無線網絡在長江內河船舶上的應用

一、背景

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

會議明確配置時間表對于航行于內河通航水域的運輸船舶，中國海事局亦于2010年頒布

AIS船臺設備配置時間，對航行于長江干線、珠江干線、京杭運河及黃浦江的客船、貨船提

出設備配置時間要求。其中，到2011年7月1日前，要求航行于長江干線、珠江干線、京

杭運河及黃浦江的100至500總噸的客船，航行于長江干線、珠江干線、京杭運河及黃浦

江的100總噸至1 000總噸所有船舶應配置AIS船臺設備。為適應管理和船舶用戶的需求，

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

進行航道的全覆蓋，就要建設大量的岸臺和通信鏈路，岸基系統的建設和運行、維護需

要投入巨大財力。以中國長江航道為例，要覆蓋所有高等級航道，需要建設VHF基站110

多座，每年投入巨大的人力和財力進行維護。同時，由于AIS系統存在著設備天線安裝必

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

的需要。

二、現狀及需求

另一方面，公共無線網絡的覆蓋日益完善，中國移動、中國聯通和中國電信的網絡

（2G/3G）已覆蓋主要的內河航路，在長江等主要水道實現了全覆蓋 。CDMA/GPRS等標

準的網絡終端設備具備報警和收發(fā)短信功能，尤其具備GPS定位功能的3G手機的迅速普

及給內河船舶的監(jiān)管帶來很大方便。GPS+CDMA/GPRS船舶導航系統的應用系統也日益完

善，交通運輸部下發(fā)了《國內航行船舶船載電子海圖系統和自動識別系統設備管理規(guī)定》等

文件，要求中國國內（包括內河）航行的船舶配備電子海（江）圖系統和自動識別系統。國

家標準《衛(wèi)星導航船舶監(jiān)管信息系統》（第1部分：系統組成與功能定義；第2部分：系

統信息交換協議，第3部分：船載終端技術要求）已于2011年12月1日起執(zhí)行 。隨著內

河AIS系統建成投入使用，AIS的安裝將會逐漸普及。但是，由于內河船舶種類較為復雜，

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

臺的多功能終端將是AIS的必要補充。綜上，可以得出以下結論：

1. 內河船舶的運行和管理需要具備安全通信、自動識別和船舶跟蹤、監(jiān)管的系統；

2. 目前的VHF、AIS、GPS系統能夠實現各自的功能，但建設成本和維護成本高，系統間

不能兼容，需要建設一個多功能的綜合性船舶管理與信息服務系統；

3. 內河地處內陸，公共無線網絡覆蓋面廣、運行穩(wěn)定，運營商有專業(yè)的建設和維護隊伍能

夠為內河船舶管理與服務系統提供網絡平臺。

三、相關單位提出的應用系統及技術

基于公網的內河船舶管理與服務系統設計內河船舶管理與服務系統（I nl and

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

（VTS）以及AIS等系統，而是在實現與現有VTS、AIS等系統融合的基礎上，形成覆蓋

流域水陸運輸輻射區(qū)域，支持管理與信息服務的綜合應用平臺。

（一）I-VTMIS系統建設目標

系統的建設目標是：以公共無線網絡為支撐，通過專用終端和后臺系統的專業(yè)服務，實

現安全通信（VHF）、自動識別/避碰（AIS）、船舶跟蹤、安全和管理信息發(fā)布、專業(yè)信息

服務等方面的功能，借助運營商的維護和服務隊伍保證網絡通暢，以專業(yè)信息服務提供商的

有償服務補償專業(yè)船舶終端的安裝和使用。

（二）系統基本功能

系統將實現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音通信，

管理機構可隨時向各被監(jiān)管船只發(fā)送指令或信息，并接收由被監(jiān)管船只發(fā)來的信息；

2. 自動識別功能：在一定范圍內的船舶能夠像AIS那樣互發(fā)基本信息，識別對方的身份和

動態(tài)，在江、海船交匯處可以實現與AIS終端的信息交換；

3. 避碰功能：設定閾值后，當周圍船舶距離和航向對本船造成威脅，或接近障礙物時，本

船會發(fā)出報警；

4. 實時位置監(jiān)控功能：實時連續(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信息進行融合能夠對一定區(qū)域的所有

船只進行實時監(jiān)管；

5. 水文氣象信息預警：向船舶發(fā)送洪峰、臺風和大霧等災害天氣的預警；

6. 緊急報警功能：當船舶遇到海盜、海難事故、急需修理等緊急情況時可以通過I-ECS向

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

離它最近的船舶，通知相應船舶前往營救，為求援工作提供便利；

7. 信息發(fā)布功能：可隨時向被監(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，任意時間段內船舶在江湖上航行所經過的軌跡等；

9. 自動提醒功能：設定某一報警水域后，當被監(jiān)管船只駛入該設定水域或接近障礙物時，

控制中心會向船舶發(fā)出報警；

10. 電子海（江）圖更新服務：當船舶航行至有電子海（江）圖更新區(qū)域時，自動推送最新

圖；

11. 潮汐/水位信息服務：自動推送船舶航行區(qū)域的實時潮汐/ 水位信息，支持終端顯示實際

水深；

12. 其他信息服務：用戶可根據需要，定制內容服務商提供的物流、后勤等船舶或個人需要

的專業(yè)信息服務。

系統總體功能設計及實現方法系統總體上由內河船舶電子江圖終端（Inland ECS，簡稱

I-ECS）、云計算群組服務器及中心數據庫組成。

1．系統采用智能客戶端+服務器結構I-ECS采用智能手機操作系統（Android、iOS、

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

支持衛(wèi)星定位系統（GPS或北斗），能夠進行圖形顯示。服務器端采用云計算群組服務器

架構，按照內河管理區(qū)段分級管理。具備各種實時信息采集、分析、發(fā)送和管理的功能。中

心數據庫系統采用分布式實時動態(tài)數據庫結構，記錄I-ECS、AIS等船舶基礎數據和動態(tài)數

據，實時計算所需的群組數據，記錄服務信息。應用客戶端，船舶管理部門、船公司、信息

服務商、其他服務公司或個人等用戶，根據業(yè)務需要定制相應的服務。

2. 自動識別功能的實現AIS系統是通過VHF的應答通訊實現船-船、船-岸識別和通。

I-ECS之間以及與AIS之間無法直接交換信息。而I-ECS與服務器、AIS與服務器之間都

能夠進行信息交換，那么，我們通過服務器進行信息轉發(fā)即可實現I-ECS與I-ECS，即，

通過船舶A和B都把信息發(fā)送給服務器，首先實現船-岸的信息交換，服務器再把A船舶的

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

AIS終端之間進行信息交換相對較為復雜。AIS基站接收到船舶的AIS信息，可以很方便地

轉發(fā)給安裝I-ECS的內河船舶，而AIS船舶要接收I-ECS的信息，就要經過服務器的處理，

通過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?？诘?/span>AIS基站覆蓋

區(qū)域內很容易實現，而一旦海船航行至沒有AIS覆蓋的區(qū)域，就難以識別周圍的I-ECS船

舶。要解決這個問題，可以要求海船航行內陸航道時，安裝便攜式的I-ECS終端，或者通

過注冊手機服務的方式簡單替代I-ECS。

3. 安全通訊功能的實現為了實現避碰、調度指揮等集群呼叫功能，船舶的I-ECS需要實

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

接客接聽，主叫講話完畢松開PTT鍵，即釋放講話權，其他用戶通過按下PTT鍵獲得講話

權。在3G網絡的支持下，可以實現PTT的單呼、組呼和組播在公共網絡中PTT功能是在

特定的群組內實現的，而在內河船舶之間以及船-岸之間進行組呼，就要根據一定區(qū)域的船

舶動態(tài)情況隨時進行動態(tài)分組，以便呼叫附近的船舶和岸上管理部門。