陳畢伍，鄧愛民，鄭宏輝，祁 波，梁 乾

(1. 廣東海事局，廣東 廣州 510260；2. 中國艦船研究設(shè)計中心，湖北 武漢 430064)

0 引 言

近年來隨著我國海運(yùn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和海上活動的日益增多，存在船舶交通風(fēng)險增大、交通運(yùn)輸活動繁忙、海洋資源開發(fā)迅猛、海洋權(quán)益爭端頻繁等特點(diǎn)，給我國海事系統(tǒng)在保障海上通道安全、延伸有效管轄范圍、 維護(hù)國家海洋權(quán)益、強(qiáng)化海上搜救合作等方面帶來了更高的要求[1]。為了有效應(yīng)對我國海事部門應(yīng)對南海等遠(yuǎn)海海域快速增長的交通監(jiān)管、應(yīng)急救援以及維護(hù)權(quán)益等保障任務(wù)要求。海事系統(tǒng)迫切需要建造綜合能力更強(qiáng)、能夠適應(yīng)全球海域內(nèi)執(zhí)行海事應(yīng)急處置任務(wù)的大型海事巡邏船。

近年來，海事系統(tǒng)千噸級巡邏船在深遠(yuǎn)海人命救助、突發(fā)事件應(yīng)對、交通指揮調(diào)度、綜合監(jiān)管和配合維權(quán)等方面發(fā)揮重大作用，多次成功處理海上違法事件和處置海上交通事故、險情，在挽救遇險人員生命、維護(hù)轄區(qū)通航秩序、保障海上運(yùn)輸和作業(yè)安全、保護(hù)海洋生態(tài)環(huán)境、提升中國海事的國際影響力等方面做出了重要貢獻(xiàn)。然而，在執(zhí)行遠(yuǎn)海搜救等任務(wù)過程中，也暴露出信息集成度不高、編隊指揮能力不足、通信距離受限和遠(yuǎn)海通信手段不夠豐富等問題，導(dǎo)致在執(zhí)行任務(wù)過程中指揮員難以及時獲取相關(guān)信息，難以對態(tài)勢發(fā)展進(jìn)行評估和分析，制約了我國海事監(jiān)管和應(yīng)急處置能力的有效發(fā)揮。

各海洋大國都在不斷完善覆蓋岸、海、空大范圍的通信指揮系統(tǒng)，強(qiáng)化通信覆蓋，提高信息處理能力和響應(yīng)速度。目前美國指揮通信系統(tǒng)正按照“前沿存在”、“知識優(yōu)勢”的戰(zhàn)略進(jìn)行改造和完善，建立C4ISR、全球信息柵格等先進(jìn)通信指揮系統(tǒng)，將指揮、控制、通信、計算機(jī)、情報及監(jiān)視與偵察系統(tǒng)集成為一體化的通信指揮系統(tǒng)。

充分利用海上指揮各種通信和信息化手段，提高海事系統(tǒng)應(yīng)急處置能力，已成為當(dāng)今各國海事信息技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)。Zweck[2]，Ashton等[3]，Thor等[4]，Rosebrock等[5]，均提出了基于海上通信和數(shù)據(jù)分析，優(yōu)化海上應(yīng)急處置能力的手段。

國內(nèi)船舶指揮通信系統(tǒng)多采用集中指揮、分散控制的原則，各指揮臺相互冗余，應(yīng)急情況下可切換。海軍指揮系統(tǒng)已實現(xiàn)了局部的岸、海、空一體化能力，采用短波、超短波、數(shù)據(jù)鏈、衛(wèi)通等手段實現(xiàn)了艦對岸、編隊內(nèi)艦艇、飛機(jī)、友鄰編隊之間的指揮通信。而民用船舶上也已經(jīng)建成了一些通信指揮系統(tǒng)，如中國漁政建立了一體化管理指揮系統(tǒng)，通過對全國漁船數(shù)據(jù)的集中管理和船位監(jiān)測，可以有效提高海上漁船的安全管理，提高海上執(zhí)法效率。武警、邊防、海關(guān)等部門也利用公共移動通信、超短波、短波電臺等技術(shù)建立了一些通信指揮系統(tǒng)，但岸、海、空一體化通信指揮系統(tǒng)的建設(shè)相對滯后。

當(dāng)前海事通信指揮岸基指揮中心可通過短波電臺與前線執(zhí)法船進(jìn)行直接話音呼叫，通過衛(wèi)星信道接收執(zhí)法船船位、航行信息，以及光電取證、視頻監(jiān)控和海域情況等視頻數(shù)據(jù)。海巡船之間、海巡船與其他船舶之間可通過短波、超短波電臺進(jìn)行高頻度、不定期的話音呼叫；海巡飛機(jī)取證的數(shù)字化音視頻資料可通過無線數(shù)據(jù)鏈路回傳到海巡船，并通過短波電臺與海巡船進(jìn)行語音通信。在重大事件或緊急情況下，各級領(lǐng)導(dǎo)在指揮中心或現(xiàn)場實時指揮，船岸之間可通過VSAT衛(wèi)星進(jìn)行視頻會商。

我國雖然已建立起海上搜尋救助的應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制[6]，劉曉琴[7]、黃哲怡[8]等均結(jié)合馬航事件我國海上搜救體系的運(yùn)轉(zhuǎn)，闡述了我國當(dāng)前在海上衛(wèi)星通信和數(shù)據(jù)分析能力綜合應(yīng)用方面的不足。

經(jīng)對近期我國海事巡邏船現(xiàn)場執(zhí)行應(yīng)急處置任務(wù)數(shù)據(jù)的分析，總結(jié)在信息集成及綜合指揮方面主要存在以下不足：

1）海上綜合指揮能力不足

缺乏對周邊相關(guān)船舶和水域的綜合態(tài)勢感知能力，缺乏業(yè)務(wù)集中管理和會商決策能力，指揮主要靠語音呼叫，缺乏有效的信息化綜合指揮管理平臺，船舶聯(lián)合執(zhí)法作業(yè)難以高效協(xié)同開展。

2）通信及數(shù)據(jù)傳輸能力不足

船載衛(wèi)星通信設(shè)備抗干擾能力弱、帶寬不足、覆蓋范圍受限；編隊通信缺乏自主可控的有效手段；船船、船岸數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)共享手段欠缺，船機(jī)數(shù)據(jù)傳輸能力不足，數(shù)據(jù)傳輸缺乏安全通信功能；編隊話音通信缺乏語音加密功能。

3）信息集成處理能力不足

難以實現(xiàn)編隊內(nèi)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、感知信息的共享及綜合處理，信息集成一般在船舶靠岸后通過數(shù)據(jù)包的形式在岸基指揮中心統(tǒng)一進(jìn)行，缺乏實時數(shù)據(jù)集成處理能力。

4）信息利用和決策分析能力不足

缺乏多源信息融合分析和數(shù)據(jù)挖掘能力，信息利用率低，難以為輔助決策提供有效支撐。

為了滿足“十三五”期間，海事系統(tǒng)監(jiān)管布局網(wǎng)格化、執(zhí)法服務(wù)規(guī)范化、巡航救助一體化、輔助決策智能化的頂層設(shè)計建設(shè)要求，以感知船舶為主線，建立全面感知、廣泛互聯(lián)、深度融合、智能應(yīng)用、安全可靠和機(jī)制完善的信息化體系已成為海事系統(tǒng)信息化建設(shè)的主要目標(biāo)。

萬噸級海事巡邏船是首次按照我國海事系統(tǒng)海上旗艦要求進(jìn)行設(shè)計。信息集成與指揮系統(tǒng)將構(gòu)成海事系統(tǒng)巡航執(zhí)法及應(yīng)急指揮的移動海上指揮控制樞紐，可及時將現(xiàn)場信息快速傳送到岸基，為海事執(zhí)法及應(yīng)急行動提供準(zhǔn)確和及時的情報；可為編隊內(nèi)船舶提供準(zhǔn)確、及時的協(xié)同指揮和信息服務(wù)，緊急情況下可協(xié)同社會船舶及其他國家海上執(zhí)法力量完成相關(guān)任務(wù)。信息集成與指揮系統(tǒng)應(yīng)具備綜合指揮高效、通信功能強(qiáng)大、數(shù)據(jù)中心完善、網(wǎng)絡(luò)安全、信息化程度高和應(yīng)用多樣化等特點(diǎn)。

本船信息集成與指揮系統(tǒng)采用多種通信手段，并結(jié)合統(tǒng)一通信平臺實現(xiàn)了融合應(yīng)用，為海、陸、空及水下調(diào)查取證、搜救作業(yè)、編隊及岸基協(xié)同提供載體平臺與相關(guān)通信服務(wù)，編隊遠(yuǎn)海執(zhí)行任務(wù)過程中，也能夠保障高質(zhì)量的船與岸、船與船、船與船載機(jī)、船與船載水下潛器的有效通信，初步實現(xiàn)了海事系統(tǒng)遠(yuǎn)海立體通信能力，具備遠(yuǎn)海多種通信手段綜合應(yīng)用能力。

本船信息集成與指揮系統(tǒng)通過對海上執(zhí)法監(jiān)管現(xiàn)場雷達(dá)探測、光電取證、AIS、氣象水文、VTS、海事管理、航運(yùn)行業(yè)等各類數(shù)據(jù)的充分采集和利用，實現(xiàn)現(xiàn)場信息的記錄及重演；應(yīng)用大數(shù)據(jù)處理及分析技術(shù)，結(jié)合岸基支持海事業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，對海事編隊采集的動態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，構(gòu)建現(xiàn)場態(tài)勢及發(fā)展趨勢、預(yù)警風(fēng)險模型，提供重要的數(shù)據(jù)保障。

本船信息集成與指揮系統(tǒng)對已有通信資源、動態(tài)數(shù)據(jù)資源、視頻信息進(jìn)行資源整合與應(yīng)用，提供科學(xué)的應(yīng)急預(yù)案，統(tǒng)一調(diào)度各種應(yīng)急資源，聯(lián)動指揮。具備監(jiān)測監(jiān)控、預(yù)警管理、應(yīng)急值守、輔助決策、指揮調(diào)度、模擬演練、統(tǒng)計分析等功能。實現(xiàn)廣東海事局搜救指揮中心、本船及編隊船舶之間的上下貫通、左右銜接、互聯(lián)互通和信息共享，特別在處置重大水上交通事故時，可以與岸基搜救中心召開視頻會議和協(xié)同指揮，提供實時事發(fā)現(xiàn)場情況，進(jìn)行異地會商和數(shù)據(jù)共享，調(diào)用有關(guān)部門應(yīng)急平臺的數(shù)據(jù)和相關(guān)資料，對事態(tài)發(fā)展進(jìn)行研判分析，實施指揮調(diào)度，打造符合海上執(zhí)法編隊聯(lián)動指揮、船岸協(xié)同指揮的一體化指揮平臺。

1 信息集成及指揮系統(tǒng)構(gòu)建

根據(jù)萬噸級海巡船信息集成及指揮系統(tǒng)的定位和業(yè)務(wù)需求，其建設(shè)分為“兩個中心、三個網(wǎng)絡(luò)”?！皟蓚€中心”為綜合指揮中心和全船數(shù)據(jù)中心，“三個網(wǎng)絡(luò)”為海事業(yè)務(wù)網(wǎng)、航行保障網(wǎng)與生活保障網(wǎng)，系統(tǒng)部署架構(gòu)如圖1所示。

綜合指揮中心，具備編隊指揮、態(tài)勢推演、應(yīng)急救援與任務(wù)分配、輔助決策、船機(jī)高速通信、民航低空監(jiān)視等功能，實現(xiàn)指揮通信資源的統(tǒng)一調(diào)度。全船數(shù)據(jù)中心提供基于虛擬化技術(shù)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)融合、計算、存儲平臺。海事業(yè)務(wù)網(wǎng)承載海事巡航執(zhí)法及編隊指揮業(yè)務(wù)。航行保障網(wǎng)承載船舶操控及管理業(yè)務(wù)，并為海事業(yè)務(wù)處理提供現(xiàn)場采集及監(jiān)測數(shù)據(jù)。海事業(yè)務(wù)網(wǎng)和航行保障網(wǎng)按照《信息系統(tǒng)通用安全技術(shù)要求》中信息安全等級防護(hù)二級的要求進(jìn)行建設(shè)，為系統(tǒng)內(nèi)網(wǎng)。生活保障網(wǎng)主要承載船員日常保障業(yè)務(wù)，提供生活區(qū)域有線及無線接入端口，為系統(tǒng)外網(wǎng)。考慮網(wǎng)絡(luò)安全性和可靠性，內(nèi)外網(wǎng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)隔離設(shè)計，配套相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)安全管理手段。

圖1 系統(tǒng)部署架構(gòu)圖Fig. 1 System deployment diagram

本船信息集成及指揮系統(tǒng)體系架構(gòu)分為通信層、存儲層、中間層和處理層。通信層采用船載數(shù)據(jù)網(wǎng)實現(xiàn)全船的有線無線網(wǎng)絡(luò)通信功能，采用衛(wèi)星通信實現(xiàn)本船與其他船舶、本船與岸基之間的遠(yuǎn)程通信功能，采用自主網(wǎng)實現(xiàn)本船與編隊船舶之間的無線寬帶通信功能，采用超短波通信實現(xiàn)本船與外部的遠(yuǎn)程應(yīng)急通信功能，采用數(shù)字集群通信實現(xiàn)本船與編隊之間的內(nèi)部話音通信功能，采用數(shù)據(jù)鏈通信實現(xiàn)本船與船載機(jī)之間的雙向數(shù)據(jù)通信功能；存儲層承擔(dān)本船及編隊執(zhí)行任務(wù)過程中主要的通導(dǎo)采集數(shù)據(jù)、機(jī)電監(jiān)測數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、態(tài)勢數(shù)據(jù)，以及指揮管理數(shù)據(jù)和取證數(shù)據(jù)等的數(shù)據(jù)存儲；中間層包括應(yīng)用接口、基礎(chǔ)服務(wù)和基礎(chǔ)平臺服務(wù)，應(yīng)用接口實現(xiàn)傳感器控制、通信控制、指揮控制、設(shè)備管理、 遠(yuǎn)程支持、疊加控制、訓(xùn)練準(zhǔn)備、重演處理等的接口控制及處理，基礎(chǔ)服務(wù)實現(xiàn)監(jiān)管指揮服務(wù)、通航業(yè)務(wù)服務(wù)、態(tài)勢監(jiān)控服務(wù)、視頻調(diào)度服務(wù)、語音調(diào)度服務(wù)、操船保障服務(wù)等支持服務(wù)功能，采用的基礎(chǔ)平臺服務(wù)主要包括基于GIS平臺、統(tǒng)一門戶、平臺業(yè)務(wù)管理平臺、視頻融合平臺語音融合平臺、通信控制平臺的基礎(chǔ)功能服務(wù)，同時采用高適用性的維護(hù)管理平臺進(jìn)行系統(tǒng)資源的統(tǒng)一運(yùn)維管理；處理層實現(xiàn)指揮通信、輔助決策、業(yè)務(wù)管理、裝備資源管理、態(tài)勢監(jiān)控等信息的應(yīng)用及展示功能。系統(tǒng)體系架構(gòu)如圖2所示。

2 兩個中心

2.1 綜合指揮中心

指揮中心的建設(shè)使大型海事巡邏船指揮人員在執(zhí)行指揮任務(wù)時能夠直觀、全面掌握海事船舶編隊、海事飛行器和水下無人潛器等采集到的實時態(tài)勢信息、周邊水域環(huán)境數(shù)據(jù)以及編隊裝備狀態(tài)信息，與岸基指揮中心聯(lián)動，及時指揮調(diào)度海上執(zhí)法編隊開展行動，隨時作出分析、決策，合理調(diào)整行動方案，并監(jiān)控態(tài)勢發(fā)展，確保巡航執(zhí)法、應(yīng)急搜救、溢油處置、配合維權(quán)等重大任務(wù)順利完成。大型海事巡邏船指揮中心占據(jù)首部2層甲板，后方緊鄰設(shè)置應(yīng)急值班室和會商室/推演室。指揮中心設(shè)置多個功能區(qū)并配置相應(yīng)的操作監(jiān)控臺位、電子沙盤、主顯示屏和大會議桌。

圖2 系統(tǒng)體系架構(gòu)圖Fig. 2 System architecture diagram

圖3 指揮中心示意圖Fig. 3 Command center schematics

2.2 全船數(shù)據(jù)中心

數(shù)據(jù)中心實現(xiàn)對海事船舶編隊動靜態(tài)數(shù)據(jù)資源的匯聚、存儲、挖掘、利用、管理及服務(wù)。在確保數(shù)據(jù)的唯一性、完整性、正確性、實時性、可用性的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)信息集成并為綜合指揮系統(tǒng)提供信息支持保障。數(shù)據(jù)中心遵循自然資源部海事局信息系統(tǒng)頂層設(shè)計，實現(xiàn)海事二級云數(shù)據(jù)中心部分功能，整合形成船舶業(yè)務(wù)動態(tài)、船舶航行動態(tài)、船員動態(tài)、通航環(huán)境動態(tài)等4大動態(tài)數(shù)據(jù)庫[9]，兼顧當(dāng)前應(yīng)急資源調(diào)配機(jī)制[10]及其對應(yīng)資源庫，實現(xiàn)與海上編隊級云數(shù)據(jù)中心相匹配的現(xiàn)場海事數(shù)據(jù)服務(wù)。

數(shù)據(jù)中心資源池建設(shè)采用超融合技術(shù)架構(gòu)，按照3個網(wǎng)絡(luò)劃分原則對各網(wǎng)內(nèi)的物理服務(wù)器采用超融合技術(shù)統(tǒng)籌搭建3個網(wǎng)絡(luò)的虛擬化資源池，提供高可用的IaaS服務(wù)，實現(xiàn)3個虛擬化資源池內(nèi)部存儲及計算資源的動態(tài)分配和靈活擴(kuò)展。采用備份軟件實現(xiàn)虛擬機(jī)文件、用戶文件及數(shù)據(jù)的連續(xù)備份功能與恢復(fù)；采用網(wǎng)管系統(tǒng)及認(rèn)證系統(tǒng)完成本船內(nèi)外網(wǎng)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)和用戶的統(tǒng)一管理和監(jiān)控。通過全船數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)架構(gòu)，承載海事業(yè)務(wù)網(wǎng)、航行保障網(wǎng)、生活保障網(wǎng)多個業(yè)務(wù)系統(tǒng)，滿足應(yīng)用需求，提供業(yè)務(wù)服務(wù)，并為所有業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供高可用的運(yùn)行環(huán)境和安全的數(shù)據(jù)保障，滿足業(yè)務(wù)系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的運(yùn)行需求。

3 三個網(wǎng)絡(luò)

根據(jù)業(yè)務(wù)種類的不同和對數(shù)據(jù)交互安全的考慮，大型海事巡邏船信息集成與綜合指揮系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)分為三大部分，分別為海事業(yè)務(wù)網(wǎng)、航行保障網(wǎng)和生活保障網(wǎng)，如圖4所示。

圖4 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)總體功能結(jié)構(gòu)圖Fig. 4 System network overall function structure diagram

其中海事業(yè)務(wù)網(wǎng)承載監(jiān)控與日常監(jiān)管、綜合指揮相關(guān)工作業(yè)務(wù)；航行保障網(wǎng)承載與船舶航行相關(guān)的保障管理及數(shù)據(jù)采集業(yè)務(wù)；生活保障網(wǎng)主要承載全船人員生活保障相關(guān)信息化業(yè)務(wù)。云桌面用戶終端可通過隔離網(wǎng)絡(luò)主機(jī)切換機(jī)制實現(xiàn)對系統(tǒng)內(nèi)網(wǎng)或外網(wǎng)的單一訪問；系統(tǒng)內(nèi)網(wǎng)、外網(wǎng)通過相互獨(dú)立的通道與船載衛(wèi)通設(shè)備連接，并按照網(wǎng)絡(luò)安全等級保護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)部署安全設(shè)備抵御來自外部的惡意攻擊。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全邏輯架構(gòu)圖如圖5所示。

圖5 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全邏輯架構(gòu)圖Fig. 5 System network security logic architecture diagram

系統(tǒng)出口處通過網(wǎng)絡(luò)安全產(chǎn)品組合抵御外部攻擊，在核心交換機(jī)上配置防火墻板卡，對海事業(yè)務(wù)網(wǎng)及航行保障網(wǎng)之間、數(shù)據(jù)中心與終端之間進(jìn)行邏輯隔離，通過配置訪問控制規(guī)則確保內(nèi)部訪問行為的合法性。部署網(wǎng)絡(luò)準(zhǔn)入控制系統(tǒng)，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備接入的管控，防止外部非法設(shè)備接入。各服務(wù)器通過部署防病毒系統(tǒng)和虛擬化安全管理系統(tǒng)實現(xiàn)主機(jī)加固及惡意軟件防護(hù)；計算機(jī)終端通過部署防病毒系統(tǒng)實現(xiàn)病毒木馬的檢測查殺及惡意攻擊防御；同時在網(wǎng)絡(luò)中部署統(tǒng)一身份認(rèn)證系統(tǒng)，實現(xiàn)各業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)的用戶統(tǒng)一管理和權(quán)限控制，保障對系統(tǒng)內(nèi)各系統(tǒng)信息資源訪問行為的合規(guī)性。

3.1 海事業(yè)務(wù)網(wǎng)

海事業(yè)務(wù)網(wǎng)主要承載巡航執(zhí)法、應(yīng)急搜救、綜合指揮、通信調(diào)度等業(yè)務(wù)應(yīng)用，應(yīng)用節(jié)點(diǎn)遍及萬噸海事船全船近80個艙室250多個網(wǎng)點(diǎn)，且要求具備良好的可擴(kuò)展性。為了符合海事業(yè)務(wù)網(wǎng)的指揮通信實時性、業(yè)務(wù)類型多樣性，以及高安全性、高可靠性的特點(diǎn)，采用3層網(wǎng)狀型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，如圖6所示。

圖6 海事業(yè)務(wù)網(wǎng)架構(gòu)圖Fig. 6 Marine business network architecture diagram

網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，核心層與匯聚層內(nèi)部均采用雙機(jī)堆疊策略，關(guān)鍵板卡提供維修備板，支持熱插拔技術(shù)快速故障現(xiàn)場恢復(fù)。匯聚層雙歸接入到核心層，核心層交換設(shè)備與外部路由器采用BFD雙向檢測機(jī)制保證主用鏈路意外斷開后數(shù)據(jù)的快速切換和恢復(fù)。接入層進(jìn)行QoS部署，采用DiffServ服務(wù)模型，保障業(yè)務(wù)端到端的可靠傳輸。

海事業(yè)務(wù)網(wǎng)通過VSAT衛(wèi)星、海事衛(wèi)星與岸基及其他船舶進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，通過具備海事船舶內(nèi)部多節(jié)點(diǎn)自組網(wǎng)功能的無線寬帶網(wǎng)狀網(wǎng)（單跳不小于20 n mile）實現(xiàn)不依托外部通信條件下海事編隊船舶之間的無線寬帶綜合業(yè)務(wù)信息傳輸，通過雙向高速數(shù)據(jù)鏈通信系統(tǒng)實現(xiàn)本船與船載機(jī)之間的無線指揮通信及數(shù)據(jù)、視頻信息回傳，通過數(shù)字集群通信系統(tǒng)實現(xiàn)本船與社會船舶之間的多點(diǎn)應(yīng)急通信，并通過具備智能路由判決功能的通信調(diào)度平臺實現(xiàn)遠(yuǎn)程通信的高效融合應(yīng)用。通過移動監(jiān)管指揮系統(tǒng)實現(xiàn)基于電子海圖的圖形化海事監(jiān)管指揮態(tài)勢的綜合呈現(xiàn)和任務(wù)綜合管理，包括動態(tài)指揮、態(tài)勢監(jiān)控、信息融合處理、任務(wù)規(guī)劃、海事力量部署、標(biāo)圖繪圖、模擬推演等功能。通過協(xié)同指揮系統(tǒng)實現(xiàn)岸基中心、本船及編隊執(zhí)行任務(wù)的協(xié)同指揮信息管理，包括信息調(diào)度、數(shù)據(jù)交互、數(shù)據(jù)協(xié)同、綜合過程數(shù)據(jù)記錄等功能。

海事業(yè)務(wù)網(wǎng)及相關(guān)功能的實現(xiàn)較大程度加強(qiáng)了海事巡邏船現(xiàn)場執(zhí)法指揮能力，提高了海事系統(tǒng)在深遠(yuǎn)海海上環(huán)境管控及搜尋救助能力。

3.2 航行保障網(wǎng)

航行保障網(wǎng)主要處理船舶操控及管理業(yè)務(wù)，主要以控制指令和監(jiān)控視頻為主，應(yīng)用節(jié)點(diǎn)分布全船近40個艙室區(qū)域60多個網(wǎng)點(diǎn)。航行保障網(wǎng)注重信息采集及監(jiān)控的實時性，故采用了網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥壿嫼唵?、?shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)效率高的核心層—接入層的2層網(wǎng)狀型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，如圖7所示。

圖7 航行保障網(wǎng)架構(gòu)圖Fig. 7 Navigation support network architecture diagram

網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，核心層內(nèi)部采用雙機(jī)堆疊策略來保障網(wǎng)絡(luò)的可靠性。接入層進(jìn)行QoS部署，采用Diff-Serv服務(wù)模型，路由交換設(shè)備互聯(lián)接口采用優(yōu)先級映射機(jī)制和合適的隊列調(diào)度，保障業(yè)務(wù)端到端的可靠傳輸。為了節(jié)省廣域網(wǎng)帶寬，數(shù)據(jù)多采用組播方式。航行保障網(wǎng)主要承擔(dān)船舶信息采集及融合任務(wù)，支持與本船機(jī)艙監(jiān)測系統(tǒng)、通信設(shè)備、導(dǎo)航設(shè)備，以及其他探測感知設(shè)備之間的信息采集接口，采用多源數(shù)據(jù)融合技術(shù)及高兼容性集成平臺實現(xiàn)信息的采集、融合處理及統(tǒng)一存儲，以及數(shù)據(jù)調(diào)用服務(wù)。航行保障網(wǎng)還承載了全船視頻監(jiān)視系統(tǒng)，支持將全船采集的本船及周邊視頻按策略進(jìn)行統(tǒng)一存儲，并提供視頻訪問服務(wù)。航行保障網(wǎng)與海事業(yè)務(wù)網(wǎng)之間按需進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，兩網(wǎng)間選用靜態(tài)路由進(jìn)行連接，配置路由優(yōu)先級，中間采用防火墻進(jìn)行安全防護(hù)，采用白名單制開通業(yè)務(wù)所需的IP與端口。使用BFD雙向檢測機(jī)制綁定路由，實現(xiàn)鏈路的快速切換，達(dá)到更好的網(wǎng)絡(luò)冗余效果。

3.3 生活保障網(wǎng)

生活保障網(wǎng)主要承載全船人員的日常生活保障業(yè)務(wù)，主要包括IPTV系統(tǒng)、全船生活門戶網(wǎng)站系統(tǒng)、手機(jī)通信系統(tǒng)、全船WIFI等，應(yīng)用節(jié)點(diǎn)分布全船近130個艙室區(qū)域300多個網(wǎng)點(diǎn)。該網(wǎng)絡(luò)除需提供有線接入端口外，還提供無線接入方式，并可對接入的用戶訪問權(quán)限、流量等進(jìn)行管理和控制。由于生活保障網(wǎng)網(wǎng)點(diǎn)分布較廣，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用人員多樣，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用體驗，以及上網(wǎng)行為安全管理要求較高，故采用核心層—匯聚層—接入層的3層網(wǎng)狀型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，如圖8所示。

圖8 生活保障網(wǎng)架構(gòu)圖Fig. 8 Life Support Networkarchitecture diagram

網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，核心層內(nèi)部采用雙機(jī)堆疊策略來保障網(wǎng)絡(luò)的可靠性，關(guān)鍵板卡提供維修備板，支持熱插拔技術(shù)快速故障現(xiàn)場恢復(fù)。核心層交換設(shè)備與外部路由器采用BFD雙向檢測機(jī)制，接入層進(jìn)行QoS部署。

生活保障網(wǎng)可通過VAST衛(wèi)星、海事衛(wèi)星與外界互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行連接。生活保障網(wǎng)實現(xiàn)了船載手機(jī)通信系統(tǒng)，支持在遠(yuǎn)海情況下通過衛(wèi)星通訊中轉(zhuǎn)實現(xiàn)本船用戶公網(wǎng)手機(jī)的語音通信。生活保障網(wǎng)還承載了船載IPTV系統(tǒng)、全船WLAN（含全船人員定位功能）等子系統(tǒng)。生活保障網(wǎng)建設(shè)及相關(guān)系統(tǒng)的實現(xiàn)保障了本船在遠(yuǎn)海情況下依然能夠較好地滿足船上人員日常通信及資訊獲取等相關(guān)需求。

4 結(jié) 語

大型海事巡邏船信息集成與綜合指揮系統(tǒng)構(gòu)建遵循“科學(xué)規(guī)劃，安全可靠，標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，簡單實用，可視可控，集成互通”的設(shè)計要求，本文提出的基于“兩個中心、三個網(wǎng)絡(luò)”架構(gòu)設(shè)計，為大型海事巡邏船的信息化指揮平臺建設(shè)提供了合理的支撐，為實現(xiàn)多船舶綜合海事作業(yè)提供了可靠的基礎(chǔ)，為構(gòu)成海事系統(tǒng)巡航執(zhí)法及應(yīng)急指揮的移動海上指揮控制樞紐提供了高效的保障。