陳晨

摘 要：上海洋山港自2005年12月10日竣工并開港以來，一直承擔(dān)著腹地內(nèi)遠(yuǎn)洋箱源和國際中轉(zhuǎn)箱業(yè)務(wù)的重任，在2017年12月10日洋山深水港四期自動化碼頭正式投入使用后，這座“無人碼頭”是全球規(guī)模最大、自動化程度最高、全自動化集裝箱碼頭。為保證上海洋山港安全高效通航及運輸，港口引航在其中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。本文就在霧情或能見度不良等天氣影響下如何通過上海港E-pilot在洋山港“霧航”操作中的應(yīng)用作出設(shè)想和建議。為上海洋山港引航安全生產(chǎn)提供技術(shù)手段，加快上海港“智慧港口”建設(shè)步伐，提升上海國際航運中心核心競爭力和安全保障能力。

關(guān)鍵詞：E-pilot;E-navigation;霧航;智慧港口

中圖分類號：U675.5+3? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2021）03-0112-03

2020年下半年，由于疫情的影響以及地緣經(jīng)濟(jì)因素，世界海運貿(mào)易量不降反升，特別是集裝箱運費的報復(fù)性增長導(dǎo)致各船公司對于船期準(zhǔn)點率的要求大為提高。洋山港承擔(dān)了上海港集裝箱吞吐量的近一半，如何能保證有條件下的全天候操作，從而更好地為港航服務(wù)，成為一個重要課題放在廣大港航服務(wù)者面前。從2015年起，上海港引航站就提出了E-pilot的概念，并將之運用到實際的引航工作中去，取得了良好的成果。

1 E-pilot的概念

1.1 E-pilot的由來

E-pilot顧名思義，是一個船舶引航跨部門、跨系統(tǒng)業(yè)務(wù)協(xié)同和資源整合的概念體。準(zhǔn)確來說，E-pilot是2006年國際航標(biāo)協(xié)會第16屆大會上提出的E-navigation概念在船舶引航領(lǐng)域的應(yīng)用及發(fā)展。E-navigation是通過現(xiàn)代化電子手段將船-岸航行安全相關(guān)信息進(jìn)行整合處理及分析，通過傳輸終端提供給相應(yīng)安全負(fù)責(zé)人員或部門，保障航運安全及高效率。而E-pilot是借鑒E-navigation的模式，通過整合現(xiàn)有的技術(shù)手段及信息來源，從而能高效保障引航安全的一種手段。以上海港的經(jīng)驗為例，基于完備的港航基礎(chǔ)設(shè)施，它還整合了先進(jìn)的信息、通訊及傳感技術(shù)。E-pilot的提出及實施是引航方式現(xiàn)代化的具體表現(xiàn)，隨著電子海圖（ECDIS）的不斷發(fā)展，以及與AIS技術(shù)的融合，以岸基AIS為技術(shù)支持的各種港口引航系統(tǒng)不斷應(yīng)用于實踐之中。作為上海港E-pilot項目的主要輸出終端，上海港引航站也研發(fā)了本港自主知識產(chǎn)權(quán)的便攜式終端輸出系統(tǒng)。在提高引航員信息獲取效率的同時，E-pilot系統(tǒng)利用遙感技術(shù)及引航大數(shù)據(jù)整合，實現(xiàn)了以引航調(diào)度為載體，將引航安全監(jiān)控由原來二維的時間、空間向?qū)崟r風(fēng)向、流速、航警等與引航安全相關(guān)的多因素多維發(fā)展。

1.2 E-pilot的發(fā)展

隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，E-pilot以現(xiàn)下流行的大數(shù)據(jù)云平臺為基礎(chǔ)，囊括了諸如物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)、5G通信等新一代信息技術(shù)手段，是主要服務(wù)于港口引航相關(guān)單位的信息平臺，具有信息規(guī)范化、生產(chǎn)和管理智能化以及業(yè)務(wù)處理協(xié)同化的特點，能夠更好地滿足上海港引航生產(chǎn)安全和高效的要求，通過現(xiàn)代化技術(shù)為廣大港航企業(yè)提供多維高效的引航服務(wù)。下圖為上海港E-pilot系統(tǒng)流程圖。

為響應(yīng)國家有關(guān)發(fā)展“智慧港口”的號召，E-pilot的設(shè)計及實施理念從最開始的以數(shù)據(jù)處理服務(wù)器為載體的簡單信息歸納、處理及分析發(fā)展到以云數(shù)據(jù)處理服務(wù)平臺為基礎(chǔ)的，通過“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)概念，對上海港E-pilot港航企業(yè)相關(guān)用戶進(jìn)行需求分析，并通過與現(xiàn)有的引航安全系統(tǒng)比對進(jìn)行差距分析，推導(dǎo)出實際客戶需求。E-pilot不再是簡單的技術(shù)應(yīng)用的整合、數(shù)據(jù)和信息系統(tǒng)的集成，而是在更高層次上基于服務(wù)的引航生產(chǎn)、引航管理及決策和引航服務(wù)的整合。通過在實際應(yīng)用中的不斷調(diào)整，E-pilot系統(tǒng)最終將實現(xiàn)智慧化的引航管理操作模式，實現(xiàn)多維高效的引航服務(wù)，為未來港口、航運和海事多領(lǐng)域協(xié)同化發(fā)展構(gòu)建實踐平臺。通過“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)模式，E-pilot將為港航企業(yè)及相關(guān)單位提供數(shù)據(jù)管理、應(yīng)用開發(fā)和部署平臺，從而進(jìn)一步實現(xiàn)大數(shù)據(jù)及人工智能技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用。

2 E-pilot在洋山的運用

2.1 洋山港概況

洋山深水港區(qū)位于杭州灣口外的浙江省嵊泗列島，坐落于大、小洋山島之間。洋山深水港西北端距上海市區(qū)約32公里，南至寧波港約90公里，向東經(jīng)黃澤洋水道至東海，是距上海最近的深水良港，解決了長期困擾上海港集裝箱吞吐量發(fā)展的瓶頸。

其設(shè)立目的就是要利用洋山港獨有的良好地理和航運條件，將其建設(shè)成為國際航運樞紐港，進(jìn)而促進(jìn)上海國際航運中心建設(shè)。自2005年12月10日正式封關(guān)運轉(zhuǎn)以來，國際航線逐年落戶，集裝箱吞吐量不斷遞增，2019年達(dá)到1980.8萬標(biāo)準(zhǔn)箱，在上海港占比達(dá)45.7%。2013年，上海自貿(mào)區(qū)成立為洋山港帶來了新的發(fā)展機遇，洋山港區(qū)實行自由港政策后，港口的市場定位為國際中轉(zhuǎn)樞紐大港，進(jìn)一步提升了集裝箱吞吐量的增長。

2.2 洋山港“霧航”操作

洋山港及附近海域的霧季多發(fā)生在4～6月，整個海區(qū)霧情比較嚴(yán)重，平均每年有42天存在霧情，海面能見度下降，從而給船舶瞭望、航行定位帶來不便，嚴(yán)重影響船舶的通航安全，對港口的生產(chǎn)效率產(chǎn)生影響。洋山深水港主航道位處舟山列島島礁水域，是中國沿海特別是內(nèi)貿(mào)船舶海上干線南北交匯之處，同時周邊有很多傳統(tǒng)漁場，交通密集，通航環(huán)境復(fù)雜。由于霧情等不良天氣的影響，2014年航班準(zhǔn)點率只有55%。為此，上海海事局2014年開始建設(shè)“上海自由貿(mào)易區(qū)洋山港E-navigation示范平臺”，重點開展洋山港水域“霧航”條件下的大型集裝箱船航行和離靠泊助航相關(guān)研究。在此之前，出于對于港口條件以及安全考慮，通常當(dāng)洋山港水面能見度小于1000米時，VTS會停止船舶進(jìn)出港作業(yè)。2015年上海港引航站在上述框架下，提出了E-pilot概念，結(jié)合引航實際工作情況以及港航相關(guān)服務(wù)對象的業(yè)務(wù)需求，提出了能見度500米以上的“霧航”操作規(guī)程，利用E-pilot技術(shù)平臺實現(xiàn)了能見度不良條件下的船舶航行安全保障問題，切實做到了保障盲航、霧航時被引船舶的通航安全，從而有效延長通航時長，提升港口經(jīng)濟(jì)效益。依靠E-pilot的實施、實現(xiàn)“霧航”后，被引船舶在洋山港水域遭遇到能見度不良天氣時也可以航行、靠泊，“相當(dāng)于飛機的盲降”。這將進(jìn)一步提高港口和航運公司的運營效率、降低運營成本，惠及往來上海洋山深水港的世界各大航運公司，極大提升上海國際航運中心核心競爭力和安全保障能力。實現(xiàn)“霧航”后，洋山港每年將提升近30萬標(biāo)準(zhǔn)箱的吞吐能力，每年將節(jié)省約15億元因天氣原因造成的延誤成本。

在實際“霧航”的操作過程中，通過接收不同傳感器信息反饋，為引航作業(yè)提供更多的信息來源，將機器視覺技術(shù)應(yīng)用于導(dǎo)航儀的實時過程監(jiān)控將實現(xiàn)智能助航，對船舶實時運動航跡帶進(jìn)行推算，并對可能產(chǎn)生的航線及船位偏離發(fā)出預(yù)警，保障引航安全，并在能見度不良的情況下切實降低引航員工作強度。

2.3 E-pilot在洋山港的運用

本文以上海港引航站洋山港引航員所使用的E-pilot系統(tǒng)輸出終端智能導(dǎo)航系統(tǒng)可視界面為例，針對能見度不良時的操縱實例，說明E-pilot系統(tǒng)在洋山“霧航”操縱中的功能及效用。

展示實例發(fā)生時間為2020年4月25日，能見度500米，由洋山二期碼頭離泊，正常出口。由于能見度的不良，引航員主要依靠的是雷達(dá)及E-pilot智能引航終端。E-pilot系統(tǒng)通過對引航過程中的相關(guān)信息（如船舶進(jìn)出口航道、?？坎次?、計劃航線、潮高的修正量、船舶的靜態(tài)參數(shù)等）進(jìn)行選擇性的設(shè)定，通過綜合化、智能化獲取來自不同傳感器（如GPS和AIS）的信息，并且根據(jù)當(dāng)班引航員設(shè)定的引航作業(yè)內(nèi)容（進(jìn)/出港）、報警環(huán)境參量、顯示方式等，通過電子海圖顯示對船舶進(jìn)行引航服務(wù)。系統(tǒng)功能包含了海圖顯示、參數(shù)設(shè)置（引航方向等、報警參數(shù)）、引航回放、靠泊跟蹤、潮汐查詢與修正、引航跟蹤、擴(kuò)展功能（保存屏幕位圖等）。

近年來，隨著進(jìn)出港口船舶數(shù)量逐年上漲，港口、港航企業(yè)發(fā)展迅速。對引航員而言，日常的引航工作也帶來了更高更大的挑戰(zhàn)。為了保證船舶引航工作安全，對引航工作的全過程進(jìn)行實時監(jiān)控非常必要。當(dāng)前，E-pilot系統(tǒng)利用信息化技術(shù)將電子海圖和AIS通信等方式有效結(jié)合起來進(jìn)行引航監(jiān)測。例如當(dāng)引航員運用AIS通信進(jìn)行引航監(jiān)測時，通過利用無線電發(fā)送船舶的定位信息，岸基調(diào)度在接收到信息后，對引航船舶的航行狀態(tài)進(jìn)行多方位的監(jiān)控，從而提升引航的安全性。對船舶航行狀態(tài)的動態(tài)監(jiān)控，將信息化技術(shù)在引航監(jiān)控和監(jiān)測中得以有效的應(yīng)用。通過運用GPS技術(shù)對船舶進(jìn)行精準(zhǔn)定位，然后運用AIS通信技術(shù)將精準(zhǔn)的位置信息通過無線電向外發(fā)送，在電子海圖上將所監(jiān)測的信息直觀地呈現(xiàn)出來。從實際的應(yīng)用情況來看，E-pilot系統(tǒng)在智能導(dǎo)航終端上可以通過動態(tài)監(jiān)控對海域狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，同時制定出針對性的航行計劃，例如在航經(jīng)風(fēng)流壓差較大地區(qū)時，船舶和海域的實時狀態(tài)還在電子海圖上得到主觀的展示，從而避免航行中發(fā)生危險。

3 結(jié)語

在“十三五”階段，上海港引航站全面落實創(chuàng)新發(fā)展理念，重點推進(jìn)“E-pilot”體系建設(shè)，將“互聯(lián)網(wǎng)+”、智慧引航等創(chuàng)新理念運用于引航生產(chǎn)及運營管理。但E-pilot的全面應(yīng)用和發(fā)展還處于起步階段。作為E-navigation的延伸及補充，隨著技術(shù)的發(fā)展，E-pilot系統(tǒng)將不斷改善引航員在實際操船過程中的工作壓力及勞動強度。E-pilot系統(tǒng)引入“大數(shù)據(jù)云平臺”，提高了引航員對引航過程的事后評估和分析的能力，并輔助引航員快速感知船舶的態(tài)勢、分析船舶引航安全問題并快速提供合適的操縱方案。未來E-pilot系統(tǒng)的發(fā)展方向?qū)⒊尸F(xiàn)數(shù)據(jù)來源多元化、立體化、小型化、網(wǎng)絡(luò)化和多種水域拓展的趨勢，水上便攜導(dǎo)航系統(tǒng)將不斷優(yōu)化，將動態(tài)潮汐及實時航警等因素引入應(yīng)用，可定制或整合其他E-navigation產(chǎn)品，更好迎合未來大數(shù)據(jù)時代各種港航企業(yè)的發(fā)展需要。

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