非鵬 龔? 周昱城

摘 要：本研究首先分析了內(nèi)河與封閉水運(yùn)航運(yùn)現(xiàn)狀和所面對的問題，分析國內(nèi)外航運(yùn)監(jiān)管新業(yè)態(tài)新技術(shù)，并應(yīng)用新技術(shù)，構(gòu)建立體監(jiān)管與救助體系。

關(guān)鍵詞：衛(wèi)星AIS 水下機(jī)器人;北斗-AIS終端

中圖分類號：U698? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2020）10-0044-03

中共中央、國務(wù)院于2019年9月印發(fā)實(shí)施了《交通強(qiáng)國建設(shè)綱要》，《綱要》中指出，“加強(qiáng)區(qū)域綜合交通網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)運(yùn)營與服務(wù)技術(shù)、城市綜合交通協(xié)同管控技術(shù)、基于船岸協(xié)同的內(nèi)河航運(yùn)安全管控與應(yīng)急搜救技術(shù)等研發(fā)”[1]。

與此同時(shí)，航運(yùn)經(jīng)濟(jì)進(jìn)一步快速發(fā)展，全國內(nèi)河航道通航里程12.73萬公里，比上年增加172公里。等級航道里程6.67萬公里，占總里程52.4%，提高0.2個(gè)百分點(diǎn)。三級及以上航道里程1.38萬公里，占總里程10.9%，提高0.3個(gè)百分點(diǎn)[2]，港口吞吐量和貨運(yùn)量連續(xù)多年穩(wěn)居世界前列。航運(yùn)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展對海事監(jiān)管部門，從業(yè)人員都提出了更高的要求。

中華人民共和國海事局履行水上交通安全監(jiān)督管理、船舶及相關(guān)水上設(shè)施檢驗(yàn)和登記，防止船舶污染和航海保障等行政管理和執(zhí)法職責(zé)，并配合海上維權(quán)執(zhí)法行動[3]。海事監(jiān)管的科學(xué)性是保證航運(yùn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重中之重。

1 背景

我國內(nèi)河資源較為豐富，具有航運(yùn)開發(fā)價(jià)值的主要河流眾多，我國內(nèi)河航運(yùn)資源主要分布在長江、珠江及淮河流域。，長江干線的通航能力由于長江口航道的整治工程和三峽工程成功實(shí)施大為提升，航道等級也因此大幅度的升級。2017年，長江干線貨物通過量達(dá)25億t，三峽船閘通過量達(dá)1.38億t。[4]

我國是一個(gè)湖泊眾多的國家，湖泊作為封閉性水域，具有易污染難治理，微小型船舶多監(jiān)管復(fù)雜等特點(diǎn)，推進(jìn)“高原湖泊”旅游和航運(yùn)融合發(fā)展，將極大地促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展。進(jìn)入新時(shí)代，堅(jiān)決貫徹落實(shí)習(xí)近平生態(tài)文明思想和習(xí)近平總書記考察云南重要講話精神，如何在保護(hù)金山銀山的大前提下發(fā)展并監(jiān)管旅游航運(yùn)，也是新的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。

總體來說，航運(yùn)在綜合交通運(yùn)輸體系所占的比重小，這是因?yàn)槲覈罅克Y源屬于流域的上游，都處在高山峽谷之中，航道等級低，船舶噸位小，沿江缺少中心城市和產(chǎn)業(yè)布局，電站建設(shè)未充分考慮通航要求，阻斷了航道的連通性，這些制約因素，致使航運(yùn)難以充分發(fā)揮運(yùn)距遠(yuǎn)、噸位大、耗能低的運(yùn)輸優(yōu)勢。

重點(diǎn)通航水域在安全風(fēng)險(xiǎn)防控水平與能力上與保障水運(yùn)平安運(yùn)行、保證人民群眾安全便捷出行還有不少差距，需要在技術(shù)研究、裝備開發(fā)、系統(tǒng)集成與能力建設(shè)方面開展大量的工作。

2 監(jiān)管體系建立的必要性

2.1自然條件導(dǎo)致船舶和通信水平發(fā)展參差不齊

大量水域通航環(huán)境復(fù)雜，流域通航里程較長，管理范圍廣，流域內(nèi)小型船舶數(shù)量眾多，分布較廣，內(nèi)河運(yùn)輸裝備水平參差不齊，安全防控難度大，安全應(yīng)急體系與處置能力明顯不足，航運(yùn)安全防控與應(yīng)急處置工作壓力較大。而流域內(nèi)的安全事故時(shí)有發(fā)生，極大影響了人民生命財(cái)產(chǎn)和流域的航運(yùn)安全。

惡劣的自然條件，使得公用移動網(wǎng)絡(luò)和海事甚高頻（VHF）等通信網(wǎng)絡(luò)都無法良好地對全流域進(jìn)行覆蓋，海事監(jiān)管效率低，無法對航道、通航環(huán)境以及船舶進(jìn)行合理有效的監(jiān)控。

2.2海事部門配備巡邏艇信息化建設(shè)存在不足

海事巡邏艇信息化建設(shè)缺乏整體思考，各方面信息難以互通集成，信息交流不暢，限制了搜救服務(wù)的及時(shí)有效性。部分船舶因服役時(shí)間較長，缺乏必備的應(yīng)急通信設(shè)備。海事巡邏艇的對外信息服務(wù)能力較弱，未能充分滿足對外服務(wù)的需求，只覆蓋了業(yè)務(wù)所需的系統(tǒng)。

2.3經(jīng)費(fèi)不足及高水平人才流失

據(jù)統(tǒng)計(jì)，國內(nèi)僅從事瀾滄江航運(yùn)的注冊船員達(dá)到818名，其中，高級船員345名，普通船員473名，而東南亞船員人數(shù)更多。其管理和溝通都需要大量的人力和時(shí)間成本，但由于客觀原因，海事執(zhí)法人員收入相較企業(yè)較低，造成了大量的人才流失。而且相較于長江流域，瀾滄江航道整體信息化投資不足，新技術(shù)應(yīng)用不到位，海事管理人員巧婦難為無米之炊。

3 立體監(jiān)管技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

3.1水面安全監(jiān)管技術(shù)

水面安全監(jiān)管主要內(nèi)容之一是通過實(shí)時(shí)采集內(nèi)河航道內(nèi)船舶的位置信息、視頻信息、AIS信號等，對船舶進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，對航道交通流進(jìn)行管控。近年來，隨著水上交通安全監(jiān)管技術(shù)的快速發(fā)展，我國建設(shè)規(guī)模龐大、技術(shù)先進(jìn)的船舶交通管理系統(tǒng)（VTS系統(tǒng)）、視頻監(jiān)控系統(tǒng)（CCTV系統(tǒng)）、船舶自動識別系統(tǒng)（AIS系統(tǒng)）等裝備設(shè)施。

近些年來，衛(wèi)星AIS系統(tǒng)發(fā)展十分迅速，對內(nèi)河交通的監(jiān)管效率也在大幅度提升，歐美國家開發(fā)了AMS、AST Ltd、Free Port-Eye from a sky等系統(tǒng)。這些系統(tǒng)的共同特點(diǎn)是集成了GPS和衛(wèi)星信號，通過使用這些信號，聯(lián)通內(nèi)河船舶與岸上監(jiān)管部門，能夠?qū)崿F(xiàn)全天候的監(jiān)管。但是衛(wèi)星通訊的資費(fèi)較高，只適用于緊急通訊，例如應(yīng)急搜救等，不適用于全天候的監(jiān)管。

為了打破歐美國家對導(dǎo)航系統(tǒng)的壟斷，我國自主研發(fā)組網(wǎng)了北斗系統(tǒng)，北斗系統(tǒng)同事具備定位和通信功能，可以通過短報(bào)文進(jìn)行必要的信息交流，在搜救領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。北斗系統(tǒng)在內(nèi)河航運(yùn)中的應(yīng)用，不僅是對系統(tǒng)的一種應(yīng)用檢驗(yàn)，也為北斗系統(tǒng)在世界范圍內(nèi)的推廣奠定了基礎(chǔ)。

3.2空中安全監(jiān)管技術(shù)

近年來，隨著無人機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，無人機(jī)正在成為空中安全監(jiān)管的主要技術(shù)手段。2015年經(jīng)國家海洋局批準(zhǔn)在寧波開展“寧波海洋災(zāi)害調(diào)查無人機(jī)系統(tǒng)”試點(diǎn)項(xiàng)目，并列入了寧波市政府的“三年行動”計(jì)劃考核的項(xiàng)目之一。目前，用于海洋災(zāi)害調(diào)查的無人機(jī)設(shè)備采購已經(jīng)基本完成，形成了高低搭配的系列無人機(jī)監(jiān)測硬件系統(tǒng)。主要應(yīng)用于海洋自然災(zāi)害的監(jiān)測調(diào)查、海洋災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)源調(diào)查與監(jiān)測、海域海島的定期巡查與管護(hù)、海洋環(huán)境動態(tài)監(jiān)視監(jiān)測等方面。

3.3水下安全監(jiān)管技術(shù)

由于海事部門承擔(dān)著水上搜救和船舶防污染的職責(zé)，因此水下安全監(jiān)管也是必不可少的。目前，應(yīng)用在沿海以及內(nèi)河高等級航道的水下安全監(jiān)管設(shè)備主要是自主潛水器（AUV），包括Kongsberg公司的REMUS系列和HUGIN系列，以及bluefin robotics公司的bluefin系列。自主潛水器中裝備有聲學(xué)探測和光電成像設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)對海底大范圍、高分辨率的搜尋與掃描，確定遇險(xiǎn)目標(biāo)位置，并提供水下遇險(xiǎn)目標(biāo)的高清晰光學(xué)圖像，能夠?yàn)榫戎驌频臎Q策提供技術(shù)支撐。

4 內(nèi)河與封閉性水域立體監(jiān)管體系的建立

針對重點(diǎn)通航水域的監(jiān)管需求，分析高山河流、旅游湖庫區(qū)的水面、空中、水下監(jiān)管與服務(wù)手段，建立立體監(jiān)管體系。監(jiān)管體系具有以下系統(tǒng)：

4.1衛(wèi)星AIS系統(tǒng)

AIS系統(tǒng)是工作在VHF頻段上的船舶岸基廣播系統(tǒng)，利用161.075和163.025兩個(gè)頻段進(jìn)行信號的發(fā)射與接收。而衛(wèi)星AIS系統(tǒng)是普通AIS的進(jìn)階，使用多顆低軌道衛(wèi)星搭載AIS載荷對報(bào)文進(jìn)行解析，并發(fā)送到相應(yīng)的管理機(jī)構(gòu)，使得管理機(jī)構(gòu)掌握船舶航行動態(tài)，對內(nèi)河與封閉性水域船舶運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)控。目前AIS載荷并沒有大規(guī)模搭載于衛(wèi)星發(fā)射，AIS衛(wèi)星系統(tǒng)對系統(tǒng)的監(jiān)控并非實(shí)時(shí)。衛(wèi)星接收并存儲AIS報(bào)文信息，并根據(jù)覆蓋范圍把信息發(fā)送給指定基站。

衛(wèi)星AIS具有以下特點(diǎn)：地理覆蓋范圍廣，可包括全球范圍;可顯示并跟蹤的對象多，所有安裝AIS的船舶及航標(biāo)都可以在系統(tǒng)中表現(xiàn);數(shù)據(jù)內(nèi)容涵蓋量大，不僅顯示船舶基本信息，還顯示了MMSI碼等;更新頻率高;數(shù)據(jù)可靠性強(qiáng);安全性高等。

4.2水下機(jī)器人

水下救援與應(yīng)急打撈前的偵察保障是避免二次事故的不可或缺的重要措施，傳統(tǒng)手段是進(jìn)行人工偵察或條件不允許時(shí)的簡單探測，這對救助打撈的實(shí)施是非常不利的，并且人工偵察的危險(xiǎn)系數(shù)很高，極易發(fā)生突發(fā)事件，造成生命財(cái)產(chǎn)的損失。

海洋中的事故隨著海上運(yùn)輸和相應(yīng)的資源開發(fā)而急劇增加，例如我國“1124”特大海難和埃及的“薩拉姆98號”海難，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)和社會損失，針對此類事故，救助打撈無疑是國家應(yīng)急保障體系的重要組成部分，承擔(dān)著我國海上人命、財(cái)產(chǎn)、環(huán)境救助等多項(xiàng)重要任務(wù)。然而水下環(huán)境十分復(fù)雜，水下救援與應(yīng)急打撈存在著巨大的風(fēng)險(xiǎn)，需要具備強(qiáng)大的偵察保障能力以避免救援時(shí)二次事故的發(fā)生。針對水下救援與應(yīng)急打撈的偵察保障需求，利用仿生技術(shù)研制了靈活機(jī)動的小型化檢查作業(yè)平臺，其水動力模型與真實(shí)的魚類極其相似，降低了偵察裝備引發(fā)二次事故的風(fēng)險(xiǎn);基于多任務(wù)的應(yīng)急環(huán)境模擬及演練評估技術(shù)開發(fā)了通用的任務(wù)平臺，可根據(jù)實(shí)際的任務(wù)需求模擬作業(yè)環(huán)境進(jìn)行演練評估，為海上救助打撈提供偵察保障服務(wù)。

水中仿生機(jī)器人，續(xù)航能力強(qiáng)、低噪音、環(huán)境好，適合在內(nèi)河及封閉水域中運(yùn)行。目前通過“智能化水上救助處置機(jī)器人暨海參捕撈”，“基于水上應(yīng)急處置機(jī)器人的海底打撈及水下抓取作業(yè)”等研究課題的廣泛應(yīng)用，可根據(jù)實(shí)際的任務(wù)需求，模擬作業(yè)環(huán)境進(jìn)行演練評估，應(yīng)用效果良好。

4.3通信終端

北斗-AIS一體式船載終端主要包括北斗/GNSS模塊、AIS模塊、數(shù)據(jù)通信主控模塊和顯控終端模塊， 使用數(shù)據(jù)通信主控模塊以協(xié)調(diào)北斗模塊與AIS模塊之間的工作，將數(shù)據(jù)量較大AIS數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選及智能壓縮，將其中對時(shí)效性要求最高的部分?jǐn)?shù)據(jù)優(yōu)先通過北斗系統(tǒng)回傳，同時(shí)將北斗/GNSS模塊生成的位置信息輸入AIS模塊，以便AIS系統(tǒng)在其傳統(tǒng)頻段內(nèi)播發(fā)常規(guī)AIS數(shù)據(jù)。

在自主模式下，AIS數(shù)據(jù)自動地以不同的更新頻率發(fā)送，其中，動態(tài)信息由航速與航向變化決定，靜態(tài)信息和航行狀態(tài)信息的數(shù)據(jù)每6分鐘或者按要求發(fā)送，AIS文本信息按要求時(shí)間發(fā)送。

AIS短消息分為安全相關(guān)短消息和二進(jìn)制短消息。AIS安全相關(guān)短消息內(nèi)容應(yīng)與航行安全相關(guān)，例如看到冰山或浮標(biāo)不在位。AIS短消息可以對指定目標(biāo)發(fā)送或?qū)^(qū)域內(nèi)所有安裝AIS的船舶廣播。AIS二進(jìn)制短消息根據(jù)國際通用或者區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)播發(fā)，不能無序播發(fā)。

值班駕駛員應(yīng)確保顯示和接收安全信息，并按照要求發(fā)送信息。AIS短消息也可廣播海上安全信息。值班駕駛員應(yīng)當(dāng)注意特殊的安全相關(guān)消息和特殊用戶身份（如AIS-SART設(shè)備）的短消息。

無論船舶是在航行還是錨泊，AIS設(shè)備應(yīng)一直保持正常工作。當(dāng)船長認(rèn)為AIS的連續(xù)操作可能危害船舶安全時(shí)可以關(guān)閉AIS，并在航海日志中記錄。AIS被關(guān)閉后，靜態(tài)數(shù)據(jù)和航次相關(guān)信息可保留存儲。重啟后，本船數(shù)據(jù)將在2分鐘內(nèi)初始化后發(fā)射。在船舶進(jìn)出港口或者航行于強(qiáng)制報(bào)告制的水域，AIS操作應(yīng)當(dāng)符合有關(guān)要求。

5 總結(jié)

當(dāng)前我國航運(yùn)還處在發(fā)展階段，在發(fā)展過程中，應(yīng)注意新技術(shù)新手段的應(yīng)用，打造符合我國國情的內(nèi)河與封閉水域立體監(jiān)管與救助體系。

參考文獻(xiàn)：

[1] 國務(wù)院.交通強(qiáng)國建設(shè)綱要[Z]，2019.

[2] 交通運(yùn)輸部.2019年交通運(yùn)輸行業(yè)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)[Z]，2020.

[3] 中央編辦.中央編辦關(guān)于交通運(yùn)輸部有關(guān)職責(zé)和機(jī)構(gòu)編制調(diào)整的通知[Z]，2013.

[4] 賈大山，紀(jì)永波，焦芳芳.抓住新時(shí)期發(fā)展機(jī)遇加快內(nèi)河航道基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)[J]，中國水運(yùn)，2019

基金項(xiàng)目：受云南省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目《云南省重點(diǎn)通航水域立體監(jiān)管關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用示范》資助，項(xiàng)目號2018IB021