无线网络在长江内河船舶上的应用

一、背景

2000年11月27日到12月6日国际海事组织(IMO)航行安全技术分委会举行第73次

会议明确配置时间表对于航行于内河通航水域的运输船舶，中国海事局亦于2010年颁布

AIS船台设备配置时间，对航行于长江干线、珠江干线、京杭运河及黄浦江的客船、货船提

出设备配置时间要求。其中，到2011年7月1日前，要求航行于长江干线、珠江干线、京

杭运河及黄浦江的100至500总吨的客船，航行于长江干线、珠江干线、京杭运河及黄浦

江的100总吨至1 000总吨所有船舶应配置AIS船台设备。为适应管理和船舶用户的需求，

必须在内河航道沿线建设VHF（甚高频）和AIS基站，还须要求船舶配备相应的终端。由

于VHF在陆地的通信距离只有几十公里，并且受到沿岸地形和建筑物遮挡的影响较大，要

进行航道的全覆盖，就要建设大量的岸台和通信链路，岸基系统的建设和运行、维护需

要投入巨大财力。以中国长江航道为例，要覆盖所有高等级航道，需要建设VHF基站110

多座，每年投入巨大的人力和财力进行维护。同时，由于AIS系统存在着设备天线安装必

须固定、不能发送短信息和不具备语音通话等固有缺陷，不能满足复杂信息传递和智能监管

的需要。

二、现状及需求

另一方面，公共无线网络的覆盖日益完善，中国移动、中国联通和中国电信的网络

（2G/3G）已覆盖主要的内河航路，在长江等主要水道实现了全覆盖 。CDMA/GPRS等标

准的网络终端设备具备报警和收发短信功能，尤其具备GPS定位功能的3G手机的迅速普

及给内河船舶的监管带来很大方便。GPS+CDMA/GPRS船舶导航系统的应用系统也日益完

善，交通运输部下发了《国内航行船舶船载电子海图系统和自动识别系统设备管理规定》等

文件，要求中国国内（包括内河）航行的船舶配备电子海（江）图系统和自动识别系统。国

家标准《卫星导航船舶监管信息系统》（第1部分：系统组成与功能定义；第2部分：系

统信息交换协议，第3部分：船载终端技术要求）已于2011年12月1日起执行 。随着内

河AIS系统建成投入使用，AIS的安装将会逐渐普及。但是，由于内河船舶种类较为复杂，

许多小型船舶也会因船上供电等原因难以安装AIS终端，探讨一种基于公网，以手机为平

台的多功能终端将是AIS的必要补充。综上，可以得出以下结论：

1. 内河船舶的运行和管理需要具备安全通信、自动识别和船舶跟踪、监管的系统；

2. 目前的VHF、AIS、GPS系统能够实现各自的功能，但建设成本和维护成本高，系统间

不能兼容，需要建设一个多功能的综合性船舶管理与信息服务系统；

3. 内河地处内陆，公共无线网络覆盖面广、运行稳定，运营商有专业的建设和维护队伍能

够为内河船舶管理与服务系统提供网络平台。

三、相关单位提出的应用系统及技术

基于公网的内河船舶管理与服务系统设计内河船舶管理与服务系统（I nl and

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

（VTS）以及AIS等系统，而是在实现与现有VTS、AIS等系统融合的基础上，形成覆盖

流域水陆运输辐射区域，支持管理与信息服务的综合应用平台。

（一）I-VTMIS系统建设目标

系统的建设目标是：以公共无线网络为支撑，通过专用终端和后台系统的专业服务，实

现安全通信（VHF）、自动识别/避碰（AIS）、船舶跟踪、安全和管理信息发布、专业信息

服务等方面的功能，借助运营商的维护和服务队伍保证网络通畅，以专业信息服务提供商的

有偿服务补偿专业船舶终端的安装和使用。

（二）系统基本功能

系统将实现VHF、AIS和VTMS（Vesl Traffic Management Service）功能。具体如

下：

1. 安全通讯功能：船只之间或者被监管船只和陆上监管中心之间都可以使用双向语音通信，

管理机构可随时向各被监管船只发送指令或信息，并接收由被监管船只发来的信息；

2. 自动识别功能：在一定范围内的船舶能够像AIS那样互发基本信息，识别对方的身份和

动态，在江、海船交汇处可以实现与AIS终端的信息交换；

3. 避碰功能：设定阈值后，当周围船舶距离和航向对本船造成威胁，或接近障碍物时，本

船会发出报警；

4. 实时位置监控功能：实时连续监控船舶航行状态，被监管船只的位置、速度和方向等信

息能够精确地显示在电子地图上，在监控中心与VTS信息进行融合能够对一定区域的所有

船只进行实时监管；

5. 水文气象信息预警：向船舶发送洪峰、台风和大雾等灾害天气的预警；

6. 紧急报警功能：当船舶遇到海盗、海难事故、急需修理等紧急情况时可以通过I-ECS向

控制中心发出求救信号，并上传定位数据。监控中心可以立即确定该船的方位，并自动搜索

离它最近的船舶，通知相应船舶前往营救，为求援工作提供便利；

7. 信息发布功能：可随时向被监管船只发布江湖潮汐气象和公司通知等信息；

8. 船舶轨迹回放功能：回放任意船舶，任意时间段内船舶在江湖上航行所经过的轨迹等；

9. 自动提醒功能：设定某一报警水域后，当被监管船只驶入该设定水域或接近障碍物时，

控制中心会向船舶发出报警；

10. 电子海（江）图更新服务：当船舶航行至有电子海（江）图更新区域时，自动推送最新

图；

11. 潮汐/水位信息服务：自动推送船舶航行区域的实时潮汐/ 水位信息，支持终端显示实际

水深；

12. 其他信息服务：用户可根据需要，定制内容服务商提供的物流、后勤等船舶或个人需要

的专业信息服务。

系统总体功能设计及实现方法系统总体上由内河船舶电子江图终端（Inland ECS，简称

I-ECS）、云计算群组服务器及中心数据库组成。

1．系统采用智能客户端+服务器结构I-ECS采用智能手机操作系统（Android、iOS、

WP7等），安装客户端软件，支持单工通话手柄（Push To Talk，PPT）、支持无线网络、

支持卫星定位系统（GPS或北斗），能够进行图形显示。服务器端采用云计算群组服务器

架构，按照内河管理区段分级管理。具备各种实时信息采集、分析、发送和管理的功能。中

心数据库系统采用分布式实时动态数据库结构，记录I-ECS、AIS等船舶基础数据和动态数

据，实时计算所需的群组数据，记录服务信息。应用客户端，船舶管理部门、船公司、信息

服务商、其他服务公司或个人等用户，根据业务需要定制相应的服务。

2. 自动识别功能的实现AIS系统是通过VHF的应答通讯实现船-船、船-岸识别和通。

I-ECS之间以及与AIS之间无法直接交换信息。而I-ECS与服务器、AIS与服务器之间都

能够进行信息交换，那么，我们通过服务器进行信息转发即可实现I-ECS与I-ECS，即，

通过船舶A和B都把信息发送给服务器，首先实现船-岸的信息交换，服务器再把A船舶的

信息发给B船舶，把B船舶的信息发给A，就实现了AIS的船-船信息交换功能。I-ECS与

AIS终端之间进行信息交换相对较为复杂。AIS基站接收到船舶的AIS信息，可以很方便地

转发给安装I-ECS的内河船舶，而AIS船舶要接收I-ECS的信息，就要经过服务器的处理，

通过AIS基站的 播发功能发送I-ECS船舶的信息。这一功能在河流入海口的AIS基站覆盖

区域内很容易实现，而一旦海船航行至没有AIS覆盖的区域，就难以识别周围的I-ECS船

舶。要解决这个问题，可以要求海船航行内陆航道时，安装便携式的I-ECS终端，或者通

过注册手机服务的方式简单替代I-ECS。

3. 安全通讯功能的实现为了实现避碰、调度指挥等集群呼叫功能，船舶的I-ECS需要实

现PTT功能。PTT业务是一种半双工业务，主叫用户按下PTT键即可讲话，被叫无需摘机

接客接听，主叫讲话完毕松开PTT键，即释放讲话权，其他用户通过按下PTT键获得讲话

权。在3G网络的支持下，可以实现PTT的单呼、组呼和组播在公共网络中PTT功能是在

特定的群组内实现的，而在内河船舶之间以及船-岸之间进行组呼，就要根据一定区域的船

舶动态情况随时进行动态分组，以便呼叫附近的船舶和岸上管理部门。