趙顯峰 田池

摘 要：隨著云計(jì)算、人工智能、無(wú)線通信等技術(shù)的發(fā)展，航運(yùn)領(lǐng)域正在面臨智能化的新變革，在船舶航行、管理、維保、運(yùn)輸?shù)确矫姘l(fā)展智能化運(yùn)行的船舶。本文總結(jié)分析與智能航運(yùn)適配的船舶交通管理系統(tǒng)的關(guān)鍵能力，旨在適應(yīng)智能航運(yùn)發(fā)展需求，更好地促進(jìn)航行安全和效率。

關(guān)鍵詞：智能航運(yùn);VTS系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：U675.7? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006—7973（2021）04-0067-02

1 研究背景

2019年5月，交通運(yùn)輸部等七部門聯(lián)合發(fā)布《智能航運(yùn)發(fā)展指導(dǎo)意見(jiàn)》，指出以法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范制定為重點(diǎn)，加快構(gòu)建智能航運(yùn)治理體系。2020年4月，工信部編制完成《智能船舶標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南》（征求意見(jiàn)稿）。征求意見(jiàn)稿提出到2025年，智能船舶基礎(chǔ)共性、關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用、智能船舶設(shè)計(jì)、智能船載系統(tǒng)及設(shè)備、智能船舶測(cè)試與驗(yàn)證專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系基本形成，岸基服務(wù)、運(yùn)營(yíng)管理標(biāo)準(zhǔn)配套完善，標(biāo)準(zhǔn)體系進(jìn)一步健全，滿足智能船舶設(shè)備智能化升級(jí)、測(cè)試與驗(yàn)證能力提升以及實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制等要求，引領(lǐng)智能船舶、智能航運(yùn)、智能服務(wù)與監(jiān)管產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

船舶交通管理系統(tǒng)（VTS系統(tǒng)）是我國(guó)水上交通安全監(jiān)管和應(yīng)急處置的重要手段。截至2020年底，全國(guó)已建成并對(duì)外運(yùn)行的VTS中心40個(gè)，雷達(dá)站227座，系統(tǒng)監(jiān)管覆蓋水域?yàn)?萬(wàn)余平方公里，基本實(shí)現(xiàn)了對(duì)我國(guó)沿海港區(qū)及重要航段的覆蓋。

為進(jìn)一步貫徹落實(shí)《交通強(qiáng)國(guó)建設(shè)綱要》、《數(shù)字交通發(fā)展規(guī)劃綱要》、《智能航運(yùn)發(fā)展指導(dǎo)意見(jiàn)》等相關(guān)文件要求，新一代VTS系統(tǒng)旨在適應(yīng)智能航運(yùn)發(fā)展需求，強(qiáng)化創(chuàng)新引領(lǐng)，推進(jìn)協(xié)同與共享，提升系統(tǒng)智能化技術(shù)應(yīng)用，促進(jìn)航行安全和效率，與智能船舶等技術(shù)發(fā)展相適應(yīng)、相同步。

2 關(guān)鍵能力

根據(jù)《智能航運(yùn)發(fā)展指導(dǎo)意見(jiàn)》提出的十大主要任務(wù)，新一代VTS系統(tǒng)應(yīng)重點(diǎn)圍繞信息感知、數(shù)據(jù)認(rèn)知、風(fēng)險(xiǎn)防控、信息交互、服務(wù)應(yīng)用和區(qū)域協(xié)同等關(guān)鍵技術(shù)，顯著增強(qiáng)航運(yùn)生產(chǎn)運(yùn)行管理的智能化水平，提升船舶交通安全和通航效率。

2.1信息感知

現(xiàn)階段的VTS系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)了對(duì)船舶動(dòng)態(tài)信息的感知，但水上航行安全取決于人、機(jī)、環(huán)境，新一代VTS系統(tǒng)應(yīng)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)通航水域和船舶的全要素、全過(guò)程感知。

動(dòng)態(tài)信息感知：在現(xiàn)有X波段交管雷達(dá)、AIS系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)對(duì)北斗衛(wèi)星、無(wú)人航行器、無(wú)人智能船、被動(dòng)雷達(dá)、毫米波、相控陣等新的感知手段等研究和應(yīng)用，延長(zhǎng)監(jiān)管范圍;

船舶信息感知：包括船舶外在特征、船舶適航狀態(tài)、船載航程數(shù)據(jù)記錄儀、船載貨物、駕引人員、船舶登記、簽證、安檢、行政處罰數(shù)據(jù)等。

環(huán)境信息感知：一方面應(yīng)結(jié)合智慧航道和智慧航保的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)對(duì)水流、浪流、氣象等航行環(huán)境和航行標(biāo)志的感知，實(shí)現(xiàn)對(duì)航道的動(dòng)態(tài)更新;另一方面應(yīng)實(shí)現(xiàn)對(duì)船舶溢油、船舶尾氣排放等污染物的感知。

監(jiān)管資源感知：包括海事基地、執(zhí)法大隊(duì)等機(jī)構(gòu)，海巡艇、無(wú)人機(jī)、無(wú)人船等監(jiān)管設(shè)施，社會(huì)救助力量等資源的分布與配置。

2.2數(shù)據(jù)認(rèn)知

數(shù)字中臺(tái)是將企業(yè)的共性需求進(jìn)行抽象，并打造成平臺(tái)化、組件化的系統(tǒng)能力，以接口、組件等形式共享給各業(yè)務(wù)單元使用。隨著智能航運(yùn)的發(fā)展，新一代VTS系統(tǒng)需綜合處理的數(shù)據(jù)量會(huì)呈指數(shù)級(jí)增加，需要利用數(shù)據(jù)中臺(tái)進(jìn)行處理，一方面是處理復(fù)雜的數(shù)據(jù)關(guān)系，另一方面是為后續(xù)大數(shù)據(jù)處理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐，因此應(yīng)研究確立基于數(shù)字中臺(tái)的新一代VTS系統(tǒng)架構(gòu)，通過(guò)大數(shù)據(jù)技術(shù)建立VTS系統(tǒng)的規(guī)則模型庫(kù)和各類業(yè)務(wù)的數(shù)學(xué)模型。

2.3風(fēng)險(xiǎn)防控

新一代VTS系統(tǒng)應(yīng)基于全要素和全過(guò)程信息感知的基礎(chǔ)上，研究制定符合智慧航運(yùn)發(fā)展的船舶監(jiān)管服務(wù)模式和智能輔助決策系統(tǒng)，構(gòu)建基于機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的船舶風(fēng)險(xiǎn)分析評(píng)估和防控模型，實(shí)現(xiàn)水上交通態(tài)勢(shì)智能分析、船舶航行計(jì)劃的智能編排、通航船舶監(jiān)控的智能報(bào)警、多維通航要素的智能顯示等，為水上交通智能組織與管理提供實(shí)時(shí)有效的技術(shù)支撐，從而減輕值班人員管理壓力，提升全過(guò)程管理效能和港口運(yùn)營(yíng)效率。

2.4信息交互

信息交互的核心是信息交換內(nèi)容。新一代VTS系統(tǒng)應(yīng)建立對(duì)外信息共享平臺(tái)，收集、分析、分類、清洗系統(tǒng)交互數(shù)據(jù)，規(guī)范信息交互的數(shù)據(jù)通信機(jī)制，統(tǒng)一數(shù)據(jù)交換接口格式和通信協(xié)議，實(shí)現(xiàn)與航運(yùn)相關(guān)的外部數(shù)據(jù)的接入、整合和存儲(chǔ)，推進(jìn)信息互聯(lián)互通和數(shù)據(jù)質(zhì)量持續(xù)提升，主要涉及港口、海關(guān)、公安、船閘、引航等各類業(yè)務(wù)數(shù)據(jù);在交互方式上，應(yīng)積極研究5G、VDES、低軌衛(wèi)星等新型通信技術(shù)在VTS領(lǐng)域的應(yīng)用，為多渠道、多方式的信息交互需求提供技術(shù)手段。

2.5服務(wù)應(yīng)用

VTS系統(tǒng)的服務(wù)應(yīng)用是其自身的屬性，通常包括信息服務(wù)、助航服務(wù)、交通組織服務(wù)和支持聯(lián)合行動(dòng)等。新一代VTS系統(tǒng)應(yīng)積極探索“互聯(lián)網(wǎng)+”的對(duì)外服務(wù)模式，進(jìn)一步豐富和明確具體服務(wù)內(nèi)容，建立統(tǒng)一的對(duì)外服務(wù)平臺(tái)，制定對(duì)外服務(wù)的相關(guān)流程標(biāo)準(zhǔn)和服務(wù)反饋機(jī)制，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)、手機(jī)終端、微信公眾號(hào)、專用船岸通信網(wǎng)絡(luò)等手段提供智能化、規(guī)范化、專業(yè)化的航運(yùn)服務(wù)。

2.6區(qū)域協(xié)同

構(gòu)建新一代VTS系統(tǒng)可以通過(guò)“雙隨機(jī)、一公開(kāi)”等方式向企業(yè)、船舶和船員等相關(guān)要素及時(shí)反饋安全隱患、違法違規(guī)等信息。建立區(qū)域性執(zhí)法的水上協(xié)調(diào)機(jī)制，強(qiáng)化大數(shù)據(jù)技術(shù)挖掘，智能識(shí)別和關(guān)聯(lián)各個(gè)要素的內(nèi)在聯(lián)系，促進(jìn)海事管理部門與地方港航管理部門、口岸單位和相關(guān)企業(yè)等的信息共享和事件響應(yīng)，進(jìn)一步提升海事執(zhí)法管理效能。

3 新型應(yīng)用場(chǎng)景

3.1與智能船舶的信息交互

通過(guò)梳理VTS系統(tǒng)和智能船舶的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，規(guī)范業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)交換接口標(biāo)準(zhǔn)，使數(shù)據(jù)輸入輸出統(tǒng)一化、標(biāo)準(zhǔn)化，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、整理、清洗和融合，實(shí)現(xiàn)船岸信息的互聯(lián)互通。

3.2通航水域風(fēng)險(xiǎn)智能管控

以船岸信息交互內(nèi)容為基礎(chǔ)，采用面向宏觀決策與管理控制的風(fēng)險(xiǎn)異常行為識(shí)別與評(píng)估方法，獲得基于交通流參量的水上智能船舶交通風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，結(jié)合監(jiān)管資源的實(shí)時(shí)感知，為交通調(diào)度管理和風(fēng)險(xiǎn)管控等的制定提供實(shí)時(shí)有效的科學(xué)依據(jù)。

3.3通航數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和分析處理

通過(guò)對(duì)智能船舶自身適航狀態(tài)數(shù)據(jù)及其對(duì)外感知數(shù)據(jù)等，結(jié)合水域環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)通航環(huán)境的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)分析等應(yīng)用功能，更好地輔助管理人員對(duì)智能船舶航行的管理以及水上交通安全事故的調(diào)查和應(yīng)急處置，為我國(guó)E航海的后續(xù)實(shí)施提供技術(shù)支撐。

3.4船舶航行計(jì)劃智能管理

根據(jù)港口作業(yè)計(jì)劃和作業(yè)動(dòng)態(tài)、錨地信息等相關(guān)數(shù)據(jù)，通過(guò)算法分析、云計(jì)算、人工智能等技術(shù)，打造“智能船舶時(shí)刻表”，實(shí)現(xiàn)對(duì)智能船舶航行計(jì)劃的智能審核、計(jì)劃編排、動(dòng)態(tài)預(yù)演，優(yōu)化船舶進(jìn)出港次序，提升航行計(jì)劃管理智能化水平，助推航運(yùn)企業(yè)降本增效。

4 結(jié)語(yǔ)

新一代VTS系統(tǒng)應(yīng)以管轄水域全面覆蓋、重點(diǎn)水域智能管控為目標(biāo)，以系統(tǒng)集成的信息感知體系為抓手，加快推進(jìn)信息技術(shù)與水上交通管控要素高度融合，將物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新技術(shù)綜合運(yùn)用到水上交通業(yè)務(wù)的全過(guò)程，實(shí)現(xiàn)對(duì)通航水域和船舶的全要素感知、全過(guò)程監(jiān)管，推動(dòng)水上交通安全監(jiān)管模式的高質(zhì)量發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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