鄭丕顯 張光輝 張焱

摘要：本文將研究水域進(jìn)行了網(wǎng)格劃分，基于船舶領(lǐng)域理論、風(fēng)險(xiǎn)因素分析及船舶監(jiān)管實(shí)際，設(shè)計(jì)了不同級(jí)別的電子巡航預(yù)警信號(hào)，并提出針對(duì)性管控措施，形成了一套可復(fù)制、可推廣的黃浦江水域電子巡航分級(jí)預(yù)警監(jiān)管模式，從而不斷提高電子巡航系統(tǒng)的智能感知能力。

關(guān)鍵詞：黃浦江;電子巡航;分級(jí)預(yù)警;監(jiān)管模式

中圖分類號(hào)：U692? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 引 言

隨著海事信息技術(shù)的不斷發(fā)展，電子巡航已成為黃浦江海事管理機(jī)構(gòu)較為常見(jiàn)且有效的監(jiān)管手段，為進(jìn)一步挖掘黃浦江電子巡航智能監(jiān)管潛力，本文從分類管理、風(fēng)險(xiǎn)分析、多級(jí)預(yù)警、閉環(huán)管控等多方面著手，探索電子巡航分級(jí)預(yù)警監(jiān)管模式在黃浦江水域的應(yīng)用，以期提高電子巡航智能感知風(fēng)險(xiǎn)能力，更好地輔助電子巡航員開展日常海事監(jiān)管工作。

1 電子巡航背景

電子巡航是利用船舶交通管理系統(tǒng)（VTS）、船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng) （AIS）、全球定位系統(tǒng)（GPS）、閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)（CCTV）、甚高頻無(wú)線電話（VHF）等信息化系統(tǒng)對(duì)轄區(qū)航道、碼頭、錨地、港池、渡口及轄區(qū)內(nèi)船舶航行、錨泊和作業(yè)等情況的巡查，以實(shí)施水上安全監(jiān)管、防止船舶污染及人命救助的現(xiàn)代化海事監(jiān)管模式[1]。

電子巡航是海事管理機(jī)構(gòu)對(duì)水上交通安全進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)管的重要方式之一[2]，主要應(yīng)用于轄區(qū)水域和船舶監(jiān)控、交通組織和維護(hù)、預(yù)警信息發(fā)布、應(yīng)急處置和船舶糾違等海事日常監(jiān)管工作。

相比于傳統(tǒng)的巡邏艇水域巡航，電子巡航具備巡航限制條件少、應(yīng)急速度快、成本較小等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)巡邏艇、無(wú)人機(jī)等海事設(shè)備在惡劣天氣無(wú)法出動(dòng)時(shí)，只要保證電子巡航系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備保持正常運(yùn)行，電子巡航就成為海事管理機(jī)構(gòu)開展通航管理和應(yīng)急救助等工作較為可靠的手段，同時(shí)在一定程度上減少了不必要的輪艇燃油消耗和人力成本。

2 黃浦江水域電子巡航智能監(jiān)管中存在的問(wèn)題

2.1 電子巡航智能感知風(fēng)險(xiǎn)能力不足

黃浦江水域狹長(zhǎng)、彎頭多、支流港多、船舶流量大，加之作業(yè)碼頭、輪渡線、橋梁等各類通航風(fēng)險(xiǎn)因素交織，指揮中心電子巡航員需要24 h不間斷關(guān)注轄區(qū)水域和船舶，觀察和評(píng)估轄區(qū)船舶通航狀況，并采取針對(duì)性措施。電子巡航仍處于“人盯死守”的階段，智能風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別、自動(dòng)預(yù)警顯示和船舶數(shù)據(jù)集成分析等功能未能有效開發(fā)使用，智能感知風(fēng)險(xiǎn)能力仍有待進(jìn)一步提高。

2.2 當(dāng)前電子巡航工作消耗較大人力

電子巡航員不僅要通過(guò)全面巡航、重點(diǎn)巡航持續(xù)排查轄區(qū)風(fēng)險(xiǎn)隱患，而且要兼顧惡劣天氣預(yù)警預(yù)控、應(yīng)急響應(yīng)、傷病救助等其他事項(xiàng)，日常電子巡航工作強(qiáng)度較大，仍需要消耗較多的執(zhí)法精力，而當(dāng)前電子巡航系統(tǒng)在輔助執(zhí)法人員監(jiān)管、決策等方面未能充分發(fā)揮其智能化監(jiān)管的優(yōu)勢(shì)。

3 黃浦江水域電子巡航分級(jí)預(yù)警監(jiān)管模式探索

本文以閔行海事局西渡海巡執(zhí)法大隊(duì)轄區(qū)（從搖車港至閔行電廠）作為研究對(duì)象，探索適合轄區(qū)實(shí)際的黃浦江水域電子巡航分級(jí)預(yù)警監(jiān)管模式。

3.1 網(wǎng)格化管理

根據(jù)研究水域的碼頭、橋梁、支流港的分布情況以及航道通航特點(diǎn)，同時(shí)結(jié)合監(jiān)管實(shí)際，將轄區(qū)劃分為4個(gè)網(wǎng)格，每個(gè)網(wǎng)格對(duì)應(yīng)上行航道、下行航道2個(gè)分區(qū)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)格內(nèi)的船舶動(dòng)態(tài)監(jiān)管的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，如圖1所示。

網(wǎng)格一：XD-1網(wǎng)格位于搖車港至開源碼頭下角與俊光碼頭下角連線間水域，航道總長(zhǎng)約2 175 m。網(wǎng)格內(nèi)無(wú)作業(yè)碼頭。

網(wǎng)格二：XD-2網(wǎng)格位于開源碼頭下角與俊光碼頭下角連線至淡水河口上口至對(duì)開水域連線間水域，航道總長(zhǎng)約700 m。網(wǎng)格內(nèi)作業(yè)碼頭5家，支流港1個(gè)。

網(wǎng)格三：XD-3網(wǎng)格位于奉浦大橋下游500 m至閔浦二橋上游500 m之間水域，航道總長(zhǎng)約2 500 m。網(wǎng)格內(nèi)作業(yè)碼頭7家，跨江橋梁3座（5座橋墩）。

網(wǎng)格四：XD-4網(wǎng)格位于閔浦二橋上游500 m至閔行發(fā)電廠上游邊界與巨潮港上口連線之間的水域，航道總長(zhǎng)約4 800 m。網(wǎng)格內(nèi)作業(yè)碼頭5家，支流港2個(gè)，跨江橋梁1座（1座橋墩）。

3.2 多級(jí)預(yù)警管控設(shè)計(jì)

3.2.1 船舶領(lǐng)域理論

船舶領(lǐng)域理論是1963年日本的藤井彌平教授提出的，指船舶為保證航行安全所需的安全水域，其他船舶進(jìn)入該水域時(shí)會(huì)產(chǎn)生緊迫局面。該領(lǐng)域模型是以船舶為中心，長(zhǎng)半軸沿船舶首尾線方向、短半軸沿正橫方向的橢圓[3]。通常情況下，在內(nèi)河航道通過(guò)能力計(jì)算中，建議船舶領(lǐng)域的長(zhǎng)軸長(zhǎng)度取1.5～4.0 L，短軸長(zhǎng)度取 0.4～1.0 L[4]，L為標(biāo)準(zhǔn)船長(zhǎng)。

黃浦江上游水域小型船舶較多，與內(nèi)河水域相似，同時(shí)考慮到實(shí)際航行中船舶受流速、風(fēng)速以及其他因素的影響，因此基于船舶領(lǐng)域理論，將黃浦江水域航行的船舶領(lǐng)域長(zhǎng)軸長(zhǎng)度取為2～3 L，即在長(zhǎng)軸方向的安全間距S=1～2 L，如圖2所示。結(jié)合船舶流量監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)及日常監(jiān)管實(shí)際，設(shè)置電子巡航系統(tǒng)預(yù)警信號(hào)規(guī)則如下：

（1）船舶間距S≧2 L，系統(tǒng)顯示藍(lán)色（常態(tài)）預(yù)警信號(hào)。

（2）船舶間距2L>S≧1 L，系統(tǒng)顯示黃色（警示）預(yù)警信號(hào)。

（3）船舶間距1L>S，系統(tǒng)顯示紅色（擁堵）預(yù)警信號(hào)。

3.2.2 風(fēng)險(xiǎn)因素分析及預(yù)警參數(shù)設(shè)計(jì)

對(duì)網(wǎng)格內(nèi)風(fēng)險(xiǎn)因素分析并結(jié)合船舶流量監(jiān)管實(shí)際，選取合適的標(biāo)準(zhǔn)船長(zhǎng)L。

XD-1網(wǎng)格內(nèi)主要風(fēng)險(xiǎn)是航道在白廟港下游稍微凸向浦北側(cè)，下行船舶較易出現(xiàn)反航道航行，閔南船廠少量非法待泊船靠離影響航道正常航行船舶，根據(jù)船舶航行實(shí)際情況及流監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，建議采用單船長(zhǎng)度為50 m的標(biāo)準(zhǔn)船長(zhǎng)。

XD-2網(wǎng)格內(nèi)主要風(fēng)險(xiǎn)是船舶靠離碼頭、橫越航道的情況較多，進(jìn)出淡水河口的渣土運(yùn)輸船與其他船舶的交叉會(huì)遇頻次高，以及緊鄰奉浦大橋橋區(qū)水域，船舶進(jìn)入橋區(qū)前調(diào)整的緩沖距離有限，建議增大標(biāo)準(zhǔn)船長(zhǎng)至70 m。

XD-3網(wǎng)格內(nèi)主要風(fēng)險(xiǎn)是船舶碰撞橋梁、客渡船越江安全和作業(yè)碼頭船舶靠離泊、橫越航道等行為?；诖司W(wǎng)格內(nèi)作業(yè)碼頭多、大橋多、客渡船橫越航道頻繁和水上施工的影響，建議采用增大標(biāo)準(zhǔn)船長(zhǎng)至80 m，并按照上行航道兩列并排航行、下行航道單排航行的實(shí)際管控要求分別設(shè)置預(yù)警參數(shù)。

XD-4網(wǎng)格內(nèi)航道基本呈直線延伸，基于此網(wǎng)格內(nèi)碼頭分布分散、航道較寬的實(shí)際情況以及船舶流監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，建議采用單船長(zhǎng)度為50 m的標(biāo)準(zhǔn)船長(zhǎng)。

根據(jù)上述基于船舶領(lǐng)域理論設(shè)置的多級(jí)預(yù)警管控規(guī)則，在假設(shè)船舶間距S平均分布的理想條件下，計(jì)算網(wǎng)格內(nèi)在航船舶數(shù)量N：

（1）

式（1）中：M為航道總長(zhǎng)度，n為船舶并排航行最大列數(shù)，相關(guān)預(yù)警參數(shù)設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。通過(guò)網(wǎng)格內(nèi)在航船舶數(shù)量的多少即可快速、簡(jiǎn)潔、直觀地反映出航道內(nèi)的擁堵程度和安全狀況，為海事執(zhí)法人員提供相應(yīng)預(yù)警提示，輔助執(zhí)法人員開展管控決策。

3.3 針對(duì)性管控措施

將以上預(yù)警規(guī)則接入電子巡航系統(tǒng)，通過(guò)電子巡航系統(tǒng)智能識(shí)別不同網(wǎng)格內(nèi)的船舶AIS數(shù)量，當(dāng)航道內(nèi)船舶數(shù)量達(dá)到設(shè)定的閾值，且為了防止偶發(fā)的船舶AIS信號(hào)跳躍導(dǎo)致系統(tǒng)誤判，持續(xù)時(shí)間在1～3 min以上時(shí)，即分別顯示藍(lán)色（常態(tài)）、黃色（警示）、紅色（擁堵）等不同等級(jí)預(yù)警，通過(guò)視覺(jué)信號(hào)的形式顯示網(wǎng)格內(nèi)的風(fēng)險(xiǎn)屬性，實(shí)時(shí)提醒海事管理機(jī)構(gòu)值班人員對(duì)相應(yīng)水域進(jìn)行關(guān)注和監(jiān)管，分級(jí)預(yù)警監(jiān)管模式如圖3所示。

值班人員根據(jù)預(yù)警風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的高低（紅色〉黃色〉藍(lán)色），優(yōu)先對(duì)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)高的網(wǎng)格區(qū)域采取相應(yīng)的針對(duì)性監(jiān)管措施（見(jiàn)表2），從而對(duì)風(fēng)險(xiǎn)狀況及早預(yù)警和處置，實(shí)現(xiàn)海事安全監(jiān)管的閉環(huán)管理。

4 結(jié) 語(yǔ)

電子巡航分級(jí)預(yù)警監(jiān)管模式能夠輔助海事管理機(jī)構(gòu)電子巡航人員更加快速、直觀地感知轄區(qū)船舶整體狀況并采取應(yīng)對(duì)措施，使電子巡航由“人工巡航”逐步向“系統(tǒng)智能巡航”轉(zhuǎn)變，同時(shí)該模式具有可復(fù)制性，在黃浦江其他水域或者水域環(huán)境等影響因子發(fā)生變化時(shí)，調(diào)整相應(yīng)的算法即可重新設(shè)定預(yù)警規(guī)則，實(shí)現(xiàn)電子巡航系統(tǒng)預(yù)警提醒的不斷優(yōu)化。

在上述電子巡航分級(jí)預(yù)警監(jiān)管模式的基礎(chǔ)上，未來(lái)可將黃浦江船舶流管控、船舶監(jiān)管和碼頭作業(yè)等數(shù)據(jù)陸續(xù)接入電子巡航系統(tǒng)，通過(guò)大數(shù)據(jù)采集和分析，記錄船舶航行習(xí)慣、碼頭動(dòng)靜態(tài)計(jì)劃，建設(shè)通航數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)船舶的航行、碼頭作業(yè)形成預(yù)報(bào)和提示[5]，實(shí)現(xiàn)對(duì)黃浦江船舶動(dòng)態(tài)的精準(zhǔn)掌控，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)狀況及早預(yù)警并采取應(yīng)對(duì)措施，最終形成“多維感知、高效協(xié)同、智能處置”的現(xiàn)代化、智能化水上交通動(dòng)態(tài)管控新格局。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：

鄭丕顯，碩士研究生，閔行海事局指揮中心副主任，主要從事船舶通航管理相關(guān)工作，（E—mail）1147725145@qq.com，13761802803