吳祖新 馮紀(jì)軍

歐盟北海ACCSEAS工程探析

吳祖新 馮紀(jì)軍

為保護(hù)北海環(huán)境、降低航行風(fēng)險(xiǎn)、提高各國海事監(jiān)管及數(shù)據(jù)互聯(lián)共享能力，歐盟在相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，啟動(dòng)了面向北海區(qū)域的e-Navigation解決方案——ACCSEAS工程。該工程開發(fā)出一系列海事服務(wù)，在已知的海事問題范圍內(nèi)，成功地實(shí)現(xiàn)對(duì)e-Navigation原型的系統(tǒng)測試。理解ACCSEAS工程的架構(gòu)與功能，學(xué)習(xí)其創(chuàng)新理念及技術(shù)，對(duì)我國實(shí)施e-Navigation戰(zhàn)略有重要意義。

e-Navigation；ACCSEAS；海事云；互聯(lián)共享

IMO的e-Navigation戰(zhàn)略旨在通過海事利益相關(guān)方之間的合作確保海事安全。為落實(shí)e-Navigation戰(zhàn)略及測試其可行性，歐盟推出了一系列海事工程（COSINUS，EfficienSea，MONALISA，ACCSEAS）。這些工程利用自動(dòng)數(shù)據(jù)交換技術(shù)實(shí)現(xiàn)了船與船及船與岸之間的數(shù)據(jù)互通，并將互通后的海事數(shù)據(jù)（觀測、航線、操船意圖等）整合到全新的人機(jī)界面。界面用戶能輕易并持續(xù)地通曉周圍各海事活動(dòng)參與方的動(dòng)態(tài)，以便及早判斷緊迫局面并能迅速反應(yīng)。

在我國從航運(yùn)大國到航運(yùn)強(qiáng)國的轉(zhuǎn)變過程中，需要全面實(shí)施e-Navigation戰(zhàn)略。學(xué)習(xí)及跟蹤世界各國先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)可加速向航運(yùn)強(qiáng)國轉(zhuǎn)變步伐，而2015年結(jié)束的歐盟北海ACCSEAS（Accessibility for Shipping，Efficiency Advantages and Sustainability）海事工程無疑是學(xué)習(xí)的典范。

一、ACCSEAS工程

1.工程背景

歐盟北海區(qū)域是世界海運(yùn)最繁忙及工業(yè)最發(fā)達(dá)的地區(qū)之一（2012年歐盟北海區(qū)域船舶通航密度如圖1所示）。北歐各國歷來對(duì)海洋環(huán)境保護(hù)高度重視，但隨著船舶的大型化、密集化，北海風(fēng)力電場及油氣平臺(tái)逐步增長而壓縮了商船的航行區(qū)域，北海航行風(fēng)險(xiǎn)及環(huán)境保護(hù)面臨重大挑戰(zhàn)。2012年，北海區(qū)域內(nèi)丹佛海峽通航量已超過13萬艘次。[1]預(yù)計(jì)到2020年，該區(qū)域內(nèi)船舶導(dǎo)航量還會(huì)有較大幅度增長。最近歐洲各國為能使用更為清潔的風(fēng)能，而大規(guī)模新建海上風(fēng)力發(fā)電場（如圖2綠色區(qū)域所示）和油氣田平臺(tái)（如圖2棕色圓點(diǎn)所示）。[1]

為確保北海區(qū)域船舶在有限的航行水域內(nèi)的航行安全，ACCSEAS工程于2012年正式啟動(dòng)。該工程歷時(shí)三年，預(yù)算560萬歐元，由來自七個(gè)國家的11個(gè)組織的專家組成專家組負(fù)責(zé)實(shí)施。[2]ACCSEAS工程通過統(tǒng)一海事數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，利用其動(dòng)態(tài)航線設(shè)計(jì)、信息交換及智能決策等技術(shù)，為海事各參與方提供高效的海事服務(wù)。

2.工程架構(gòu)與體系

IMO對(duì)e-Navigation戰(zhàn)略于2014年采用如圖3所示的整體架構(gòu)[3]：架構(gòu)縱向劃分為船端與岸端，船岸間由各種業(yè)務(wù)服務(wù)組成的鏈路相連；架構(gòu)橫向劃分為數(shù)據(jù)域與信息域，數(shù)據(jù)域系統(tǒng)提供統(tǒng)一人機(jī)接口，接收各基礎(chǔ)設(shè)施或第三方服務(wù)傳來的數(shù)據(jù)，再以人機(jī)交互界面把終端用戶需要的信息呈現(xiàn)出來。終端用戶按需獲取信息，獲取過程對(duì)用戶完全透明。

圖2 2020年北海區(qū)域船舶通航密度預(yù)測

基于e-Navigation總體架構(gòu)，ACCSEAS工程細(xì)分成八個(gè)相關(guān)聯(lián)的工作組（WP1～WP8）。[2]圖4為ACCSEAS工程工作組示意圖，例如工程管理組（WP1）和宣傳與溝通組（WP2），保證了外界相關(guān)方的順利參與和工程的順利進(jìn)行。

3.工程功能

ACCSEAS功能體系龐大，主要由以下幾大功能構(gòu)成：

（1）海事云服務(wù)

海事云利用先進(jìn)IT技術(shù)，使海事信息的互聯(lián)共享成為可能（見圖5）。其核心由三大服務(wù)組成：海事識(shí)別碼注冊(cè)、海事服務(wù)集注冊(cè)及分布式信息服務(wù)。[4]海事云的數(shù)據(jù)安全由海事標(biāo)識(shí)碼保證，只有經(jīng)過認(rèn)證的用戶才能訪問其權(quán)限內(nèi)的服務(wù)，只有經(jīng)過認(rèn)證服務(wù)才能被其他用戶訪問，用戶與服務(wù)之間完全透明。

圖3 e-Navigation總體架構(gòu)示意圖

圖4 ACCSEAS工程工作組

圖5 海事云示意圖

（2）航線交換與推薦航線服務(wù)

船舶使用的航線由航線拓?fù)淠Ｐ蚚5]統(tǒng)一編碼，并保存至云端。云端的航線由附近水域內(nèi)船舶及岸基工作人員共享，并能在ECDIS或VTS屏幕上實(shí)現(xiàn)可視化。[6]圖6為航線交換與推薦航線示意圖，船舶駕駛?cè)藛T可輕易且直觀地了解他船意圖，ECDIS給船舶，以供航海人員參考。[7]

圖6 航線交換與推薦航線示意圖

（3）多源定位服務(wù)（MSPS）

IMO指出，e-Navigation尤其應(yīng)配備定位系統(tǒng)，其應(yīng)包括從多種定位手段來獲取可靠的位置。ACCSEAS定位系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源有多種（DGPS、eLoran、R-Mode、eRacons），系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)顯示精度高的位置信息及定位方法。[8]圖7為多源定位示意圖，即使在衛(wèi)星信號(hào)受到干擾時(shí)，船舶間也能自發(fā)組成定位網(wǎng)絡(luò)，以相互校正位置信息。還能自動(dòng)判斷周圍船舶是否與本船有碰撞危險(xiǎn)。與此同時(shí)，岸基的推薦航線服務(wù)可將建議的航線發(fā)送

圖7 多源定位示意圖

（4）VTS間數(shù)據(jù)交換服務(wù)（IVEF）

VTS都有其明確的管轄區(qū)域，受基礎(chǔ)投入的限制，其所轄區(qū)域邊緣監(jiān)管效果可能較差或存在監(jiān)管死角。圖8為VTS間數(shù)據(jù)交換示意圖，通過VTS間數(shù)據(jù)交換服務(wù)，所有VTS將共享其監(jiān)控信息，這極大地提升了監(jiān)控效果及設(shè)備的利用率。[9]

圖8 VTS間數(shù)據(jù)交換示意圖

（5）船舶操作協(xié)同工具（VOCT）

在進(jìn)行搜救作業(yè)時(shí)，船舶間的協(xié)同最為關(guān)鍵。傳統(tǒng)搜救船舶都是通過VHF協(xié)同，在通信信號(hào)受限或語言不通、海況惡劣的情況下，協(xié)同的效果會(huì)大打折扣。在船舶操作協(xié)同工具（如圖9所示）的幫助下，船舶間通信不僅有語音，還能以文字明確協(xié)同雙方的意圖，協(xié)調(diào)者還能將搜尋路線等重要信息分發(fā)到不同的搜救船上，這極大地提高了現(xiàn)場搜救的效率。[10]

圖9 VOCT操作示意圖

（6）其他服務(wù)

自動(dòng)通用報(bào)告：當(dāng)船舶進(jìn)出港時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)向港口當(dāng)局進(jìn)行船舶報(bào)告，這極大地減輕了海員負(fù)擔(dān)。

船位動(dòng)態(tài)預(yù)測：該功能根據(jù)本船狀態(tài)與周圍海況來預(yù)測本船未來幾分鐘內(nèi)的船位，當(dāng)船舶可能擱淺或觸礁時(shí)，系統(tǒng)會(huì)報(bào)警。

航海安全信息及航海通告服務(wù)：系統(tǒng)自動(dòng)及時(shí)地接收航海安全信息及航海通告，并將其顯示到ECDIS上。

動(dòng)態(tài)禁航區(qū)服務(wù)：系統(tǒng)會(huì)根據(jù)本船吃水與周圍海況動(dòng)態(tài)確定禁航區(qū)，并及時(shí)發(fā)出警報(bào)。

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)：駕駛員配合虛擬現(xiàn)實(shí)的眼鏡，可將航線、通告等虛擬信息疊加到現(xiàn)實(shí)海面上。

4.測試平臺(tái)所取得的成果

IMO為推進(jìn)e-Navigation戰(zhàn)略的實(shí)施，提出了一系列戰(zhàn)略實(shí)施計(jì)劃。但實(shí)施計(jì)劃過于抽象與理想化，與目前狀況存在若干差距。為此，IMO的e-Navigation協(xié)調(diào)小組專門進(jìn)行了差距分析，以期在今后具體實(shí)踐中逐漸縮小差距。

ACCSEAS工程在IMO及IALA的e-Navigation原則指導(dǎo)下，成功地將其概念付諸實(shí)踐。其建立的e-Navigation原型及在具體實(shí)踐過程中積累的信息，為今后大范圍實(shí)施e-Navigation提供了技術(shù)支持。

表1顯示在ACCSEAS的解決方案中，其提供的服務(wù)彌補(bǔ)的IMO e-Navigation戰(zhàn)略實(shí)施差距:

表1 IMO e-Navigation戰(zhàn)略實(shí)施差距與ACCSEAS解決方案對(duì)照表[11]

二、對(duì)我國實(shí)施e-Navigation戰(zhàn)略的建議

1.堅(jiān)持用戶需求驅(qū)動(dòng)

IMO明確提出e-Navigation戰(zhàn)略是由用戶需求驅(qū)動(dòng)，而不是政府或技術(shù)驅(qū)動(dòng)，目的是整合海事導(dǎo)航系統(tǒng)及岸基服務(wù)以滿足現(xiàn)在及將來海事用戶的需求。海事局作為協(xié)調(diào)機(jī)構(gòu)，應(yīng)積極傾聽海事活動(dòng)各參與方的需求，引導(dǎo)科研開發(fā)機(jī)構(gòu)充分有效地利用現(xiàn)有技術(shù)，融合已有數(shù)據(jù)，為用戶提供簡便友善的人機(jī)界面。[12]比如可以效仿電子商務(wù)或電子政務(wù)中的單一窗口，建立海事數(shù)據(jù)統(tǒng)一錄入平臺(tái)，所有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)至海事云；終端用戶申報(bào)一次，各管理部門根據(jù)業(yè)務(wù)需求獲取不同的數(shù)據(jù)。

全球在IALA備案的e-Navigation測試項(xiàng)目已超過40個(gè)，其中有部分項(xiàng)目已結(jié)題，已在測試區(qū)域取得圓滿成功并進(jìn)展到了第二期。結(jié)合已有項(xiàng)目的大量寶貴經(jīng)驗(yàn)，并堅(jiān)持用戶需求驅(qū)動(dòng)，可逐步實(shí)施我國的e-Navigation戰(zhàn)略。

2.從單個(gè)海事服務(wù)集（MSPs）入手

海事服務(wù)主要由岸基支持，考慮到基站地域差異及海事服務(wù)的復(fù)雜性，IMO將海事服務(wù)集分成16個(gè)子集，并有其相應(yīng)的戰(zhàn)略實(shí)施計(jì)劃（SIP）。我國可根據(jù)已有的經(jīng)驗(yàn)，從優(yōu)勢海事服務(wù)出發(fā)，建立原型系統(tǒng)，再逐步實(shí)現(xiàn)整個(gè)海事服務(wù)集。

中國沿海港口眾多，各港口VTS設(shè)備部署已初步完善，充分利用已有設(shè)備，實(shí)施海事服務(wù)集中的VTS信息服務(wù)，達(dá)到VTS間數(shù)據(jù)共享，以提升監(jiān)管效率及服務(wù)質(zhì)量。

3.先整合區(qū)域信息

從ACCSEAS工程實(shí)踐可看出，其目的是通過整合北海各國海事資源而減少北海航行風(fēng)險(xiǎn)。工程結(jié)束后，其寶貴經(jīng)驗(yàn)可推廣到歐盟。

目前國內(nèi)主要e-Navigation的試點(diǎn)在IALA備案的有洋山港和天津港，都局限在單一港口，測試的服務(wù)也不全面，可考慮在港口密集區(qū)域進(jìn)行跨行政區(qū)域測試，并將測試項(xiàng)目適當(dāng)擴(kuò)充。因此，我國可進(jìn)行區(qū)域信息整合，如在環(huán)渤海地區(qū)、長三角地區(qū)、珠三角地區(qū)等（或重點(diǎn)區(qū)域內(nèi)的重點(diǎn)港口間）開展試點(diǎn)工作，再將整合區(qū)域逐步相連以覆蓋全國。

三、結(jié)語

為保證航行安全和保護(hù)海洋環(huán)境，我國應(yīng)盡快發(fā)展e-Navigation戰(zhàn)略。目前我國已基本完成重要水域的通信基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，但在如何有效利用已有設(shè)備、實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互聯(lián)共享及海事高效監(jiān)管等方面還存在諸多不足。ACCSEAS工程的成功實(shí)踐將給我國提供良好的示范。

[1]THOMAS PORATHE.ACCSEAS Baseline and Priorities Report[R].2015.

[2]ACCSEAS Overview[EB/OL].(2015-02-02)[2016-07-07].http://www.accseas.eu/about-accseas/.

[3]JAN-HENDRIK OLTMANN.ACCSEAS e-Navigation Architecture Report—Implementing e-Navigation in the North Sea Region[R].2015.

[4]OLE BAKMAN BORUP.ACCSEAS Report—Service Description: Maritime Cloud[R].2015.

[5]JAN-HENDRIK OLTMANN.ACCSEAS North Sea Region Route Topology Model(NSR-RTM)-Description and contribution to an international generic Route Topology Model definition[R].2015.[6]MADS BENTZEN BILLES.ACCSEAS Report—Service Description: Tactical Exchange of Intended Routes[R].2015.

[7]MADS BENTZEN BILLES.ACCSEAS Report—Service Description: Tactical Route Suggestion[R].2015.

[8]DR.PAUL WILLIAMS.ACCSEAS Report—Service Description:Multi Source Positioning Service[R].2015.

[9]JEFFREY VAN GILS.ACCSEAS Report—Service Description:Harmonized Data Exchange with Inter-VTS Exchange Format(IVEF)[R].2015.

[10]MADS BENTZEN BILLES.ACCSEAS Report—Service Description: Vessel Operations Coordination Tool (VOCT)[R].2015.

[11]MADS BENTZEN BILLES.ACCSEAS Final Report—Review of ACCSEAS Solutions through tests and demonstrations[R].2015.

[12]彭國均,張杏谷,項(xiàng)鷺,等.歐盟蒙拉麗薩海事工程探析及其啟示[J].中國航海,2012(3):62-66.

10.16176/j.cnki.21-1284.2017.07.005

吳祖新（1986—），男，大連海事大學(xué)航海學(xué)院，碩士，講師，二副。

馮紀(jì)軍（1978—），男，大連海事大學(xué)航海學(xué)院，碩士，講師。