ระบบของเครื่อง AIS เป็นการสื่อสารแบบ 4S System คือ Ship-to-Ship and Ship-to-Shore identification and communication system (เรือกับเรือ และ เรือกับสถานีชายฝั่ง)

การทำงานของเครื่อง AIS – Automatic Identification System ที่ติดตั้งประจำเรือ

เครื่อง AIS เป็นระบบกระจายข่าวด้วยเทคโนโลยี่พื้นฐานของ SOTDMA – Self Organizing Time Division Multiple Access ซึ่งทำการส่งสัญญาณภายใต้คลื่นวิทยุย่าน VHF Maritime Band ที่มีขีดความสามารถในการส่งข้อมูลดิจิตอลต่าง ๆ ของเรือ เช่น ชื่อเรือ ตำแหน่งเรือในปัจจุบัน ทิศหัวเรือที่เดินทาง ขนาดของเรือ (ความยาว-ความกว้าง) ประเภทของเรือ ระดับกินน้ำลึกของเรือ และข้อมูลของสินค้าอันตรายที่บรรทุกอยู่ (ถ้ามี) จากเรือที่ติดตั้งเครื่อง AIS ไปยังสถานีชายฝั่งหรือเรืออื่นๆ ที่ติดตั้งเครื่อง AIS ที่อยู่ใกล้เคียง โดยทำการส่งข้อความทวนซ้ำมากกว่า 1,000 ครั้งต่อนาทีและจะอัพเดทข้อมูลที่รับเข้าจากเรือลำอื่นตลอดเวลา ระบบทำงานอัตโนมัติด้วยตนเอง ข้อมูลที่ถูกส่งออกจะไป สามารถเชื่อมต่อเพื่อให้ปรากฏเป็นภาพสัญลักษณ์บนจอเรดาร์ หรือบนเครื่องแผนที่อิเลคทรอนิกส์ ECS หรือ ECDIS ของเรือที่อยู่ใกล้เคียงได้ สัญลักษณ์นี้จะบอกให้เรือทุกลำที่อยู่ในรัศมีของคลื่นวิทยุ VHF ทราบตำบลที่อยู่และข้อมูลของเรือที่ติดตั้งเครื่อง AIS นั้นได้ตลอดเวลา เพื่อการติดตามเฝ้าดูและระวังมิให้เกิดอุบัติเหตุชนกันกรณีที่ใช้เส้นทางร่วมกัน หรือสวนทางกันเป็นต้น รวมทั้งเป็นการบอกข้อมูลให้กับสถานีชายฝั่งหรือสถานีควบคุมประจำท่าเรือที่ติดตั้งระบบ VTS เพื่อประกอบในการควบคุมการสัญจรของเรือในร่องน้ำ หรือเรือขณะเข้าออกจากท่าเทียบเรือ

เครื่อง AIS สามารถแสดงให้เห็นเรือที่เรดาร์ไม่สามารถรับได้ เนื่องจากถูกบังโดยภูเขา

อุปกรณ์ของเครื่อง AIS ประกอบด้วย ภาคต่าง ๆ คือ ภาครับส่งวิทยุ ( 2 x VHF radio data receiver, 1 x VHF radio data link transmitter, 1 x DSC Channel 70 receiver) และ ภาครับสัญญาณ GPS – Global Positioning System หรือระบบหาตำบลที่โดยดาวเทียม โดยภาครับส่งวิทยุและภาครับสัญญาณ GPS นี้จะอยู่ในเครื่องเดียวกัน ต่อเชื่อมกับระบบประมวลผลคอมพิวเตอร์ควบคุมหรือชุดแผงควบคุม ซึ่งจะเป็นตัวควบคุมการทำงานของระบบ อธิบายง่าย ๆ คือ เครื่อง GPS จะทำการส่งค่าพิกัดตำบลที่ แลต/ลอง (Latitude / Longitude) ให้กับภาคประมวลผลซึ่งจะรับค่านั้นมารวมกับข้อมูลต่าง ๆ ที่ได้โปรแกรมบันทึกไว้ในฐานข้อมูลเช่น ชื่อเรือ เลขหมายประจำเรือ MMSI หรือ Call-Sign ขนาดของเรือ สินค้าที่บรรทุก และทำการคำนวณหา ทิศของหัวเรือ เส้นทางเดินเรือ จากจุดที่ผ่านมาหรือข้อมูลที่เชื่อมต่อกับเครื่องช่วยในการเดินเรืออื่นๆ แล้วส่งข้อมูลให้กับภาคส่งวิทยุ VHF ทำการส่งกระจายข่าวรูปแบบดิจิตอล DDL - Digital data link ออกไปให้กับเรือที่ติดตั้งเครื่อง AIS ที่อยู่ภายในรัศมีของข่าย VHF โดยรอบ ในเวลาเดียวกันเครื่อง AIS สามารถรับข้อมูลอัตโนมัติจากเรืออื่น ๆ ที่ติดตั้งเครื่อง AIS และทำการแสดงค่าที่ได้รับนั้นบนจอภาพแผงควบคุมได้เช่นกัน ข้อมูลที่ได้รับสามารถเชื่อมต่อและส่งออกให้กับเครื่องแผนที่อิเลคทรอนิกส์ (ECS หรือ ECDIS) หรือเครื่องเรดาร์แบบ ARPA ของเรือเพื่อใช้งานวางแผนเดินเรือร่วมกับเครื่อง AIS นี้ได้ด้วย สำหรับพื้นที่ครอบคลุมในการส่งกระจายข่าวของเครื่อง AIS ของแต่ละลำจะอยู่ในรัศมีของระยะคลื่น VHF ซึ่งขึ้นอยู่กับความสูงของเสาอากาศ โดยปกติแล้วมีระยะครอบคลุมประมาณ 20 ไมล์ทะเลจากเครื่อง AIS

แสดงภาพจอของเครื่อง ECDIS ที่มีจุดของเป้า AIS ปรากฏบนจอภาพเมื่อเชื่อมต่อกับเครื่อง AIS

สรุปได้ว่าเรือทุกลำที่อยู่ในภายในบริเวณพื้นที่ข่ายวิทยุ VHF สามารถ Plot จุดเพื่อติดตามการเคลื่อนที่ของเรืออื่นๆ ใกล้เคียงได้จากเครื่อง ECS หรือ ECDIS และในกรณีที่เรือนั้นไม่ได้ติดตั้งเครื่อง ECS หรือ ECDIS ก็ยังสามารถติดตามได้จากจอภาพของเครื่องเรดาร์ได้ เครื่อง AIS สามารถรับข้อมูลพิกัดเที่ยงตรงจากเรือที่อยู่ใกล้เคียงหรือสถานีชายฝั่งแบบ DGPS – Differential Global Positioning System เพื่อปรับเพิ่มความถูกต้องของพิกัดให้แม่นยำยิ่งขึ้น

ภาพแสดงจอภาพของเครื่อง AIS ที่ติดตั้งประจำเรือ โดยมีจุดเป้าของ AIS ปรากฏบนจอภาพ

คลื่นความถี่ของ AIS ตามมาตรฐานของ ITU กำหนดให้ใช้คลื่นความถี่ 161.975 MHz (ช่อง 87B) สำหรับ AIS ช่องที่ 1 และ 162.025 MHz (ช่อง 88B) สำหรับ AIS ช่องที่ 2 และขณะนี้มีบางประเทศกำลังวางแผนที่จะพัฒนาระบบ AIS ให้ส่งผ่านเครือข่ายของดาวเทียม Inmarsat ในการรับส่งข้อมูลได้ด้วย

ระบบของ AIS ยังมีขีดความสามารถในการส่งข้อความสื่อสารในรูปแบบ Text Mode หรือตัวอักษรดิจิตอลได้มากถึง 80 ตัวอักษรในเวลาเดียวกัน ในขณะที่เครื่อง AIS ทำการรับส่งข้อมูลอัตโนมัตินั้น ตัวเครื่องเองไม่สามารถแสดงข้อความอะไรให้เห็นได้ จำเป็นต้องมีชุดแผงควบคุม (Keyboard Display Unit) ซึ่งเป็นอุปกรณ์มาตรฐานประจำเครื่องหรือติดตั้งเพิ่มเติมเครื่อง Computer พร้อมโปรแกรม AIS Viewer เพื่อดูข้อความและเป้า AIS ปรากฏบนแผนที่แบบร่างได้ เครื่อง AIS สามารถเชื่อมต่อโดยรับส่งข้อมูลตามรูปแบบมาตรฐาน NMEA-0183

สำหรับระบบ VTS (Vessel Traffic System) หรือระบบควบคุมการจราจรทางน้ำที่นิยมติดตั้งและใช้งานท่าเรือทั่วโลก เป็นเครื่องมือช่วยตรวจจับและเฝ้าติดตามการเคลื่อนที่ของเรือต่างๆ ที่อยู่ภายในบริเวณปฏิบัติการของท่าเรือ สามารถทำงานได้ตลอด 24 ชั่วโมงทั้งเวลากลางวันและกลางคืน ซึ่งในอดีตที่ผ่านมาต้องอาศัยเครื่องมือตรวจจับเป้าจาก เครื่องเรดาร์ (Radar ARPA) เครื่องวิทยุสอบฝ่าย (Direction Finder) หรือ เครื่องวิทยุติดตามตัว (Tracking Unit) ในการจับเป้าและแสดงบนจอภาพของระบบ VTS และต้องให้ผู้ควบคุมระบบ (Operator) สอบถามชื่อและรายละเอียดของเรือแต่ละลำเมื่อจับเป้านั้นได้บนจอภาพ เนื่องจากระบบพื้นฐานของเดิมยังเป็นการสื่อสารแบบอานาล๊อก (Analog) อยู่ และมีรัศมีทำการอยู่ในระยะจำกัดภายในระยะหวังผลทำการของเครื่องเรดาร์แต่ละเครื่องเท่านั้น เมื่อมีการนำเอาระบบ AIS – Automatic Identification System ที่เป็นแบบดิจิตอลมาใช้งานติดตั้งบนเรือ และนำระบบ AIS มาเชื่อมต่อเข้ากับระบบ VTS เดิมของท่าเรือ หรืออาจจัดตั้งเป็นสถานีลูกข่าย AIS Remote Site เพื่อส่งข้อมูลให้กับสถานีควบคุม VTS จะช่วยให้การตรวจสอบหรือค้นหาตำแหน่งของเรือที่ติดตั้งเครื่อง AIS ที่อยู่ในรัศมีของสัญญาณ VHF ที่ครอบคลุมมากขึ้น ด้วยการรายงานแบบอัตโนมัติ พร้อมชื่อและรายละเอียดของเรือปรากฏบนจอภาพโดยมิจำเป็นต้องสอบทวนถามทางข่ายวิทยุกับเรืออีกต่อไป เป็นการเพิ่มประสิทธิภาพของระบบ VTS เดิมที่ใช้เพียงเครื่องเรดาร์ในการสแกนหาตำแหน่งของเรือ และช่วยขจัดปัญหาการทำงานของเครื่องเรดาร์เมื่อเกิดสภาพอากาศแปรปรวนที่ไม่สามารถจับภาพได้อีกด้วย

เครื่อง AIS Base Station  สำหรับติดตั้งกับสถานีชายฝั่ง

ข้อมูลจากเครื่อง AIS ที่ออกกระจายข่าวส่งให้กับระบบ AIS Base Station ของสถานีชายฝั่งจะมีรายละเอียดสมบูรณ์ครบเหมือนกับข้อมูลที่ส่งให้กับเครื่อง ECDIS ของเรือทุกประการ เช่นข้อมูล ชื่อเรือ ตำแหน่งเรือปัจจุบัน เข็มเดินทาง ขนาดความยาวเรือ ความกว้างเรือ ประเภทของเรือ กินน้ำลึก ข้อมูลของสินค้าอันตรายที่บรรทุกอยู่ เป็นต้น ที่นอกเหนือจากนี้คือ สถานีชายฝั่งหรือสถานีควบคุมประจำท่าเรือยังสามารถใช้โปรแกรม AIS Base Station ที่ออกแบบสำหรับใช้ในควบคุมและติดตามสภาวะของเรือโดยเฉพาะ ทำให้ทราบถึงตำแหน่งและข้อมูลสถานการณ์ทำงานของเรือแต่ละลำ สามารถส่งข้อมูลข่าวสารการเดินเรือให้แก่เรือที่ติดตั้งระบบ AIS รวมทั้งการแจ้งเตือนสิ่งที่เป็นอันตรายต่อการเดินเรือในรูปแบบ Text Message Transmissions สามารถเฝ้าสังเกตการณ์ป้องกันภัยให้กับเรือทุกลำที่อยู่ในบริเวณใกล้เคียง และสามารถตรวจสอบการเคลื่อนที่ของเรือและทุ่นเครื่องหมายทางเรือต่าง ๆ ที่ติดตั้งเครื่อง AIS A-to-N (Aids to Navigation) ในบริเวณรัศมีทำการของระบบได้โดยอัตโนมัติตลอดเวลา

ระบบ AIS Base Station จะแสดงเป้าของเรือ AIS และเส้นทางเดินเรือของแต่ละภายในเขต

ระบบ AIS Base Station Monitoring System ที่ติดตั้งสถานีชายฝั่งหรือสถานีควบคุมประจำท่าเรือ มีแผนที่อิเล็กทรอนิกส์ (Electronic chart) ที่นิยมใช้กันทั่วโลก ช่วยในการแสดงผลเป็นแบบ C-MAP CM93/3 มาตรฐาน S - 57 ขององค์การอุทกศาสตร์สากล (International Hydrographic Organization) รองรับการแสดงผลของเป้า AIS ทำให้ง่ายต่อการเข้าใจและสั่งการให้กับเรือที่ติดตั้งเครื่อง AIS ระบบมีการบันทึกฐานข้อมูลหรือที่เรียกว่า Database Server ที่สามารถบันทึกข้อมูลเหตุการณ์ต่างๆ ของเรือและทุ่นเครื่องหมายทางเรือลงในฐานข้อมูลโดยอัตโนมัติหรือโดยผู้ควบคุม ประกอบด้วยข้อมูลดังนี้

- แฟ้มข้อมูลสถานะของการเดินเรือภายในเขต (Navigation Situation Database)

- แฟ้มปูมบันทึก (Logbook) เพื่อเก็บข้อความ (Text Massage) ที่ใช้ในการรับส่งของสถานีควบคุมในเหตุการณ์ต่าง ๆ ระหว่างสถานีกับเรือที่ติดตั้งเครื่อง AIS ได้ตลอดเวลา

- แฟ้มฐานข้อมูลของทุ่นเครื่องหมายทางเรือต่าง ๆ (AIS A-to-N Aids to Navigation)

- แฟ้มฐานข้อมูลและรายละเอียดเรือ (Ship Information)

- แฟ้มฐานข้อมูลเหตุการณ์ต่างๆ ที่เกิดขึ้นในพื้นที่ที่กำหนด (Special Areas) โดยผู้ควบคุมระบบ

- แฟ้มฐานข้อมูลเส้นทางเดินเรือ (Route Database) โดยจะเก็บบันทึกเส้นทางเดินเรือสำคัญซึ่งเรือส่วนใหญ่ใช้ในการสัญจรไปมาไว้

- แฟ้มฐานข้อมูลของผู้ใช้งานแต่ละคน (User Database) เพื่อบันทึกการเข้าใช้งานและการตั้งค่าการใช้งานต่าง ๆ ของผู้ใช้งานแต่ละคน (logging) ของระบบ AIS Base Station

- แฟ้มฐานข้อมูลแผนที่ (Chart Database) เพื่อสะดวกในการเรียดใช้งานและเพิ่มเติมแผนที่ในภายหลัง

สถานีควบคุมประจำท่าเรือหรือหน่วยงานที่ควบคุมการจราจรทางน้ำยังสามารถเผยแพร่ข้อมูลสถานะของการเดินเรือที่ติดตั้งเครื่อง AIS ผ่านเครือข่ายอินเตอร์เน็ต (WEB Server Interface) และอินทราเน็ต ที่เชื่อมต่อกับแฟ้มฐานข้อมูลสถานะของการเดินเรือ (Navigational Situation Database Server) ของระบบ AIS Base Station ได้ โดยทำการเผยแพร่ในรูปแบบ Webpage ผ่านเว็บไซท์ของท่าเรือหรือหน่วยงานที่ควบคุมนั้นๆ ซึ่งอาจมีระบบป้องกันควบคุมให้เฉพาะผู้ได้รับอนุญาตเท่านั้นจึงจะเข้าดูข้อมูลนี้ได้ หรือเปิดให้เข้าดูได้แบบสาธารณทั่วไป