，，

(華南理工大學(xué) 電子商務(wù)學(xué)院，廣州 510006)

珠江口水域是我國(guó)航運(yùn)最為發(fā)達(dá)的地區(qū)之一，其周圍分布的廣州港、深圳港、香港港、澳門港、珠海港以及虎門港等港口發(fā)展迅速，吞吐量迅速增大，在它們的共用主航道——珠江主航道水域內(nèi)活動(dòng)的船舶數(shù)量越來(lái)越多，而且噸位也呈現(xiàn)出增大的趨勢(shì)。

虎門港處于珠江出?？诘臇|岸，是東莞市唯一的出海通道，是重點(diǎn)開(kāi)發(fā)的龍頭經(jīng)濟(jì)園區(qū)。它所在的珠江口水域東西寬約150 km，南北長(zhǎng)約100 km，30 m水深以內(nèi)的水域面積約7 000 km2，其航道由東江水系流經(jīng)東莞的內(nèi)河航道和出海航道組成[1]。據(jù)東莞海事局統(tǒng)計(jì)并預(yù)測(cè)在該水域活動(dòng)的船舶數(shù)量見(jiàn)圖1、2。

圖1 虎門港船舶數(shù)量統(tǒng)計(jì)

圖2 引航調(diào)度流程

1 虎門港引航調(diào)度建設(shè)的必要性

船舶引航調(diào)度[2]是港口作業(yè)計(jì)劃最重要的依據(jù)。港口引航業(yè)務(wù)由引航機(jī)構(gòu)按照規(guī)定統(tǒng)一組織實(shí)施，其業(yè)務(wù)流程見(jiàn)圖2。

高密度的船舶交通流、復(fù)雜的水上交通形勢(shì)，對(duì)東莞虎門港水域船舶交通管理提出了更高的要求。隨著港口建設(shè)的展開(kāi)以及各項(xiàng)硬件設(shè)施的完善，必須開(kāi)展相應(yīng)的軟件建設(shè)和各種輔助設(shè)施建設(shè)，以適應(yīng)港口生產(chǎn)作業(yè)的需要。尤其是生產(chǎn)作業(yè)的前一個(gè)環(huán)節(jié)——引航調(diào)度系統(tǒng)的建設(shè)更應(yīng)該走在前頭。只有采用先進(jìn)合理的引航調(diào)度技術(shù)，才能夠高效、安全、準(zhǔn)確地將船舶?？吭谥付ǖ牟次?，進(jìn)行生產(chǎn)作業(yè)。

1.1 東莞經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求

東莞市經(jīng)濟(jì)近年來(lái)發(fā)展非常迅速，目前是國(guó)內(nèi)第三大外貿(mào)城市。亟須建設(shè)一個(gè)與現(xiàn)代制造業(yè)名城和外貿(mào)出口強(qiáng)市相配套的地方性港口和物流運(yùn)輸基地。所以，作為東莞市唯一的出海通道——虎門港，必須加快建設(shè)速度，以便盡快服務(wù)于東莞經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

1.2 生產(chǎn)要求

虎門港是國(guó)家一類港口，按照我國(guó)《港口法》有關(guān)規(guī)定，國(guó)家一類口岸必須建立專業(yè)的引航調(diào)度系統(tǒng)，而且作為生產(chǎn)作業(yè)的前一環(huán)節(jié)，其建設(shè)更應(yīng)該走在前頭。通過(guò)建設(shè)引航調(diào)度系統(tǒng)也能夠提高碼頭生產(chǎn)作業(yè)效率，從而提高港口服務(wù)水平。

1.3 水域安全性要求

由于天然原因，珠江航道水域轉(zhuǎn)折多，水深相對(duì)較淺。同時(shí)多個(gè)港口共用珠江主航道，管理難度大。通過(guò)建設(shè)引航調(diào)度系統(tǒng)，能夠?qū)M(jìn)出的船舶進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控和管理，提高該水域的安全性。

1.4 虎門港自身發(fā)展需要

虎門港定位于綜合型港口，對(duì)港區(qū)規(guī)劃和管理等方面有著較高的要求。虎門港已經(jīng)建立通訊調(diào)度指揮中心和虎門港引航中心，必須有相應(yīng)的、現(xiàn)代化的船舶調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)與之相配套。高效安全的引航調(diào)度工作是港口競(jìng)爭(zhēng)力的主要標(biāo)志。

所以，為了實(shí)現(xiàn)虎門港的快速發(fā)展，必須選用適用技術(shù)，加快建設(shè)引航調(diào)度系統(tǒng)。

2 虎門港引航調(diào)度系統(tǒng)設(shè)計(jì)

根據(jù)虎門港實(shí)際，設(shè)計(jì)的引航調(diào)度系統(tǒng)主要包括AIS(自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng))、VTS(船舶交通管理系統(tǒng))和開(kāi)發(fā)基于電子海圖向電子地圖轉(zhuǎn)換的GIS(地理信息系統(tǒng))港口生產(chǎn)管理平臺(tái)(以下簡(jiǎn)稱GIS綜合生產(chǎn)管理平臺(tái))三大功能模塊集成的引航調(diào)度系統(tǒng)，詳見(jiàn)圖3。

AIS系統(tǒng)是以自控時(shí)分多址為核心技術(shù)的，用于水上交通聯(lián)絡(luò)和指揮的岸-船、船-岸，以及船-船之間的通訊、導(dǎo)航系統(tǒng)[3]。VHF是利用水上專用頻段進(jìn)行船-船、船-岸間無(wú)線電通信的系統(tǒng)[4]。VTS系統(tǒng)是為保障水上交通安全、提高運(yùn)輸效率以及防止環(huán)境污染而建立的系統(tǒng)[5]。GIS綜合生產(chǎn)管理平臺(tái)應(yīng)用包含電子海圖[6]信息的地理信息系統(tǒng)，它通過(guò)電子海圖向電子地圖進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)換，在地理信息系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)船舶航行所需要的海圖信息在地理信息系統(tǒng)上進(jìn)行顯示形成的。

圖3 引航調(diào)度系統(tǒng)功能模塊

2.1 功能模塊

2.1.1 AIS監(jiān)控終端。

1) 通訊功能。通過(guò)VHF甚高頻，監(jiān)控中心和船舶之間進(jìn)行語(yǔ)音和文本通信，實(shí)現(xiàn)船、岸之間的通訊，以及向引航員發(fā)送船舶引航調(diào)度信息等。AIS基站系統(tǒng)可定時(shí)、定序、實(shí)時(shí)地與AIS船站進(jìn)行有效通訊。

2) 船舶查詢。船舶一旦進(jìn)入AIS系統(tǒng)的監(jiān)控范圍，監(jiān)控中心就可以通過(guò)AIS系統(tǒng)自動(dòng)收集船舶信息，通過(guò)AIS系統(tǒng)的通訊功能對(duì)船舶各種屬性信息和航行參數(shù)進(jìn)行查詢，為船舶監(jiān)控提供信息。

3) 船舶識(shí)別。監(jiān)控中心通過(guò)AIS基站系統(tǒng)接收所有安裝AIS的船舶信息以及和引航員進(jìn)行信息交互獲取船舶信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)船舶的識(shí)別。

2.1.2 GIS綜合生產(chǎn)管理平臺(tái)

1) 引航作業(yè)管理。根據(jù)AIS船舶數(shù)據(jù)等，進(jìn)行引航作業(yè)編排，實(shí)現(xiàn)引航作業(yè)的智能化管理。同時(shí)，也能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)引航員、引航船、引航設(shè)備等進(jìn)行管理。

2) 調(diào)度作業(yè)管理。根據(jù)碼頭生產(chǎn)作業(yè)狀況，向引航員發(fā)布引航信息，靠泊的碼頭信息及航道信息等。

3) 數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)。根據(jù)碼頭生產(chǎn)作業(yè)信息、航道船舶信息、錨地船舶信息等，通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘分析港口的經(jīng)營(yíng)狀況、生產(chǎn)作業(yè)狀況等。

4) 建設(shè)規(guī)劃管理。通過(guò)GIS系統(tǒng)，為港口后方的物流園區(qū)、綜合服務(wù)區(qū)、岸線開(kāi)發(fā)利用、堆場(chǎng)區(qū)等進(jìn)行規(guī)劃和管理。

5) 生產(chǎn)作業(yè)管理。調(diào)度、管理港區(qū)內(nèi)碼頭生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃。

6) 應(yīng)急反應(yīng)管理。主要包括預(yù)案管理和應(yīng)急演練管理。

2.1.3 海事VTS終端

1) 船舶監(jiān)控。通過(guò)VTS監(jiān)控終端可以查看和監(jiān)控船舶的航跡和載貨信息等，給AIS監(jiān)控系統(tǒng)提供決策信息。

2) 船舶跟蹤。通過(guò)VTS終端可以對(duì)船舶進(jìn)行跟蹤，及時(shí)把相關(guān)信息發(fā)送給正在該水域作業(yè)的引航員。同時(shí)，也能夠?yàn)镚IS綜合生產(chǎn)管理平臺(tái)提供作業(yè)信息。

3) 船舶查看。通過(guò)VTS監(jiān)控終端可以增強(qiáng)該水域船舶的監(jiān)控與管理。

2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

該引航調(diào)度系統(tǒng)方案是一種從以VTS為主過(guò)渡到以AIS為主的引航調(diào)度技術(shù)方式。引航員上船時(shí)攜帶便攜式AIS設(shè)備代替以往多種引航設(shè)備，減輕了沉重負(fù)擔(dān)，同時(shí)也提高了引航調(diào)度的工作效率和安全性，實(shí)現(xiàn)水上交通聯(lián)絡(luò)和指揮的岸-船、船-岸和船-船之間的通訊[7]。便攜式引航設(shè)備系統(tǒng)一般是由手提電腦、GPS接收器、GPRS無(wú)線網(wǎng)卡、引航員GPS助航軟件等組成[8]。它采用GPS進(jìn)行定位和引航員專用GPS助航軟件實(shí)現(xiàn)船舶信息收集，通過(guò)GPRS無(wú)線上網(wǎng)等實(shí)現(xiàn)船-岸的無(wú)線通信，以實(shí)現(xiàn)監(jiān)控中心對(duì)船舶的引航調(diào)度管理等。

該系統(tǒng)需要建設(shè)AIS系統(tǒng)，包括AIS岸站和AIS船站。船-岸之間通過(guò)AIS系統(tǒng)的通信功能進(jìn)行信息的發(fā)送和接收。同時(shí)，還可以通過(guò)VTS系統(tǒng)對(duì)船舶進(jìn)行監(jiān)控和查詢，必要時(shí)采用VTS系統(tǒng)的VHF喊話系統(tǒng)輔助進(jìn)行引航調(diào)度作業(yè)。從而既利用了VTS可視性較好的特點(diǎn)，同時(shí)也能充分發(fā)揮AIS通信功能強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)AIS系統(tǒng)和VTS系統(tǒng)的配合來(lái)完成整個(gè)引航調(diào)度系統(tǒng)的運(yùn)作，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)詳見(jiàn)圖4。

圖4 引航調(diào)度系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.3 功能結(jié)構(gòu)

該引航調(diào)度系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)出虎門港的船舶識(shí)別、跟蹤和監(jiān)控等，以及了解船舶標(biāo)識(shí)信息、位置信息、運(yùn)動(dòng)參數(shù)和航行狀態(tài)等，系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)詳見(jiàn)圖5。

圖5 引航調(diào)度系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖

從圖6可以看出，該系統(tǒng)主要包括信號(hào)接收部分和監(jiān)控管理部分。其中，監(jiān)控中心可以通過(guò)AIS基站接收船載AIS發(fā)送的船舶信息，也可以通過(guò)引航員攜帶的便攜式AIS直接進(jìn)行信息交互，以實(shí)現(xiàn)對(duì)船舶的實(shí)時(shí)監(jiān)控與管理。同時(shí)，通過(guò)從海事局VTS中心引入VTS監(jiān)控終端以輔助AIS系統(tǒng)對(duì)船舶進(jìn)行監(jiān)控和查詢等。監(jiān)控中心人員在GIS綜合管理平臺(tái)上進(jìn)行引航調(diào)度計(jì)劃編排和生產(chǎn)管理等；同時(shí)根據(jù)需要，對(duì)港口內(nèi)道路、碼頭生產(chǎn)作業(yè)情況進(jìn)行查詢及突發(fā)事件預(yù)處理等。其工作流程見(jiàn)圖6。

圖6 引航調(diào)度系統(tǒng)工作流程

3 結(jié)束語(yǔ)

引航調(diào)度系統(tǒng)建設(shè)是一個(gè)比較復(fù)雜的工程，它不但牽涉到了港口引航調(diào)度、船舶管理、船舶監(jiān)控、生產(chǎn)作業(yè)管理等，而且要和海事部門就VTS共享等進(jìn)行協(xié)調(diào)。在實(shí)施的過(guò)程中可能會(huì)遇到AIS系統(tǒng)普及期限問(wèn)題，GIS綜合生產(chǎn)管理平臺(tái)的功能定位和部門協(xié)調(diào)等問(wèn)題，勢(shì)必會(huì)對(duì)船舶管理和調(diào)度造成一些影響。針對(duì)上述問(wèn)題，可以采取分階段逐步實(shí)施，降低系統(tǒng)的建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)以及加強(qiáng)管理協(xié)調(diào)等措施。目前，該引航調(diào)度系統(tǒng)方案已經(jīng)獲得了專家的肯定，虎門港正在積極實(shí)施當(dāng)中。

[1] 東莞市虎門港港口總體布局規(guī)劃[G].廣州：中交第四航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院，2003.

[2] 趙吉東.中國(guó)船舶引航制度研究[D].天津：天津大學(xué)，2005.

[3] 朱金發(fā)，孫文力，湯 華.船載自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)手冊(cè)[M].北京：人民交通出版社，2005.

[4] 邱志雄，李宏平.加強(qiáng)和規(guī)范我國(guó)水上甚高頻(VHF)通信的探討[J].中國(guó)海事，2006(2):43-44.

[5] 趙向民.AIS在VTS中的應(yīng)用研究[D].大連：大連海事大學(xué)，2006.

[6] 何建新.AIS關(guān)鍵技術(shù)研究及其與電子海圖的集成實(shí)現(xiàn)[D].哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)，2006.

[7] 陳 清，過(guò)靜珺.AIS與VTS的完美結(jié)合[J].中國(guó)水運(yùn)，2003(4):32-33.

[8] 國(guó)際航標(biāo)協(xié)會(huì).國(guó)際航標(biāo)協(xié)會(huì)助航指南[M].中華人民共和國(guó)海事局,譯.4版.北京：人民交通出版社，2003.