王振洲，王 宇，蒋庆朝

（中国水产科学研究院渔业工程研究所，北京 100141）

1 引言

我国海洋资源丰富，渔业从业人员众多，已然成为国民经济中的重要产业，渔业为保障农产品供给和国家食品安全、增加农民收入、繁荣农村经济、建设社会主义新农村做出了重要贡献，随着渔业生产总值的逐年提升，其重要程度更不容忽视。然而海洋生产是高风险、高危事故频发的行业，我国渔业生产力发展水平仍比较低，渔业安全投入不足，基础设施较差，渔船适航性不强，渔民安全意识薄弱，渔业重、特大事故时有发生，这些事故不仅造成严重经济损失，更威胁广大渔民的生命财产安全。由于渔业作业区域集中，而且各渔场作业的船舶吨位小、数量多，易与大船形成交叉局面，极易引发碰撞事故，因此各类渔业船舶水上安全事故中，无论从事故起数、人员伤亡数还是经济损失程度，碰撞事故都是主要类型。同时由于商船与渔船吨位相差较大，一旦发生碰撞事故，往往导致渔船沉没，渔民群死群伤，另外，海洋渔业作业场所离岸较远、气候及海况复杂，发生事故后救援难度大，以上原因造成碰撞事故中重大事故比例高，损失惨重。

经过对事故原因分析发现，设备因素是导致渔船发生碰撞事故的主要因素之一。渔船助航设施简陋，没有配备自动识别系统设备，不能及时发现周边商船并采取避让措施；另外渔船通信设备和商船不匹配，缺少互联互通的通信手段，在紧急情况下难以掌握对方操纵意图和周边船舶动态。因此，亟需利用现代信息技术提高渔船安全航行、作业能力，减少船舶碰撞等安全生产事故；另外通过对渔船实行实时船位监测、动态管理，也有利于提高渔船管理和安全生产现代化水平。

为保障渔民生命财产安全、推进“平安渔业”建设、提升渔业部门应急救援能力、提高渔业部门安全生产管理能力，在深入调查研究的基础上，充分吸取国内建设经验，中国水产科学研究院和渔业工程研究所联合提出了“海洋渔船自动识别系统（AIS）项目”，目的在于提升渔业安全装备配备水平，改善渔船适航性能，预防、减少渔船碰撞事故发生，提升渔船自救互救能力，保障渔民生命财产安全，有效提高渔业安全生产管理水平。因此研究AIS在渔船上的应用问题显得尤为重要。

2 AIS介绍

AIS全称为Automatic Identi fi cation System，中文为自动识别系统，是一种自动进行船对岸台和船对船识别的融合现代技术的航海设备[1]。高守军介绍了AIS的发展过程，从20世纪90年代初欧美等国就致力于AIS的研究和试验，最早采用的通信方法是VHF DSC技术，该技术于1996年IMO（国际海事组织）航行分委会42次会议上获得审议通过，并简称为AIS，并于1997年43次会议上通过了《关于全球船载自动识别系统（AIS）性能标准的建议案》，中国海运界2000年组织专家学者研讨AIS事宜，并编写了“国际航标信息”杂志AIS专利，2001年，大连海大航运科技有限公司开发出新一代具有自主知识产权的《船用AIS导航系统》，至此，打开AIS在中国渔业上应用与研究的大门[7]。

IMO规定了AIS的基本功能，避免碰撞、获取船舶与载物信息、加强对船舶的交通管理。但在国内AIS的建设过程中，辅助完善了诸如识别船舶、帮助跟踪目标、简化和促进信息交流、为避碰提供辅助信息、减少口头强制船舶报告等功能[4]。

2.1 AIS优点

AIS的使用，很大程度上提高了渔业安全，据统计，2000年至2011年，全国共发生海难事故5875起，死亡、失踪5588人，直接经济损失近10亿元，而自从2010年中国海事局颁布规定要求中国籍沿海、内河航行机动船舶（除渔船、公务舰艇、体育运动船艇及军用船舶外）须安装符合要求的AIS系统后，以浙江省为例，一年内渔船与商船碰撞事故同比下降了39.6%，社会效益和经济效益明显。

孙蕊等人就北斗卫星导航系统在渔船生产发展保障系统、渔业生产服务系统以及渔业生产检测管理系统中的作用展开论述，阐述了现代化技术在渔业中不可替代的优势[12]。

叶聿淼等人以AIS在舟山渔船中的应用为例，指出AIS系统主要应用于4个方面：导航、碰撞预警、交通流监管、船舶沟通。AIS的应用加强了船与船的沟通，有效减少了碰撞事故；加强了船与岸的沟通，提高了岸上机构对附近海域船舶的监管力度，自动接发信息，自动识别还减少了操作人员的工作强度。AIS还具有良好的抗扰性能，能适应海上复杂多变的环境。总之AIS是渔民和渔业的好帮手[2]。龚进交等人也指出了AIS的避碰功能不仅降低了渔船碰撞事故，还提高了海上交通运输安全[13]。不仅如此，Juneau在讨论如何利用AIS最大化海事安全和环境保护时，重点描述了AIS在减少海洋环境污染方面的重大意义，海上事故常常伴随着燃料泄露以及其他各种污染物，AIS的合理利用有效地减少了海上事故的发生次数，从而从根源上减少了海上环境污染，这无疑是治理海上环境污染的利器[10]。

刘兴龙等人从渔业捕捞中的渔网问题出发，设计了一款渔网定位仪，该定位仪能与船载AIS系统互联，实现渔网的跟踪和商船避险功能，提高了渔业生产和渔船安全救助能力，进一步开发出AIS系统的功能[14]。

AIS的使用，也加强了岸上对附近海域船舶的监管力度。传统监管方法为利用海事巡检船定时沿航线巡逻，进而实现海上搜寻和救援工作。然而因海洋渔业作业场所离岸较远、气候及海况复杂，发生事故后救援难度大，海上救援一直是亟待解决的难题。而AIS的使用，可实现对渔船实时船位监测、动态管理，有利于提高渔船管理和安全生产现代化水平，提高海上救援力度，进一步保障渔民利益。

2.2 AIS缺点

AIS的推广使用，在带来方便的同时，又由于监管不当等诸多因素带来不便，上海海事局的章剑虽早于2006年就在国际AIS装船要求的基础上进行改进，提出一系列适合国内行情的船用AIS设备的安装和检验要求[8]，然而当时并未建立相关的法律法规，因此所提的建议虽然很完善，但执行力度却不大，AIS在使用过程中仍不可避免的出现了很多问题。

首先就渔船对AIS的配置率而言，因早期AIS设备昂贵，再加上部分渔民盲目自信，认为不安装也不会出现危险，而且又无相关法律法规约束等原因，全国整体60马力以上海洋捕捞机动渔船的AIS设备配置率仅为70%，不甚理想，更别提小渔船的配置率。不仅如此，已安装的AIS也出现了很多问题，如早期的AIS功能不完善等。胡波华将AIS在渔船上应用的问题归为三类：①管理中存在的问题，主要包括渔船转卖常见，但是信息未做到及时更新，从而导致AIS信息与实际不符，以及AIS对操作人员技术要求较高，但无线电管理机关工作人员大都是兼职，也未对操作人员进行过技能培训，岸台工作人员责任感和使命感不足，从而导致未能发挥AIS的最大价值。②使用中存在的问题，渔船作业区域集中，可能存在AIS在一段时间内连续报警，造成误报警假象，长此以往值班人员在面临真正危险的时候变得麻木不仁，无法正确识别危险，大量信号在同一个区域出现也可能造成AIS通信道路阻塞，个别渔民因为对连续报警感到厌烦，从而关闭AIS系统，从而导致AIS系统的利用率低。③AIS设备本身存在的问题。主要为AIS渔船和商船的兼容性较差，当渔船和商船相遇时，无法及时通信，从而有可能导致碰撞事故，其次AIS设备对用户的要求太高，AIS的操作界面是全英的，而大多数的渔民文化水平都不太高，因此无法发挥出AIS系统的最大利用价值[1]。

叶聿淼等人以AIS在舟山渔船中的应用为例，从原理上阐述了AIS在渔船应用中存在的问题，首先还是很多渔民未真正接受AIS系统，形式化问题过于严重，渔民安装AIS成了应付海事或渔业部门检查的一个摆设，其次AIS系统不完善，为节约成本，目前使用最多的是B类AIS设备，其性能与A类AIS系统相比有较大差距，功能上本身就存在缺陷，如发送信息速度慢，不发送预计抵达目的港的时间，不发送船舶的航行状态，不发送安全电文，不发送船舶的转向率，不发送船舶的静态吃水等，AIS提供的信息也不能完全满足VTS的需要[2]。

楼于海等人介绍了一起因AIS信息被忽略而导致的事故，该事故证实AIS存在信息过多易被值班室驾驶员忽略的缺点。得出尽管AIS能提供许多信息，但还需要人工参与和监控的结论，这样才能将这些先进的导航设备应用的尽善尽美。此事故表明对驾驶员等渔业工作者进行培训是很有必要的，也从侧面表明AIS接收数据过多，需要尽快找到好的处理方法[15]。

近几年渔业部门的统计结果显示，除上述问题外，AIS在使用过程中还存在无专业通信网设备维修人员，一旦设备出现故障，只能通知厂家来维修，耗时又耗力；个别地区的AIS设备已达使用年限，老化严重，缺乏巡检和设备更新，影响安全应急终端通讯质量；由于商船与渔船吨位相差较大，一旦发生碰撞，往往导致渔船沉没，渔民群死群伤，而小型渔船设施简陋，很少配备自动识别系统，因此不能及时发现周边商船并采取避让措施，而且渔船和商船通信设备不匹配，缺少互联互通的通信手段，在紧急情况下难以掌握对方操纵意图和周边船舶动态，因此小型渔船的安全问题格外严重，亟需解决。

3 改进措施

针对AIS使用中存在的上诉问题，胡波华指出应宣传AIS设备在渔业上的重要性，使渔民尽可能的接受并安装、建立AIS相关法律法规，健全管理机制，使得AIS从安装到使用都有法可依、设专门岗位和人员，工作人员要经过严格的培训、完善AIS设备等措施[1]。叶聿淼等人则从渔民角度出发，指出应尽早汉化AIS系统的操作界面，同时增加手写输入以及听写等功能[2]。田海潮则从安全角度，指出应定期检查AIS设备的产品证书、外观和供电系统，以减少AIS的故障发生[5]。

针对AIS配置率不高的问题，我国已做出行动，国务院下达了《国务院办公厅关于加强渔业安全生产工作的通知》（国办发[2008]113号）、《国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知》（国发[2010]23号）等多个文件推进“平安渔业”的建设，提出了“海洋渔船自动识别系统（AIS）项目”，为全国60马力以上海洋捕捞机动渔船配备AIS船载设备，而且经过多年的发展，单套AIS设备的价格已成功的降至3500元以下，已完善的具备了导航、避碰、海域监视、船队管理、气象信息服务、航行警告等功能，同时AIS设备的花销相比于渔船其他装备而言，所占比重已经很小，在大多数渔民可接受范围内，这为提高AIS设备的配置率提供了条件。

针对AIS设备本身存在的性能缺陷问题，AIS系统诞生于20世纪90年代，如今经过多年发展，技术已经比较成熟，系统结构稳定、可靠，并形成了完备的AIS技术标准体系和安装规定以及操作指南等，从研制、调试、生产到维护都有能力，产品性能也更加贴近用户。

针对渔业作业区域集中，AIS设备频繁报警的问题，国内外对AIS数据的解读做了很多工作，张新定等人和张颖分别从通信系统软件设计和接口数据方面详细的介绍了其工作原理。张新定从AIS的功能结构、通信技术、软件实现三个方面展开详细描述了AIS的通信功能，AIS通信系统软件是AIS的核心，只有研究透彻才能发挥出AIS的最大功能[6]。张颖在对AIS接口研究之后，设计了一款RS422-RS232接口转换电路，在硬件上实现了AIS与计算机的通信，又利用VB编程，实现AIS的信息解读[3]。Iwao FUJINO等人，通过矢量化处理AIS数据，并将主题模型用于AIS数据中，从而提取船只航线，该方法所采用的VQL和LDA算法都属于无监督学习算法，因此可在没有任何预先训练数据或信息的情况下进行船只航线提取[9]。LI Yong-pan，等人基于AIS数据，提出了时间分割方法和聚类算法来识别多船相遇情况，可以灵活的调整参数来识别船舶在特定水域中相遇的次数和遭遇的持续时间。该研究可有效避免多船相遇产生的碰撞问题，减少事故次数[11]。

针对小型渔船的安全问题，陈榕魁设计了一款基于便携式AIS设备的小型渔船救助系统，有效解决了小型渔船动力不足难以安装AIS系统问题，为小型船舶海上航行提供了安全保障。

4 关于AIS的展望

随着国家对渔业的重视程度不断增加，AIS必将继续大力推广，大范围的运用到渔业信息化建设中，AIS系统的功能已经足够完善和稳定，适合渔民应用，不够完善之处在于还是无法较好的处理渔业作业区域集中的问题，虽然多篇论文提出多种有关AIS数据处理的算法，但还都未取得实际效果，未应用到现实中，目前采用最多的自动报警算法还是最简单的近距离报警，一旦船与船的距离超过设定阈值，则报警，文中也分析了该方法存在漏洞，容易削弱人的警惕意识，无法精准识别真正危险，因此后期AIS的发展，预测会将重点放在于此。如今处于大数据时代，各种新型算法倍出，学科之间的界线也逐渐模糊，相信未来不久，AIS将解决这一难题，更好的为渔民服务。