Abstrakt: Automatický identifikačný systém (AIS) umožňuje prenos informácií medzi plavidlami, plavebnými znakmi a bójami. Vďaka pozemnej infraštruktúre AIS vysielačov sú vysielané a prijímané informácie o polohe plavidiel, o ich dĺžke, šírke, ponore, smere plavby a pod. V súvislosti s rozvojom a modernizáciou vnútrozemských vodných ciest je postupne technológia AIS zavádzaná do jednotlivých navigačných pomôcok, ktoré sú využívané na vytyčovanie plavebnej dráhy a vďaka tomu systému sú plavidlá, ktoré sú vybavené AIS transpondérmi schopné s týmito modernými systémami komunikovať.

Kľúčové slová: automatický identifikačný systém, bezpečnosť, efektívnosť, plavebná dráha

JEL: R41

Modernization OF NAVIGATION Marking ON INLAND WATERWAYS

Abstract: The automatic identification system AIS enables the transfer of information between vessels, navigational signs and buoys. Thanks to the ground infrastructure of AIS transmitters, information about the position of vessels, their length, width, draft, sailing direction, etc. is transmitted and received. In connection with the development and modernization of inland waterways, AIS technology is gradually being introduced into individual navigational aids, which are used to mark out the waterway, and thanks to this, vessels equipped with AIS transponders are able to communicate with these modern systems.

Keywords: automatic identification system, safety, efficiency, fairway

1 Úvod

Rieka Dunaj bola na Slovensku využívaná už v dávnej minulosti a predstavovala významnú spojnicu medzi vzdialenými krajinami a morom. Bola mimoriadne významná z hospodárskeho a vojenského hľadiska, avšak časté vysychanie rieky plavbu znemožňovalo a z tohto dôvodu nebola plavba viac dní v roku možná. Už v minulosti sa kládol veľký dôraz na udržiavanie splavnosti rieky a vytyčovanie plavebnej dráhy, vhodnej na bezpečnú plavbu. V súčasnosti je plavba a splavnosť rieky na slovenskom úseku Dunaja zabezpečená celoročne, najmä vďaka dobudovaniu Vodného diela Gabčíkovo a stupňa Čuňovo v roku 1992, ktoré zabraňujú vysychaniu rieky [1]. Jednou zo základných priorít pre zabezpečenie bezpečnej a plynulej plavby je udržiavanie a vytyčovanie plavebnej dráhy a neustála modernizácia techniky, ktorá je na tieto účely využívaná. Modernizácia plavebnej dráhy prebieha pozdĺž celého splavného úseku Dunaja v súlade s medzinárodnými predpismi a odporúčaniami, dvojstrannými dohodami medzi podunajskými štátmi, najnovšími hydrologickými prieskumami, dlhodobými skúsenosťami a dostupnými údajmi o stave plavebnej dráhy, kritických úsekoch a kolísania hladiny vody, ako aj na základe pripomienok plavebných spoločností, prístavných a štátnych orgánov [2].

V článku sú predstavené najnovšie poznatky z oblasti tzv. inteligentných systémov AtoN (Aids to Navigation – pomôcky pre plavbu), ktoré sú určené na skvalitnenie a modernizáciu vytyčovania plavebnej dráhy, ako aj na zvyšovanie bezpečnosti plavby, jej efektívne a ekonomické monitorovanie a údržbu. Inteligentné pomôcky pre plavbu AtoN využívajú systém automatickej identifikácie (AIS), ktorý umožňuje lodiam vidieť a identifikovať iné plavidlo v okolí, ako aj bóje alebo iné signálne znaky. AIS predstavuje lodný a pobrežný systém vysielania údajov a výmenu informácií, vrátane polohy, smeru a rýchlosti plavidla. AIS systém je v súčasnosti nenahraditeľný v rôznych oblastiach od leteckých staníc, rôznych záchranných zložiek, regulácie dopravy až po námornú a vnútrozemskú plavbu. V praxi poznáme navigačné pomôcky AIS AtoN (inteligentné bóje), ktoré slúžia na vytyčovanie plavebnej dráhy a pomáhajú pri bezpečnej navigácií na vnútrozemských vodných cestách. Aplikácia AIS do AtoN-ov úplne zmenila metódy navigácie pomocou papierovej mapy, vizuálneho a radarového pozorovania a poskytla nový spôsob navigácie [3]. Moderný systém dohľadu, včasného varovania a riadenie systému značenia plavebnej dráhy umožňuje centralizovaný dohľad, rýchlejšie a efektívnejšie rozhodovanie, lepšie plánovanie a navyše umožňuje okamžité elektronické značenie plavebnej dráhy, ktoré je viditeľné pre priamych účastníkov plavby, použitím príslušných zariadení. Pomocou týchto inteligentných systémov budú účastníci plavby vždy a včas informovaní o polohe plavebnej dráhy, bez ohľadu na aktuálne plavebné podmienky (hmla, noc, poškodenie existujúcich bójí a pod.) a za podmienok, kedy nie je možné fyzicky označiť plavebnú dráhu alebo tam, kde si takého označenie vyžaduje čas [4].

Diskusie o tom, do akej miery môžu inteligentné AtoN navigačné pomôcky ovplyvniť tradičné navigačné pomôcky, sa vedú už dlhé roky. Vznikajú rôzne odborné štúdie, ktoré prinášajú rôzne výsledky výskumu, odporúčania a výhody využívania systémov, ale aj výskumy dopadov aplikácie AIS na efektívnosť a správu systému AtoN. Takéto štúdie, zaoberajúce sa rozvojom a modernizáciou vytyčovania plavebnej dráhy, vznikajú aj v rámci podunajských štátov, na celom splavnom úseku rieky Dunaj. Mnohé z týchto štúdií boli aj realizované a využívané priamo v praxi, avšak je potrebné zdôrazniť, že nie každá takáto štúdia bola aj fyzicky realizovaná alebo bola ukončená v skúšobnej prevádzke ako nevyhovujúca. Pre porovnanie môžeme uviesť ako príklad štúdie realizovateľnosti Maďarska a Slovenska. V roku 2023 Maďarská republika úspešne spustila do užívania inteligentné bóje AIS AtoN, na základe technickej špecifikácie „Intelligens úszójelek“ (inteligentné plávajúce znaky)“, vypracovala presné merania a návrhy AIS AtoN-ov, ktoré vyhovujú danému úseku vodnej cesty. Na maďarskom úseku rieky, nie je rieka takmer nikde regulovaná umelými stavbami a väčšinu svojej cesty tečie v prirodzenom stave. Preto je v Maďarsku veľmi dôležité neustále monitorovanie plavebnej dráhy a jej značenie. Ešte v roku 2020 vznikla štúdia uskutočniteľnosti aj na Slovensku tzv. „Modernizácia vytyčovacej techniky a plavebného značenia na vodnej ceste medzinárodného významu“. V rámci tejto štúdie bola spustená pilotná prevádzka AIS AtoN bóji, na referenčnom úseku Dunaja (od rkm 1871 po rkm 1862), avšak po 5 mesačnej prevádzke, boli bóje AIS AtoN, z dôvodu nevhodnosti pre daný úsek Dunaja, z prevádzky stiahnuté.

2 Vytyčovanie plavebnej dráhy pomocou inteligentných bóji (AIS AtoN)

Navigačné pomôcky AIS AtoN predstavujú účinnú metódu zabezpečenia navigácie. S objavom a vývojom systému AIS sa bezpečnosť na vodných cestách začala rozvíjať modernými a pokročilejšími metódami a na základe toho, vstúpili AtoN-y do novej éry elektronickej navigácie. AIS AtoN sú navigačné pomôcky, ktoré slúžia k vytyčovaniu plavebnej dráhy a pomáhajú pri navigácií lodí vo vnútrozemskej plavbe. AIS AtoN sú viditeľné na elektronických plavebných mapách ECDIS (Electronic Chart Display and Information System), ktorými sú vybavené plavidlá a poskytujú údaje o plavbe, ako je poloha, aktuálny stav a taktiež znižujú riziko kolízie aj pri zníženej viditeľnosti [5]. Plavidlá, ktoré sú vybavené AIS systémom, môžu vidieť pozície iných lodí do vzdialenosti cca 20km, aj v prípade, ak sú plavidlá alebo prekážky na vodnej ceste umiestnené za ostrovmi, zákrutami alebo inými plavebnými prekážkami [6].

Podľa noriem a predpisov, je AIS AtoN zobrazovaný na elektronickej mape ECDIS ako čierny kosoštvorcový tvar. V praxi môžeme pozorovať tri druhy tohto symbolu AIS AtoN:

• čierny kosoštvorcový tvar predstavu normálnu polohu AtoN,
• červený kosoštvorec informuje, že AIS AtoN bol presunutý na inú polohu,
• čierny kosoštvorec, ktorý prekrýva tzv.“vydlička“, informuje, že AIS AtoN nemá signál.

Obr. 1. Príklad zobrazenia stavu AIS AtoN na mape.[5]

2.1 Fyzický AIS AtoN

Fyzický AIS AtoN sa využíva na vysielanie AIS správ o polohe. Systém AIS komunikuje súborom presne definovaných správ a informácie o polohe, ktoré sú obsiahnuté v správe sú totožné s fyzickou polohou vysielača. Znamená to, že AtoN je viditeľný na elektronických plavebných mapách ECDIS, ako štandardný symbol v tvare kosoštvorca. Správa, okrem základných informácií o AtoN-e (Maritime Mobile Service Identity (MMSI) – identifikačné číslo, typ, meno, súradnice, rozmery), môže obsahovať aj informáciu o stave svietidla, ktoré je neoddeliteľnou súčasťou AtoN-u [2]. Existuje široká škála LED svietidiel vybavených solárnymi panelmi, ktoré poskytujú vynikajúcu viditeľnosť, vyžadujú minimálnu alebo žiadnu údržbu a majú životnosť až 12 rokov.

Z AtoN-u sa následne údaje a informácie prenášajú pod konkrétnym identifikačným číslom MMSI na základňovú stanicu. Pre ovládanie a monitorovanie sa údaje posielajú opačne, čiže zo základňovej stanice na konkrétne MMSI číslo AtoN-u.

Obr.  2. Fyzický AIS AtoN a jeho súčasti – LED svietidlo, napájanie 12V/60Ah batéria, hmotnosť 40 kg. [7]

Výhody používania fyzických AIS AtoN-ov

• AIS AtoN je reprezentovaný s aktuálnymi súradnicami. Plavidlá sú informované o aktuálnej pozícií AtoN-u,
• v prípade ak dôjde k zlyhaniu jedného zariadenia, toto zlyhanie neovplyvní celý systém,
• plavidlá, ktoré sú v dosahu AtoN-u, získavajú pravidelné a aktuálne informácie,
• nevyžaduje sa k systému žiadne prídavné alebo pomocné zariadenie,
• možnosť ovládať a monitorovať zariadenie, ktoré je nainštalované priamo na AtoN-e,
• plavidlá, ktoré nedisponujú systémom AIS, sú schopné vidieť iba fyzické označenie lokality (bója),
• monitorovanie informácií o stave vodnej cesty, ako sú hĺbke, teplota vody a pod. 

Nevýhody používania fyzických AIS AtoN

• vyžaduje vyššie náklady na obstaranie a údržbu, v prípade poškodenia,
• vyššia energetická náročnosť,
• potrebné dátové VHF spojenie.

2.2 Virtuálny AIS AtoN

Virtuálny AIS AtoN je definovaný ako vysielanie základňovej stanice AIS o pozícií AtoN-u, tzn., že virtuálny AIS AtoN je integrovanou aplikáciou výpočtovej techniky, satelitnej navigácie a technológie určovania polohy, sieťovej technológie a technológie AIS v navigačných pomôckach. V praxi to znamená, že fyzicky AtoN (bója) neexistuje, ale cieľ je viditeľný na ECDIS mape ako štandardný symbol kosoštvorca, ktorý má v strede umiestnený symbol „V“, aby bolo pre plavidlá jednoznačné jasné, že sa nejedná o fyzický objekt.

Obr. 3. Zobrazenie fyzického a virtuálneho AIS AtoN-u na mape ECDIS [8]

Výhody používania virtuálnych AIS AtoN

• nie je potrebné inštalovať žiadne vybavenie na pozíciu AtoN-u,
• rýchle nasadanie, napríklad v prípade plavebnej prekážky,
• centrálna správa z pobrežnej infraštruktúry,
• vhodný na miesta, kde nie je možné umiestniť fyzický AtoN.

Nevýhody používania virtuálnych AIS AtoN

• sú viditeľné iba na mapách ECDIS,
• malé plavidlá bez vybavenia AIS ich nevidia,
• možné centrálne zlyhanie systému.

3 Implementácia a riziká prevádzky

Cieľom implementácie a nasadenia AIS AtoN do prevádzky je poskytnutie a vytvorenie systému, ktorý celkovo zlepší plavebné podmienky na vnútrozemských vodných cestách v súlade s predpismi jednotlivých krajín. Rozvoj a modernizácia týchto zariadení je implementovaná do prevádzky s ohľadom na zabezpečenie rýchlej, bezpečnej, spoľahlivej a ekologickej dopravy a najmä plynulé zabezpečenie prepravy nákladu po vnútrozemských vodných cestách. Pred samotným nasadením AIS AtoN do prevádzky je veľmi dôležité poznať súčasný stav vodnej cesty a jej vytyčovania a v záujme zabezpečenia bezpečnej plavby následné navrhnutie a vypracovanie stratégie s využitím moderných technológií a s prihliadnutím na efektívnosť a prevádzkyschopnosť samotného systému.

Implementácia a vývoj AIS AtoN v súčasnosti predstavuje neustály proces modernizácie a možnosti zlepšovania a inovácie. Existuje veľa rôznych modelov používaných na vytyčovanie vnútrozemských vodných ciest, ktoré sú neustále modernizované a predstavujú do budúcnosti ideálne systémy na zabezpečenie plavby. Ideálny systém by však znamenal, že neexistujú v danom procese žiadne riziká, ktoré by mohli ovplyvniť prevádzku AIS AtoN a systém by dokázal redukovať jednotlivé nevýhody. Niektoré nevýhody je však možné optimalizovať a eliminovať rôznymi úpravami (napr. zmenou dizajnu, softwéru a pod.).

Výhody používania AIS AtoN

• zlepšenie navigácie, poskytnutie presných informácií o hĺbke vody, prúde, teplote vody a iné,
• zvýšenie bezpečnosti, najmä pomocou svetelnej signalizácie umiestnenej na inteligentných bójach, ktorá je ich neoddeliteľnou súčasťou. Poskytujú výbornú viditeľnosť a vyžadujú minimálnu údržbu. Ako zdroj využívajú vysokoúčinné solárne panely alebo menšie a ľahšie batérie. Umožňujú umiestnenie AIS systému a vybavené sú LED svetelnými zdrojom,
• monitorovanie životného prostredia, ide najmä o sledovanie kvality vody a rôznych environmentálnych parametrov, ktoré sú dôležité pre ochranu vodných ekosystémov,
• efektívna komunikácia, ktorá umožňuje rýchlu výmenu informácií medzi plavidla a riadiacim centrom, čo prispieva k lepšej koordinácií na vodných cestách,
• optimalizácia dopravy, poskytuje dáta o aktuálnej situácií, čo pomáha optimalizovať trasy a plánovanie prepravy tovarov, čím sa znižujú náklady a čas potrebný na prepravu,
• integrácia s modernými technológiami, napr. s GPS, RIS a iné technológie, ktoré umožňujú efektívne monitorovanie a riadenie vnútrozemskej vodnej dopravy.

Nevýhody používania AIS AtoN

• vyššie obstarávacie a prevádzkové náklady, 
• nie sú viditeľné pre plavidlá bez AIS systému,
• interferencia s inými signálnymi systémami, čo môže ovplyvniť ich spoľahlivosť a účinnosť,
• dostupnosť v odľahlých oblastiach, kde je obmedzený dosah signálu alebo infraštruktúra môže spôsobiť problematické spojenie s AIS AtoN. Tento jav môže viesť k zobrazovaniu neaktuálnych informácií o bójach, 
• potreba údržby. AIS AtoN vyžaduje pravidelnú údržbu a aktualizáciu softvéru, aby sa zabezpečila jeho spoľahlivosť a schopnosť poskytovať presné informácie. Nedostatočná údržba môže viesť k chybám v poskytovaných dátach,
• zraniteľnosť voči poruchám. Ak dôjde k poruche v samotnom AIS AtoN zariadení, môže to mať vplyv na dostupnosť a spoľahlivosť navigačných informácií, čo predstavuje riziko pre plavebnú bezpečnosť,
• závislosť od energie, ktorá je potrebná pre správne fungovanie. V prípade výpadku alebo technických problémoch s napájaní môže dôjsť k výpadkom a nedostupnosti systému.

Kybernetická bezpečnosť

          Veľmi dôležitým ale aj kritickým aspektom pri používaní AIS AtoN je kybernetická bezpečnosť. Nakoľko tieto zariadenia sú súčasťou plavebnej infraštruktúry, môžu byť cieľom rôznych kybernetických hrozieb. Preto je potrebné aby pri používaní systému boli zachované niektoré opatrenia, ako napr.:

• autentifikácia a autorizácia, ktoré predstavujú zabezpečenie prístupu k AIS AtoN, iba pre oprávnených užívateľov,
• šifrovanie komunikácie, minimalizovanie neoprávneného prístupu k dátam,
• aktualizácia softvéru, predstavuje pravidelnú aktualizáciu, aby sa odstránili potenciálne bezpečnostné chyby a zraniteľnosti,
• monitorovanie a detekcia hrozieb. Implementácia systému monitorovania, ktorý sleduje prevádzku AIS AtoN a deteguje nezvyčajné aktivity alebo potencionálne kybernetické hrozby,
• fyzická bezpečnosť, na minimalizovanie rizika neoprávneného prístupu a manipulácie,
• odborný audit bezpečnosti. Vykonávanie odborných auditov bezpečnosti, aby sa identifikovali a adresovali prípadné zraniteľnosti a riziká,
• zálohovanie dát, pre prípad obnovy v prípade kybernetického útoku alebo technickej poruchy.

   Zabezpečenie kybernetickej bezpečnosti pri využívaní AIS AtoN je nevyhnutným opatrením na zaručenie bezpečnosti plavby. Dôsledné monitorovanie a správna konfigurácia zariadení AIS AtoN sú rovnako dôležité pre udržanie integrity a spoľahlivosti informácií v digitálnom prostredí vnútrozemskej plavby.

4 Záver

V posledných desaťročiach sa profil vnútrozemskej vodnej dopravy výrazne zmenil, čo súviselo najmä s modernizáciou plavidiel, znížením počtu posádok, vznikom rôznych technologických inovácií v navigačných a informačných zariadeniach a modernizáciou navigačných pomôcok.

V porovnaní s ostatnými druhmi dopravy sa vnútrozemská vodná doprava vyznačuje svojou spoľahlivosťou, energetickou účinnosťou a veľkou prepravnou kapacitou. Z tohto dôvodu je vnútrozemská vodná doprava dôležitým komponentom globálnej logistiky, umožňujúc prepravu veľkého množstva tovaru s nižšími dopadmi na životné prostredie. V súvislosti s nárastom počtu plavidiel a prepravovaného tovaru, je kladený veľký dôraz na bezpečnosť a efektívnosť na vodných cestách. Jedným z najdôležitejších prvkov zabezpečenia bezpečnej plavebnej prevádzky je vytyčovanie plavebnej dráhy a navigácia plavidiel. V súčasnosti sa do popredia dostávajú moderné zariadenia a technológie slúžiace na vytyčovanie plavebnej dráhy tzv. AtoN-y, ktoré využívajú systém AIS. Tieto technológie poskytujú plavidlám lepšiu identifikáciu a sledovanie navigačných bodov, čo výrazne znižuje riziko rôznych nehôd a kolízií na vnútrozemských vodných cestách. Výraznou zmenou oproti starším navigačným pomôckam je možnosť efektívnejšej a rýchlejšej komunikácie a spoľahlivejší prenos informácií medzi plavidlami a navigačnými bodmi. Pomocou využitia AIS technológie je oveľa jednoduchšie sledovanie pohybu lodí a tým sa uľahčuje riadenie plavebnej prevádzky na vodných cestách a optimalizácia trasy plavidiel, vďaka ktorej sa znižuje riziko stretu medzi plavidlami. V porovnaní so staršími kovovými bójami, ktoré sa ešte aj v dnešnej dobe stále využívajú, prispievajú AIS AtoN bóje jednoznačne k zvýšeniu bezpečnosti, efektívnosti a udržateľnosti na vnútrozemských vodných cestách, prostredníctvom využívania pokročilých, moderných, informačných a komunikačných technológií.

5 Literatúra               

[1] LAJOS, Z.: Náš Dunaj, naše povodie, naša práca. 1. vyd. Bratislava: Slovenský vodohospodársky podnik, š.p., Odštepný závod Bratislava, 2017, ISBN 978-80-972721-1-1

[2] ZBORNÍK, XXXI. PLAVEBNÉ DNI, Bratislava: Spektrum STU Bratislava, 2023, ISBN 978-80-227-5328-9

[3] Study on the impacts of AIS application on aids to navigation system in Zhanjiang Port , Dostupné na: https://commons.wmu.se/cgi/viewcontent.cgi?article=1209&context=msem_dissertations

[4] Development and installation of the navigation monitoring and electronic fairway marking system on the Danube River (AtoNs). Dostupné na: https://navigation.danube-region.eu/development-and-installation-of-the-navigation-monitoring-and-electronic-fairway-marking-system-on-the-danube-river-atons/

[5] Štúdia uskutočniteľnosti pre projekt, „Modernizácia vytyčovacej techniky a plavebného značenie na vodnej ceste medzinárodného významu Dunaj“, 2020

[6] Portrayal of AIS Aids to Navigation, Chart and ECDIS symbols showing aids with an AIS broadcast. Dostupné na: https://nauticalcharts.noaa.gov/publications/portrayal-of-ais-aids-to-navigation.html

[7] Štúdia uskutočniteľnosti pre projekt, „Modernizácia vytyčovacej techniky a plavebného značenie na vodnej ceste medzinárodného významu Dunaj“, 2020

[8] ZBORNÍK, XXXI. PLAVEBNÉ DNI, Bratislava: Spektrum STU Bratislava, 2023, ISBN 978-80-227-5328-9

[9] Záverečná správa z rozmiestnenia bójí a ich prevádzky na Dunaji, Pilotná prevádzka komponentov AIS AtoNs v rámci RIS COMEX, 2021

[10] Jens K. Jensen, Experience with AIS AtoN (Aids to Navigation), 2009, dostupné na: https://images.app.goo.gl/mttSHD2Q6yabmQTr8

---

Autori:

Alena Molnárová Baracková ¹

Martin Jurkovič ²

Tituly a pôsobisko autorov:

¹ Ing. Alena Molnárová Baracková, Žilinská univerzita v Žiline, Fakulta prevádzky a ekonomiky dopravy a spojov, Katedra vodnej dopravy, Univerzitná 8215/1, 010 26 Žilina, Slovenská republika, e-mail: alena.barackova@gmail.com

² doc. Ing. Martin Jurkovič, PhD., Žilinská univerzita v Žiline, Fakulta prevádzky a ekonomiky dopravy a spojov, Katedra vodnej dopravy, Univerzitná 8215/1, 010 26 Žilina, Slovenská republika, e-mail: martin.jurkovic@uniza.sk