俞春萍

遼寧省邊防總隊大連灣邊防檢查站，遼寧大連 116113

VTS系統(tǒng)信息在邊防錨地勤務中應用的研究

俞春萍

遼寧省邊防總隊大連灣邊防檢查站，遼寧大連 116113

海上船舶動態(tài)監(jiān)管是邊防勤務的一項重要任務。主要是防止危害國家安全和社會秩序的敵對分子、恐怖分子、犯罪分子等潛入潛出；預防和打擊非法出入境違法犯罪活動；防止出入境船舶、人員攜帶危害國家安全和社會秩序的違禁物品、武器彈藥等進出。勤務貫穿著國際航行船舶錨地停靠、碼頭?？?、出、入港全程，情況復雜，監(jiān)管任務繁重，特別是錨地停靠期間和航行過程監(jiān)管難度更大。目前邊防部門主要依靠視頻監(jiān)控、AIS等信息化手段進行監(jiān)管，特別是針對海港勤務錨地管控還缺少切實可行主動探測的技術手段，這與上級要求公安信息化“集成融合、深度應用、高度共享、全面支撐”的要求有較大差距，本文主要研究如何利用信息化手段解決這個難題。

VTS系統(tǒng)；AIS系統(tǒng)；雷達跟蹤數據；邊防；船舶動態(tài)

1 設計思路

海港勤務中國際航行船舶動態(tài)實時信息方法目前主要依靠岸基AIS基站獲取，是被動式的獲取方式，對于其他未安裝AIS設備的船舶無法實現監(jiān)管。筆者針對大連灣邊防檢查站的當前錨地管控的迫切需求，結合多年來對海港勤務限定區(qū)域管理系統(tǒng)、《國際航行船舶風險評估實施辦法》、船舶AIS動態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)以及海事VTS系統(tǒng)的應用和研究，通過接入附近海域的海事部門雷達跟蹤信號，以及其他外部數據（AIS數據、GPS導航數據、北斗導航數據），通過軟件實現雷達跟蹤信號數字化，并與AIS、北斗等導航信息在GIS上的融合，并實現船舶信息與梅沙系統(tǒng)同步，從而，實現出入境（港）船舶風險等級評估和重點船舶的錨地監(jiān)管的應用服務系統(tǒng)。系統(tǒng)通過雷達跟蹤數據、AIS、北斗等數據記錄，軟件中通過定義計算引擎，實現對高風險船舶自動鎖定、跟蹤、報警，通過保存的歷史記錄數據，實現單條和多條船舶歷史軌跡和畫面的快速查詢和回放，從而實現主動式的邊防勤務錨地信息的管控。

2 技術方案

2.1 系統(tǒng)架構

筆者設計的邊防勤務錨地信息管理系統(tǒng)架構如圖1所示。

2.2 數據接入系統(tǒng)

2.2.1 船舶雷達跟蹤動態(tài)數據接入轉發(fā)子系統(tǒng)

實現從大連海事VTS系統(tǒng)接入雷達跟蹤數據等信息，接入內容包括：船名、船舶類型、呼號等船舶動態(tài)、靜態(tài)以及航行信息。如表1所示。

2.2.2 AIS船舶動態(tài)數據接收轉發(fā)子系統(tǒng)

實現多數據源接入，并可對多數據源進行靈活配置與管理；同時可支持基于多種協(xié)議的數據轉發(fā)模式。具備的功能包括：1）多線程接收能力：支持多線程接收模式，以同時接收來自不同數據源的AIS數據；2）多數據源配置能力：可對不同數據源分別進行接收方式的配置和管理；3）支持多協(xié)議轉發(fā)能力：支持基于多種協(xié)議進行數據的轉發(fā)，同時可對不同數據源指定轉發(fā)目標機轉發(fā)協(xié)議。

表1

2.3 海量數據處理系統(tǒng)

2.3.1 數據存儲與快速查詢處理子系統(tǒng)

實現對歷史雷達跟蹤數據、AIS數據的存儲，具有并行處理能力，支持多CPU模式的系統(tǒng)，負載的分配形式，并行處理的顆粒度、范圍；具有可移植性和可擴展性。可移植性指垂直擴展和水平擴展能力。垂直擴展要求新平臺支持低版本平臺，數據庫客戶機/服務器機制支持集中式管理模式；水平擴展要求滿足硬件擴展，支持從單CPU模式轉換成多CPU并行機模式；具有并發(fā)控制功能，具有保證查詢結果一致性的能力；具有基于空間查詢及時間查詢的雙維度高效查詢能力。

動態(tài)數據查詢引擎可實現對雷達跟蹤數據以及AIS實時及歷史數據的高效查詢能力。具備如下功能：1）實時數據查詢：可為松耦合的上層應用提供高效實時的數據查詢服務。其他服務或應用可以通過推送得到實時信息，也可以通過定時輪詢的方式獲取實時信息；支持關鍵字搜索功能；具備空間搜索功能。2）歷史數據查詢：支持單艘船舶的歷史軌跡查詢；支持多艘船舶歷史軌跡查詢；支持任意區(qū)域內的船舶歷史畫面信息查詢。

硬件環(huán)境要求：Intel至強E5-2620，標配CPU數量1顆（六核、12線程，最大CPU數量2顆），內存容量4GB（DDR3 1600MHz），最大內存容量640GB，標配硬盤容量300GB（最大可拓展到8TB）。磁盤陣列：平均傳輸率1GB/s，硬盤轉速7200rpm，高速緩存2GB，RAID支持0、1、10、5、6，最大存儲容量24TB，標配存儲容量8TB。

2.3.2 集中計算與多維分析處理子系統(tǒng)

可基于船舶歷史數據，結合港口、碼頭、泊位等GIS信息，對船舶歷史?？扛劭谶M行識別和計算，同時可統(tǒng)計、計算船舶在各港口的?？繒r長。對于船舶AIS軌跡缺失或狀態(tài)不正確的情況，該子系統(tǒng)可基于船舶位置與港口位置進行自動計算和對比，實現停靠特征的自動識別。

硬件環(huán)境要求：Intel 至強E5-2620，標配CPU數量1顆（六核、12線程，最大CPU數量2顆），內存容量4GB（DDR3 1600MHz），最大內存容量640GB，標配硬盤容量300GB（最大可拓展到8TB）。

2.4 風險評估系統(tǒng)

風險評估系統(tǒng)是根據ISPS規(guī)則，對進入或納入邊防限定區(qū)域的對象，包括：轄區(qū)內國際航行船舶、港口碼頭、各口岸經營單位及人員進行風險源辨識、風險參數評估、風險值計算等，同時根據不同風險值，提示采取相應降低風險值措施。主要功能如下。

2.4.1 基礎信息管理

建立一套符合大連灣邊檢站業(yè)務需求的專業(yè)代碼體系，且滿足與梅沙系統(tǒng)進行數據交換基礎代碼信息要保持一致性和唯一性。包括：邊檢站代碼（口岸代碼）、港口碼頭代碼、泊位代碼、國家地區(qū)代碼、洲代碼、MID代碼、交通工具類別代碼、人員類別代碼、簽注代碼、簽證種類代碼、及證件種類代碼等

2.4.2 潛在安全威脅事件列表管理

詳細分析預判海港勤務中針對港口碼頭、國際航行船舶潛在的安全威脅事件，并做列表記錄。事件記錄轉為數據項包括如下內容：事件id，系統(tǒng)自動增加、事件代碼、特定環(huán)境、事件制造者、傷害、破壞目標、傷害、破壞方式、可能造成的后果、涉及關鍵因素等。

2.4.3 風險因素指標管理

根據海港碼頭執(zhí)勤現場實際情況，邊檢站需要提前做好風險評估基礎性工作，包括風險源辨識、風險參數設定以及確定勤務過程中潛在的安全威脅事件。

1）港口碼頭風險因素指標管理。

包括港口碼頭風險源、執(zhí)勤場地、重要場所、港口企業(yè)是否符合ISPS規(guī)則，保安力量、支援力量各種預案等。

2）國際船舶風險因素指標管理。

包括在港國際船舶、海上（錨地）國際船舶兩大類。因素指標取決于船舶國籍、類型、船員、旅客國籍地區(qū)、載運貨物、前往（來自）國等。

3）自然風險因素指標管理。

屬于特定環(huán)境因素，因素指標主要包括以下幾類：雨、雪、冰雹、風、潮、沙塵等。

4）口岸經營單位風險因素指標管理。

屬于特定環(huán)境因素，因素指標主要歸納為如下幾類：口岸經營單位類型、人員數量、誠信等級等。

5）安全威脅事件后果評價的衡量指標管理（C）。

6）評價可能性的衡量指標管理（P）。

隸屬于可能性因素，因素指標主要包括如下幾類：安全威脅事件的可信度（R）、目標的出現或暴露的頻率（F）、目標的可接近性（A）、安防體系的完善性（S）、目標的承受能力（W）五方面。

2.4.4 安全威脅事件規(guī)則計算引擎

通過使用安全威脅事件規(guī)則計算引擎降低實現復雜業(yè)務邏輯組件的復雜性，降低應用程序的維護和可擴展性成本，可實現：分離系統(tǒng)決策者的決策邏輯和應用開發(fā)者的技術決策；能有效的提高實現復雜邏輯的代碼的可維護性；支持規(guī)則的次序和規(guī)則沖突檢驗；支持簡單腳本語言的規(guī)則實現；支持通用開發(fā)語言的嵌入開發(fā)；安全威脅事件規(guī)則計算引擎可支持安全威脅事件評估預警的規(guī)則管理，規(guī)則環(huán)境管理、和規(guī)則庫管理，可基于多種策略觸發(fā)規(guī)則執(zhí)行。

2.4.5 風險評估值計算引擎

該軟件根據風險評估機制，基于船舶、港口、航次、公司等多個主體參數實現風險評估各類安全威脅事件發(fā)生可能性和后果關鍵指標的取值與風險值計算?？芍С株P鍵指標的靈活定義與模型轉換能力；可支持指標計算源數據的定義與管理；可支持關鍵指標的分層計算模型；具備關鍵指標批量計算的能力。最后根據定義的降低風險執(zhí)勤措施列表自動提出建議采取執(zhí)勤方式。

2.4.6 評估流程

流程描述：

1）進入網上船舶報檢接口，導入報檢船舶信息。

隨著人工智能技術的發(fā)展，萬物皆媒，全息傳播的智媒體時代已經到來，我們必須強化戰(zhàn)略意識和危機意識，加強法制建設和科技攻關，深化文化體制改革，牢牢掌握馬克思主義的領導權話語權，努力增強新聞傳播特別是網絡傳播信息安全的責任感，加強中國哲學社會科學話語體系建設和構建意識形態(tài)安全防御體系，創(chuàng)新講好中國故事，為構建人類命運共同體提供正確的精神指引。

2）驗證報檢船舶信息是否合法，如果合法則導入成功。

3）選擇待評估船舶，系統(tǒng)驗證所選數據是否完善。

4）參考評估幫助，進行風險評估系數設定。

5）根據船舶報檢信息及事件規(guī)則配置，系統(tǒng)自動生成風險評估報告。

打開風險評估歷史，選擇已評估船舶，進行評估報告查看或二次風險評估。

2.5 應用服務系統(tǒng)

這部分是筆者設計理念的最核心的部分，也是整個錨地信息管理系統(tǒng)的核心，具備如下功能模塊。

2.5.1 高風險值船舶跟蹤模塊

該模塊實現高風險值船舶的分類管理與行為跟蹤。主要功能包括：支持用戶隨時創(chuàng)建、修改或刪除不同級別的分類；支持指定高風險值船舶進行自動定位；支持高風險值船舶航行軌跡、?？繝顟B(tài)的查詢與分析；支持分類及船舶的備注管理。

2.5.2 錨地信息管理模塊

對轄區(qū)錨地或自定義區(qū)域通過劃定敏感區(qū)域設置，實現對船舶進入或者離開劃定的敏感區(qū)域進行預警提示，并支持多級預警處理。將預警船舶添加列表中，并顯示其基本的特征信息。

2.5.3 港口基礎數據管理模塊

通過網上報檢或手工添加，收集存儲世界各地港口的基礎數據；港口數據應包含經緯度、所屬國家等基礎信息；主要港口應包含偷渡管理相關規(guī)定的描述信息；主要港口應包含碼頭、泊位信息。

2.5.4 GIS平臺顯示模塊

基于GIS系統(tǒng)可實現多元數據的展現于播放，主要包括：港口標注與顯示，船舶動態(tài)顯示與播放，多邊形、巨型、圓形等自定義區(qū)域的標繪與顯示等；具備數據分層管理能力，并具有數據顯示的擴展性；可對外提供靈活的數據接口，根據不同類型的數據特征實現多形態(tài)的數據展現。具備衛(wèi)星地圖的接入功能。支持不同衛(wèi)星地圖與其他類型地圖的動態(tài)切換。

3 系統(tǒng)部署

筆者根據單位實際以及系統(tǒng)內網（公安網）、業(yè)務網（梅沙網）的實際應用環(huán)境，設計將海港勤務錨地信息管理系統(tǒng)部署如圖3。

基于圖3的說明如下。

1）系統(tǒng)架構要求：采用C/S結構，服務器操作系統(tǒng)為紅旗linux。

2）網絡環(huán)境要求：核心系統(tǒng)運行于“梅沙”網絡內。

3）國家海事局（AIS數據、雷達跟蹤數據、北斗導航數據）通過網閘擺渡到內網。

4）其他第三方數據（AIS數據、雷達跟蹤數據、北斗導航數據及GPS等數據）通過網閘擺渡到內網。

5）充分利用現有錨地雷達基站，雷達基站數據通過模/數轉換進入內網，并實現與AIS、北斗等導航信息在GIS上的融合。

6）內網內部署前置服務器，緩存外部的擺渡數據，最終實現各類信息實現與梅沙系統(tǒng)信息同步。

7）內網與“梅沙”網之間通過專用的VPN網閘設備相連，實現內網數據到梅沙網的單向流入。

8）AIS、北斗、雷達跟蹤數據保存期限至少兩年以上。

9）實現非法船舶自動鎖定、跟蹤、報警。

10）實現單條和多條歷史數據（軌跡和畫面）的快速查詢。

4 前景分析

筆者認為該系統(tǒng)包含的內容確實很多，部署也比較復雜，但系統(tǒng)建成后，可以徹底實現邊防海港勤務中主動式錨地管控模式，將會大大提高邊防對轄區(qū)錨地的管控力度，有效防范非法搭靠外輪、走私、偷渡等違法活動，查控違法船只，對遏制內潛外逃，走私販毒等嚴重犯罪有著強大的震懾力，對服務地方經濟發(fā)展，保障人民安居樂業(yè)起著巨大的作用。系統(tǒng)推廣部署并與邊防一體化平臺的融合，可以實現各單位間信息的共享，對統(tǒng)一部署跨海域打擊違法犯罪意義重大。

筆者水平有限，不當之處多請多多批評指正。

[1]大連海事VTS系統(tǒng)用戶指南.

[2]國際船舶和港口設施保安規(guī)則(International Ship and Port Facility Security Code，簡稱：ISPS Code或ISPS規(guī)則).

TP3

A

1674-6708（2015）143-0108-04

俞春萍，本科，專業(yè)技術八級工程師，武警上校警銜，研究方向：網絡、數據庫、傳感器