一、全球海上遇险与安全系统简介

(一)全球海上遇险与安全系统的发展及实施

全球海上遇险与安全系统是国际海事组织为改善全球海上遇险与安全通信所建立的一种融合多种通信技术和方式的通信系统。该系统采用先进的通信技术,取代了以人工莫尔斯( Morse)电报为基础的旧的海上遇险与安全通信系统。该系统的全面实施,不仅提高了海上遇险和安全通信的可靠性,而且为船舶提供了形式多样、高质量的常规通信方式。GMDSS的实施是海上无线电通信的一次革命。

1914年,全球各海运国家首次制定《国际海上人命安全公约》,第一次对船舶无线电通信提出强制要求。规定以500 kHz作为遇险通信和常规呼叫频率,每条船舶应分配有固定的“无线电呼号”,建立无线电报务员的值班制度,船舶在航行期间,对规定的遇险和呼叫频率值守，以保证对遇险呼叫及时应答。同时要求船舶应配备由蓄电池供电的应急无线电收发信机。1948年,《国际海上人命安全公约》又规定将2182 kHz 作为无线电话遇险通信频率。这些规定标志着海上遇险与安全系统开始逐步建立。

早期建立的“海上遇险与安全系统"的指导思想是以海上搜救力量为中心的,虽然在保障海上人命和财产安全方面成效显著,但是由于受到当时技术发展水平的限制,系统存在着很大的局限性,主要表现为通信覆盖范围有限、通信手段单一,建立通信困难,信号容易被干扰、通信质量差、信息容量小,通信效率低,系统自动化程度低,需要专业报务人员人工操作和值守、遇险通信与搜救网络通信不及时.搜救效率低下等。

随着航运经济的高速发展以及现代化通信技术的不断研究,构建新的海上遇险与安全系统、更好地保障海上人命和财产安全越来越受到航运人员、相关国际组织的关注。1988年IMO召开缔约国外交大会,通过了《1974年国际海上人命安全公约》修正案。根据该修正案,CMDSS于1992年2月1日开始实施,并经过7年的过渡于1999年2月1日全面实施。在实施过程中,其他国际组织给予了积极配合,例如:国际电信联盟(International TelecommunicationUnion ,ITU)及时调整了无线电通信频率的划分,国际电工委员会( International ElectrotechnicalCommission,IEC)适时颁布了GMDSS相关设备性能和技术标准,这些工作都为GMDSS的顺利实施提供了必要的技术支持。

经过各方面的努力,一个崭新的海上无线电通信系统诞生了。《1974年国际海上人命安全公约》修正案对GMDSS的基本要求可以概括如下:

(1)在全球建立海上搜救协调中心( Maritime Rescue Coordination Center ,MRCC,有些资料也称之为RCC),能够对船舶发出的遇险报警迅速做出反应,协调组织岸上和海上资源开展搜救工作。

( 2)向海上航行的船舶播发海上安全信息(Maritime Safety Information , MSI)。( 3 )GMDSS能够在全球绝大多数可航水域内实现可靠的无线电通信。

(4)系统运行高效率,高可靠性、设备实现微机控制、可自动化操作。

(二)GMDSS复审与现代化

到了2008年,CMDSS实施已有二十余年。二十多年间,全球电子通信和信息技术飞速发展,海上通信陆续出现了一些新技术,新设备。新技术的引入大力推进了海上安全,保安和海洋环境保护等工作的开展。主要基于20世纪末模拟通信技术的GMDSS已难以满足当今数字化航海和安全业务的发展需求,难以适应以E-Navigation为代表的海上信息化发展大方向。2008年 IMO在无线电通信搜救分委会( Sub-Committee on Radiocommunications , Search andRescue ,COMSAR)第12次会议(COMSAR 12)上首次提出了GMDSS复审与现代化的战略计划,适时开展了新的工作计划项目。有关复审和现代化的内容,本章后面陆续还有进一步的介绍。

2008年COMSAR 12的议题15对GMDSS进行了回顾,表示GMDSS已不具备先进性,提出有必要对GMDSS进行复审。复审工作的提出标志着IMO针对GMDSS进一步发展开始展开研究。半年后的COMSAR 13进一步指出,应有一个系统的并持续进行的复审计划,以确保GMDSS能够保持技术敏锐度。2012年的COMSAR 16提交了GMDSS复审工作范围和工作计划的最终报告,将GMDSS复审分为高级复审( High-level review)和详细复审( Detailed review )两个阶段。高级复审是对SOLAS公约(特别是第Ⅳ章)以及其他相关的决议,通函等进行全面的审议和修订;详细复审是对目前GMDSS所使用的具体设备和业务进行评估,复审工作已于2015年完成。2016年开始拟定现代化工作计划,2018年海事安全委员会( Maritime SafelyCommittee , MSC)第99次会议(MSC 99)和航行,通信与搜救分委会( Sub-Committee on Naviga-tion ,Communication ， Search and Rescue ,NCSR)第5次会议(NCSR 5)批准了GMDSS现代化工作计划。

截止到当前,GMDSS现代化工作一直在持续进行。通过现代化, GMDSS将使用更先进的通信系统,同时淘汰落后系统的配备。NCSR目标在2021年完成CMDSS现代化方案,提交海安会,进而力保在2024年能够生效。

二、GMDSS功能

GMDSS 以岸基为中心,陆地上负责搜索和营救的主管部门和遇险船舶附近的其他船舶共同参与;一旦有海上紧急情况发生,系统将能够迅速地报警和接警,使相关单位快速做出反应、协同行动,实施迅速有效的搜索与营救工作。

系统不仅能在遇险事件发生时进行报警,及时提供遇险事件发生后的搜救和协调通信,而且还能提供紧急和安全通信,播发航行警告、气象警告.气象预报等海上安全信息,最大限度地避免海难事故的发生。

GMDSS确保系统中的每一艘船舶无论航行于世界任何海域,都能够获得保障其自身和附近其他船舶安全的通信能力。

(一)报警(Alerting)

遇险报警是指快速有效地将遇险事件报告给能够提供救援的单元,一般报告给搜救协调中心或遇险现场附近的船舶。RCC一般是通过海岸电台或陆地地球站接收遇险报警, RCC会将报警信息转发给相应的搜救机构或遇险现场周围的船舶。通常情况下,遇险报警包括遇险船舶的标识信息,船位、遇险性质和遇险位置获取的时间等信息。

GMDSS中的遇险报警可以在三个方向上进行,即船到岸方向,船到船方向、岸到船方向。遇险报警可以通过卫星系统或地面系统进行发送,最初的报警是由船舶向岸上发送的报警,这就形成了船到岸的报警;如果是使用VHF ,MF和HF DSC 设备,这时在 DSC无线电波覆盖范围内的遇险现场周围的船舶通过DSC值守机接收到报警,这就是船对船的报警;岸到船方向的遇险报警是指岸上有关单位把遇险报警信息转发给搜救船舶或者遇险船舶附近的其他船舶。

遇险报警通常都是人工发送,遇险收妥也是人工进行收妥。只有船舶下沉,由自浮式紧急无线电示位标( Emergency Position Indicating Radio Beacon,EPIRB)发送的报警才是自动报警。

搜救协调中心向遇险现场周围船舶进行的遇险转发,以卫星系统和地面系统两种形式发送,无论哪种形式,为了将遇险险情发送给遇险船周围的船舶,并避免大量无关船舶因收到报警信号而影响正常工作,这时可以采用区域呼叫( Area Call)的形式进行。遇险船周围的船舶收到遇险险情的转发,应主动与相关 MRCC建立通信,加入搜救协调通信中。

(二)搜救协调通信(SAR Coordinating Communication )

在遇险报警之后的搜救行动中,参与搜救(Search and Rescue ,SAR)行动的船舶和飞行器之间需要建立必要的通信,包括MRCC与现场协调员的(On Scene Coordinator , OSC)之间的通信,这就是搜救协调通信。

RCC是指在搜救区域内,负责有效组织搜救行动和协调搜救行动的单元。OSC是指在特定区域内,指定负责协调搜救行动的移动单元的负责人。

搜救协调通信的通信方式可以是无线电话,也可以是无线电传,或者同时使用;使用的通信设备可以是地面通信设备,也可以是卫星通信设备,根据船舶的具体配备进行决定。

(三)现场通信(On Scene Communication )

现场通信是遇险船和能够提供救援或可救助幸存者的救助单元之间的通信。现场通信一般使用无线电话或无线电传在VHF、MF波段的遇险安全频率上进行。如果飞行器也参与现场通信,飞行器需具备在3 023 k Hz,4 125 k Hz或5 680 k Hz.等频率上的通信能力,另外飞行器也可以配备可在2 182 kHz和 156.8 MHz等频率上进行通信的设备。

(四)寻位(Locating )

现场寻位是指在救助现场寻找遇险船、救生艇筏、幸存者。遇险情况下,船舶位置一般由卫星系统或地面系统的报警设备发出,接收到信息的有关单位可以直接或通过分析得出遇险船舶的具体位置,这是GMDSS的定位功能。

但是由于种种原因,得到的位置信息与遇险船.救生艇筏或幸存者的准确位置有一定的误差,在搜救过程中为了尽快发现遇险船或幸存者,系统提供了搜救寻位功能。GMDSS中寻位功能是由遇险船配备的9GHz搜救雷达应答器( Search and Rescue Transponder ,SART)或AIS搜救发射器(AIS Search and Rescue Transmitter ,AIS-SART)来完成。

(五)安全信息的播发(Promulgation of Maritime Safety Information)

海上安全信息是指航行警告,气象警告和气象预报等有助于海上船舶航行安全的信息。在GMDSS中,为了保证航行安全,主要使用NAVTEX系统和ECC系统实现海上安全信息的播发。

(六)常规无线电通信(General Radiocommunications )

常规无线电通信是船舶通过无线电进行的除遇险、紧急和安全通信以外的业务和公众通信。常规通信在2020年 SOLAS修正草案中定义发生了变化,定义为:“常规通信为除遇险﹑紧急和安全通信以外的通信。”不再强调公众通信。船舶常规通信有关船舶管理和营运,影响到船舶安全,常规无线电通信经由卫星通信系统和地面通信系统在国际电信联盟规定的频段内进行。

(七)驾驶台与驾驶台通信(Bridge to Bridge Communications)

驾驶台与驾驶台通信是指在船舶通常的驾驶位置上,为了航行安全,尤其是在港口内或狭水道等狭窄水域进行的无线电话通信,一般通过驾驶台的VHF 无线电话进行。

三、GMDSS组成

GMDSS按照通信路由可简单地划分为两部分,分别是卫星通信系统和地面通信系统。按照系统可实现的功能可分为四个分系统,分别是卫星通信系统、地面通信系统、定位和寻位系统和海上安全信息播发系统。本节按照功能不同的四个分系统进行介绍。GMDSS的构成如图3-2-1所示。

(一)卫星通信系统

在GMDSS现代化之前,仅有一个卫星通信系统得到了IMO 的认可,即通过位于静止轨道卫星转发通信的国际海事移动卫星通信( International Maritime Satellite , nmarsat )系统。2018年5月,MSC 99又进一步认可美国依星系统提供GMDSS服务。因此,在GMDSS现代化进程中 IMO对卫星通信系统进行了重新定义,统称为“GMDSS中,经认可的移动卫星业务”。In-marsat系统当前使用的卫星包括三代星( Inmarsat - 3,l-3)和四代星( Inmarsat -4,1-4)星,覆盖除南,北极之外的地球上的所有区域,能够提供多种通信服务,承担了目前海上绝大部分的通信业务,是GMDSS 中一个非常重要的组成部分。钺星系统使用了66颗相互连接的低导轨卫星,实现了全球覆盖。

(二)地面无线电通信系统

地面无线电通信系统是指使用MF/HF/VHF收发设备及其终端完成遇险报警﹑搜救协调通信,现场通信及常规通信的无线电系统。其主要由MF/HF无线电设备和VHF无线电设备组成。

(三)定位和寻位系统

该系统包括紧急无线电示位标和Radar-SART、 AIS-SART两种类型的搜寻定位装置。其作用是当船舶遇到紧急情况时,能够提供遇险船舶及幸存者的确切位置,并引导搜救船舶和飞机尽快发现遇险船舶及幸存者。

为EPIRB提供定位业务的是国际搜救卫星(COSPAS-SARSAT,C-S)系统,与Radar-SART、AIS-SART构成搜寻子系统的分别是船载X波段雷达和船载AIS接收机。

(四)海上安全信息播发系统

海上安全信息播发系统的主要任务是及时有效地向船舶提供有关海上航行安全信息，GMDSS中主要由NAVTEX系统和安全网( SafetyNET')两大部分组成。

1.NAVTEX系统

NAVTEX系统使用窄带直接印字电报设备以前向纠错方式( Forward Error Corrective,FEC)在518 kHz,490 kHz和4 209.5 kHz等国际分配的频率上发送航行警告、气象警告、气象预报及其他有关海上安全信息。除了上述国际分配的频率外, NAVTEX还有国内频率,例如中国采用486 kHz,日本采用424 kHz播发海上安全信息。NAVTEX系统播发的海上安全信息主要覆盖了A1、A2海区。海区的概念见本节后面的详述。

2.安全网

增强群呼业务(Enhanced Group Call ,EGC)是Inmarsat -C的一个分系统,主要开放了安全网( SafetyNET)和船队网( FleetNET)两种广播业务。安全网业务是通过Inmarsat 卫星向固定海域.临时定义的船舶群或无选择地向所有船舶提供卫星广播业务。它扩展了MSI播发的覆盖范围。在NAVTEX播发台覆盖不到的远洋区域,以及没有能力建立NAVTEX播发台的近海区域或者由于船舶密度太低而不便于开放NAVTEX业务的近海区域,船舶只要配备Inmarsat系统的相关接收设备,就同样能接收到MSI;船队网业务主要向预定船舶或所有船舶提供公众和商业广播服务。

3.其他辅助系统

为了保障海上人命安全,国际海事组织积极鼓励沿海国海事主管部门通过各种方式向海上在航船只播发MSI,例如高频无线电传、气象传真图,民用调频调幅广播等。这些虽然不是GMDSS所定义的MSI播发的强制手段,但却是对GMDSS的有益补充。

4.GMDSS未来MSI 的接收

Inmarsat FB系统的SafetyNet Ⅱ业务和依星系统中SafetyCast_业务也计划提供海上安全信息的接收功能,未来会应用到GMDSS中;地面通信中的MF 、HF波段的NAVDAT业务,正处在验证阶段,可以提供中,远距离的海上安全信息播发业务,其中MF波段,使用500 kHz上进行安全信息的播发,信息的形式不仅包含安全报文,还有气象传真图等,将来会是NAVTEX业务的补充或替代。

四、GMDSS 船舶设备配备要求(一)设备配备原则

1.设备配备的依据

GMDSS船舶通信设备配备的是根据船舶航行的海区,而不再是船舶的吨位。GMDSS海区是根据无线电通信系统覆盖区域进行定义的。

2.海区

GMDSS海区是按照海岸电台使用的各频段无线电波覆盖区域以及各卫星系统的卫星覆盖区域定义的。根据上面的原则,将世界海区定义为A1、A2、A3和A4四个海区。

Al海区:至少由一个具有连续有效数字选择性呼叫报警能力的甚高频海岸电台无线电话覆盖的区域,该区域由缔约国政府规定。通常认为是距离上述定义中海岸电台25 n mile 以内的范围。

A2海区:除A1海区以外,至少由一个具有连续有效 DSC报警能力的中频海岸电台无线电话覆盖的区域,该区域由缔约国政府规定。通常认为是距离上述定义中海岸电台100 ~-150 n mile以内的范围。

A3海区:除A1、A2海区外,具有连续有效报警能力的Inmarsat 静止卫星所覆盖的区域，覆盖范围为地球76°N~76°S。由于Inmarsat移动地球站一般满足5°仰角才能正常工作,有时人们也模糊地统称南北纬70°以内,未被MF和 VHF业务覆盖的区域为A3区。目前,钺星等新的卫星系统已经或者将被认可作为GMDSS业务提供方。待SOLAS公约被正式修正后,A3海区将被定义为“被认可的卫星系统覆盖的区域”。届时,其区域也将不再局限于南北纬76°之内了。

在2020年 SOLAS公约修正案相关提案中A3海区的定义已重新定义为:除A1、A2海区外,船舶地球站提供的经认定的移动卫星业务所覆盖的区域,在该区域内具有连续有效报警能力。

A4海区:除A1,A2,A3海区以外的区域。

这里讲的海岸电台,必须是海事管理机关指定的、履行遇险值守职责的海岸电台,而不是指一般的商业或者业务海岸电台。GMDSS海区划分示意图如图3-2-2所示。

3.设备配备原则

GMDSS按船舶航行的海区进行设备配备,基本原则是:

(1)每条船配备至少两套相互独立、能完成遇险报警功能的无线电设备。

(2)除上述条件外,可以配备能完成―种以上功能的一种无线电设备,也可以配备由一种以上的无线电设备组合而成的无线电设备。

( 3)设备操作简单、方便可靠,并可实现无人值守。

(4)救生用无线电设备的配备以现场通信为出发点,并配备寻位设备,以便与救助的船舶和飞机配合,确定救生艇筏的位置并予以救助。

(二)设备具体配备

GMDSS 设备的配备分为基本配备和附加设备两部分。基本配备是指任何履约船舶都必须配备的设备;而附加设备是指在基本配备的基础上,根据具体船舶具体航行的海区内增加配备的设备。

1.基本配备

( 1 )一台甚高频无线电话设备。要求其能在CH70收发DSC信息,并能从船舶通常的驾驶位置,在CH70起动遇险报警并发射;同时还要求能在06、13和16信道上进行无线电通信。

( 2)一台能在VHF 70信道上保持连续 DSC值班的无线电装置,该装置可以与前项所要求的功能分开或组合。

(3)一台工作在9GHz频带上的SART或一台AIS SART。要求将其安装在便于取用的位置。客船及500总吨及以上的货船每船至少配备2台,未满500总吨的货船可配备Ⅰ台,同时允许船舶和救生艇筏兼用。

(4)可在船舶整个航行过程中,接收 MSI和搜救相关信息的接收机。在提供了NAVTEX业务的A1、A2海区,船舶可配备NAVTEX接收机;在超出Al、A2海区的区域和没有提供NAVTEX_业务的区域可以配备ECC接收机,ECC接收机可以是独立的设备,也可以与其他通信设备进行结合。

(5)一台紧急无线电示位标(EPIRB)。要求将其安装在便于取用的位置;能够人工释放并可单人携带到救生艇筏;如果船舶下沉,能够自动释放,自动启动;可以人工启动。

(6)一台能够进行常规通信的无线电设备,同时具备发送和接收功能,具体根据船舶航行的海区配备。

2.附加设备

GMDSS对航行在不同海区的船舶分别配备了不同的附加设备,具体如表3-2-1所示。

五、GMDSS通信设备维修要求

船舶按照SOLAS公约要求配备的GMDSS设备,应确保可靠实现GMDSS的各项功能。船载GMDSS设备只有全面履行遇险﹑紧急、安全和常规等通信功能,船舶才能适航。船舶配备的每一种通信设备均应配有相应的技术资料,包括操作和维修手册等;同时还应配有主管机关认可的适合船上使用的维护工具、备件和测试设备等。GMDSS中,为保证海上航行船舶GMDSS设备的可用性,SOLAS公约提供了三种确保海上通信可靠性方案,分别是:双套设备( Duplication of Equipment , DOE)、岸上维修( Shore-based Maintenance , SBM)和海上电子维修( At-sea Electronic Maintenance , ASM )。

航行在Al和A2海区的船舶,可在三种方案中任选一种或其组合。航行在A3和A4海区的船舶,可在三种方案中至少任选两种的组合。实际中,航行于Al和A2海区的船舶多采用双套设备;航行于A3和A4海区的船舶多采用双套设备和岸上维修相结合的方案。

岸上维修是指船舶靠泊后,由主管机关认可的陆上维修部门对故障设备进行检测与维修，并提供必要的技术支持。海上维修是指船上配备具有维修资格的无线电操作员,利用船上的测试,维修仪器及备件对设备进行维修。双套设备是根据船舶航行区域增配相应的设备,以达到双配套设备的要求。按IMO要求,GMDSS双套设备的配备方案如下:

( 1 )VHF无线电设备双套:第一台设备(Main Equipment)需具备VHF无线电话终端、DSC终端和VHF值守机;第二台设备( Duplicated Equipment)只需具备VHF无线电话终端和DSC终端即可满足要求,不再需要重复VHF值守机功能。

( 2 )MF/HF无线电设备与船舶地球站双套方案①:MF/HF 无线电设备2台,第一台设备需具备单边带无线电话终端, DSC终端、NBDP终端和MF/HF DSC值守机;第二台设备只需具备单边带无线电话和 DSC终端,不再需要 NBDP终端和 MF/HF DSC值守机功能。

( 3 )MF/HF无线电设备与船舶地球站双套方案②:MF/HF无线电设备1台需具备单边带无线电话终端、DSC终端,NBDP终端和MF/HF DSC值守机和船舶地球站1台,可提供经认可的卫星移动业务(如 Inmarsat一C船站)。

在实际工作中,很多船舶越来越趋向于安装一套通信费用较为低廉卫星通信系统用作日常通信,例如V-sat设备、GX等,然后再安装一套GMDSS设备用于履约。