)警；

10. 電子海（江）圖更新服務(wù)：當(dāng)船舶航行至有電子海（江）圖更新區(qū)域時(shí)，自動(dòng)推送最新

圖；

11. 潮汐/水位信息服務(wù)：自動(dòng)推送船舶航行區(qū)域的實(shí)時(shí)潮汐/ 水位信息，支持終端顯示實(shí)際

水深；

12. 其他信息服務(wù)：用戶可根據(jù)需要，定制內(nèi)容服務(wù)商提供的物流、后勤等船舶或個(gè)人需要

的專(zhuān)業(yè)信息服務(wù)。

系統(tǒng)總體功能設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)方法系統(tǒng)總體上由內(nèi)河船舶電子江圖終端（Inland ECS，簡(jiǎn)稱(chēng)

I-ECS）、云計(jì)算群組服務(wù)器及中心數(shù)據(jù)庫(kù)組成。

1．系統(tǒng)采用智能客戶端+服務(wù)器結(jié)構(gòu)I-ECS采用智能手機(jī)操作系統(tǒng)（Android、iOS、

WP7等），安裝客戶端軟件，支持單工通話手柄（Push To Talk，PPT）、支持無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、

支持衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS或北斗），能夠進(jìn)行圖形顯示。服務(wù)器端采用云計(jì)算群組服務(wù)器

架構(gòu)，按照內(nèi)河管理區(qū)段分級(jí)管理。具備各種實(shí)時(shí)信息采集、分析、發(fā)送和管理的功能。中

心數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)采用分布式實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)，記錄I-ECS、AIS等船舶基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)數(shù)

據(jù)，實(shí)時(shí)計(jì)算所需的群組數(shù)據(jù)，記錄服務(wù)信息。應(yīng)用客戶端，船舶管理部門(mén)、船公司、信息

服務(wù)商、其他服務(wù)公司或個(gè)人等用戶，根據(jù)業(yè)務(wù)需要定制相應(yīng)的服務(wù)。

2. 自動(dòng)識(shí)別功能的實(shí)現(xiàn)AIS系統(tǒng)是通過(guò)VHF的應(yīng)答通訊實(shí)現(xiàn)船-船、船-岸識(shí)別和通。

I-ECS之間以及與AIS之間無(wú)法直接交換信息。而I-ECS與服務(wù)器、AIS與服務(wù)器之間都

能夠進(jìn)行信息交換，那么，我們通過(guò)服務(wù)器進(jìn)行信息轉(zhuǎn)發(fā)即可實(shí)現(xiàn)I-ECS與I-ECS，即，

通過(guò)船舶A和B都把信息發(fā)送給服務(wù)器，首先實(shí)現(xiàn)船-岸的信息交換，服務(wù)器再把A船舶的

信息發(fā)給B船舶，把B船舶的信息發(fā)給A，就實(shí)現(xiàn)了AIS的船-船信息交換功能。I-ECS與

AIS終端之間進(jìn)行信息交換相對(duì)較為復(fù)雜。AIS基站接收到船舶的AIS信息，可以很方便地

轉(zhuǎn)發(fā)給安裝I-ECS的內(nèi)河船舶，而AIS船舶要接收I-ECS的信息，就要經(jīng)過(guò)服務(wù)器的處理，

通過(guò)AIS基站的 播發(fā)功能發(fā)送I-ECS船舶的信息。這一功能在河流入海口的AIS基站覆蓋

區(qū)域內(nèi)很容易實(shí)現(xiàn)，而一旦海船航行至沒(méi)有AIS覆蓋的區(qū)域，就難以識(shí)別周?chē)?/span>I-ECS船

舶。要解決這個(gè)問(wèn)題，可以要求海船航行內(nèi)陸航道時(shí)，安裝便攜式的I-ECS終端，或者通

過(guò)注冊(cè)手機(jī)服務(wù)的方式簡(jiǎn)單替代I-ECS。

3. 安全通訊功能的實(shí)現(xiàn)為了實(shí)現(xiàn)避碰、調(diào)度指揮等集群呼叫功能，船舶的I-ECS需要實(shí)

現(xiàn)PTT功能。PTT業(yè)務(wù)是一種半雙工業(yè)務(wù)，主叫用戶按下PTT鍵即可講話，被叫無(wú)需摘機(jī)

接客接聽(tīng)，主叫講話完畢松開(kāi)PTT鍵，即釋放講話權(quán)，其他用戶通過(guò)按下PTT鍵獲得講話

權(quán)。在3G網(wǎng)絡(luò)的支持下，可以實(shí)現(xiàn)PTT的單呼、組呼和組播在公共網(wǎng)絡(luò)中PTT功能是在

特定的群組內(nèi)實(shí)現(xiàn)的，而在內(nèi)河船舶之間以及船-岸之間進(jìn)行組呼，就要根據(jù)一定區(qū)域的船

舶動(dòng)態(tài)情況隨時(shí)進(jìn)行動(dòng)態(tài)分組，以便呼叫附近的船舶和岸上管理部門(mén)。