文|張俊杰 孟俊
中國(guó)交通通信信息中心
當(dāng)前,內(nèi)河流域北斗應(yīng)用在長(zhǎng)江流域和西江流域均已具備一定規(guī)模和效益,在北斗終端推廣、平臺(tái)建設(shè)、數(shù)據(jù)服務(wù)和創(chuàng)新應(yīng)用等方面都取得了一定效果和成績(jī),兩個(gè)區(qū)域的北斗應(yīng)用模式具備借鑒推廣價(jià)值。其中,長(zhǎng)江流域在云南水富至長(zhǎng)江口建成了超過100 座北斗地基增強(qiáng)基準(zhǔn)站,通過AIS 系統(tǒng)、4G/5G 系統(tǒng)播發(fā)兩種服務(wù)模式,實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)江流域北斗高精度定位服務(wù)。在終端應(yīng)用推廣方面,已經(jīng)為300 余艘公務(wù)船、1000 余艘客船和渡船、近萬艘散貨船和液貨船等安裝了北斗終端。建設(shè)了北斗運(yùn)營(yíng)管理服務(wù)平臺(tái),實(shí)現(xiàn)了海事部分業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、AIS 航行數(shù)據(jù)、北斗終端應(yīng)用數(shù)據(jù)等相關(guān)數(shù)據(jù)的融合應(yīng)用。特別是西江流域已在四千余艘航運(yùn)船舶上推廣應(yīng)用了北斗過閘終端,通過基于北斗過閘終端實(shí)現(xiàn)西江流域不停船繳費(fèi)累計(jì)達(dá)近3 億元。同時(shí),在京杭運(yùn)河和瀾滄江等內(nèi)河流域逐步開展北斗系統(tǒng)在船舶監(jiān)管、船舶過閘等方面的應(yīng)用。
長(zhǎng)江、西江等內(nèi)河流域依托運(yùn)營(yíng)商公網(wǎng),實(shí)現(xiàn)了北斗終端和航運(yùn)船舶的數(shù)據(jù)匯聚。但各單位之間的北斗數(shù)據(jù)相互獨(dú)立,未實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通,也不具備數(shù)據(jù)共享機(jī)制,數(shù)據(jù)的權(quán)威性、準(zhǔn)確度、時(shí)效性不能得到保證,存在一定的航運(yùn)數(shù)據(jù)安全隱患,無法為航運(yùn)業(yè)提供有效的信息服務(wù)。以長(zhǎng)江流域?yàn)槔L(zhǎng)江干線北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)工程在長(zhǎng)江干線建設(shè)了眾多北斗增強(qiáng)基準(zhǔn)站以及數(shù)據(jù)處理中心、數(shù)據(jù)播發(fā)系統(tǒng),在長(zhǎng)江干線帶狀范圍內(nèi)為長(zhǎng)江航運(yùn)監(jiān)管部門和社會(huì)用戶提供高達(dá)分米級(jí)的定位、導(dǎo)航服務(wù),可為水上船舶航行安全監(jiān)管、應(yīng)急指揮、船舶動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、提升三峽過閘通行效率等提供北斗高精度支持,但是現(xiàn)實(shí)中很多數(shù)據(jù)未建立共享機(jī)制,無法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通。
隨著內(nèi)河航運(yùn)的發(fā)展,內(nèi)河船舶航行安全隱患日益突出:一是內(nèi)河航運(yùn)船舶種類逐漸增多,船舶的數(shù)量也隨之增加,導(dǎo)致內(nèi)河航運(yùn)的安全管理增加了難度,使得撞船事故出現(xiàn)的概率逐漸增加。二是內(nèi)河航道寬度小,特別是一些水域較為密集的區(qū)域,航路、航線交叉多,航道走向極為復(fù)雜,容易形成船舶交匯頻繁的現(xiàn)象,給內(nèi)河航運(yùn)船舶運(yùn)輸帶來了一定的風(fēng)險(xiǎn)。三是內(nèi)河航運(yùn)中多是老舊船舶,船舶維護(hù)保養(yǎng)管理不善,導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)較差,會(huì)增加內(nèi)河船舶運(yùn)輸事故發(fā)生的概率。四是內(nèi)河船舶多以私營(yíng)個(gè)體為主,過度追逐經(jīng)濟(jì)利益,導(dǎo)致安全管理工作不完善。船體結(jié)構(gòu)自身存在問題、船身質(zhì)量不滿足要求。同時(shí)也存在未按照國(guó)家相關(guān)部門規(guī)定辦理船舶手續(xù)、過載超載、阻礙河道等違法行為。五是船員專業(yè)素質(zhì)參差不齊,船員操作不規(guī)范,遵守規(guī)則意識(shí)不強(qiáng),影響了船舶的航行安全。六是發(fā)生船舶擱淺、走錨、雷雨大風(fēng)等險(xiǎn)情和突發(fā)事件時(shí),往往處理不當(dāng)或不能給予足夠重視,給內(nèi)河運(yùn)輸船舶航行安全監(jiān)管帶來諸多考驗(yàn)。
當(dāng)前,內(nèi)河船舶動(dòng)態(tài)監(jiān)管主要通過接收AIS 數(shù)據(jù)中包含的定位信息,對(duì)船舶位置進(jìn)行監(jiān)管。由于AIS 的數(shù)據(jù)錄入受人為因素影響較大,常常存在格式不一樣,數(shù)據(jù)不全、不準(zhǔn)、錯(cuò)誤等問題。一些航運(yùn)船舶為了逃避海事監(jiān)管,存在AIS 設(shè)備人為關(guān)機(jī)、人為篡改數(shù)據(jù)、購(gòu)買帶有數(shù)據(jù)的二手AIS 設(shè)備等問題,造成了內(nèi)河航行船舶身份信息與實(shí)際船舶不符、單一船舶多個(gè)AIS 身份、多艘船舶共用一個(gè)AIS 信息等監(jiān)管難題。
為強(qiáng)化北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在內(nèi)河航運(yùn)船舶監(jiān)管等領(lǐng)域的應(yīng)用,加快擺脫船舶航行和監(jiān)管對(duì)GPS 系統(tǒng)的依賴,結(jié)合北斗系統(tǒng)示范工程已經(jīng)開展了基于北斗系統(tǒng)的內(nèi)河船舶動(dòng)態(tài)預(yù)警、內(nèi)河遇險(xiǎn)報(bào)警、內(nèi)河應(yīng)急船舶資源管理與調(diào)度、船閘基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)測(cè)等方面的探索應(yīng)用。
基于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的船舶監(jiān)管,主要表現(xiàn)在:一是全域船舶實(shí)時(shí)位置監(jiān)管、指定船舶位置跟蹤、船舶航行里程統(tǒng)計(jì)、船舶基礎(chǔ)信息查詢、船舶超速和超區(qū)域行駛告警、船舶分類管理。二是船舶基礎(chǔ)信息管理,包括船舶基礎(chǔ)信息統(tǒng)計(jì),船舶在線情況統(tǒng)計(jì),船舶配員情況、重點(diǎn)船舶、黑名單船舶管理。三是船舶歷史軌跡回放,基于船舶航行軌跡的實(shí)時(shí)存儲(chǔ),可為航道內(nèi)事故追查、問題船舶歷史軌跡追溯、事故分析等工作提供依據(jù)??蓪?shí)現(xiàn)單船軌跡回放、按區(qū)域軌跡回放等。四是執(zhí)法船舶加密管理,通過普通加密、增強(qiáng)加密兩種模式,實(shí)現(xiàn)執(zhí)法船舶在執(zhí)行特殊任務(wù)期間進(jìn)行無線電隱身?;诒倍返拇昂叫袆?dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)預(yù)警實(shí)際上是通過采集航行船舶精確位置信息,融合AIS 等監(jiān)測(cè)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù),接入船舶管理、船員管理、船載客貨管理等海事業(yè)務(wù)數(shù)據(jù),基于電子航道圖,實(shí)現(xiàn)多源數(shù)據(jù)融合顯示,為監(jiān)管部門提供船舶航行動(dòng)態(tài)顯示、監(jiān)測(cè)、預(yù)警,統(tǒng)計(jì)分析、用戶管理服務(wù),提升內(nèi)河交通安全動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和預(yù)警能力。通過對(duì)大量精確船舶航行軌跡數(shù)據(jù)的處理,可以高效率、低成本地生成高精度電子航跡圖,在水上導(dǎo)航信息發(fā)布、電子航道圖實(shí)時(shí)更新、未知航段的實(shí)時(shí)探測(cè)等方面發(fā)揮作用(圖1)。
圖1 高精度電子航跡圖
通過北斗船載終端、北斗個(gè)人信標(biāo)可實(shí)現(xiàn)船舶和船員的遇險(xiǎn)主被動(dòng)一鍵報(bào)警功能。依托內(nèi)河監(jiān)管部門已有的值守管理、接警管理、應(yīng)急指揮調(diào)度等功能,基于北斗的終端報(bào)警信息接入、管理和分發(fā)等功能,并與現(xiàn)有系統(tǒng)的值守和接警流程進(jìn)行有效銜接。一是船舶遇險(xiǎn)報(bào)警。通過一鍵觸發(fā)基于北斗船舶導(dǎo)航智能終端,終端通過發(fā)送短信或北斗短報(bào)文,將船舶北斗定位信息發(fā)送到北斗遇險(xiǎn)報(bào)警信息管理平臺(tái);這種船載終端觸發(fā)遇險(xiǎn)報(bào)警信息,在平臺(tái)上能第一時(shí)間看到報(bào)警內(nèi)容、船舶位置和船舶的基礎(chǔ)信息。二是個(gè)人信標(biāo)落水報(bào)警。個(gè)人信標(biāo)遇水后會(huì)觸發(fā)自動(dòng)報(bào)警裝置,北斗個(gè)人信標(biāo)產(chǎn)生的報(bào)警信息,通過AIS 廣播,由AIS 船臺(tái)接收到后轉(zhuǎn)發(fā)至系統(tǒng),信標(biāo)AIS 天線將報(bào)警位置回傳至周邊船舶,周邊船舶根據(jù)船載終端顯示位置對(duì)落水人員精準(zhǔn)施救。在內(nèi)河監(jiān)管部門公務(wù)船、社會(huì)搜救力量等船舶上部署的北斗船載終端,采集船舶位置,報(bào)警、短消息等信息,接入船舶動(dòng)靜態(tài)數(shù)據(jù),面向內(nèi)河交通突發(fā)事件應(yīng)急指揮部門,實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)急船舶的資源監(jiān)測(cè)和調(diào)度輔助。通過接入內(nèi)河船舶北斗RD 數(shù)據(jù)、AIS 數(shù)據(jù)、VHF 數(shù)據(jù)等,能夠查詢系統(tǒng)應(yīng)急船舶的基本信息和實(shí)時(shí)狀態(tài)信息,并根據(jù)應(yīng)急船舶現(xiàn)場(chǎng)發(fā)回的信息對(duì)報(bào)警提供指揮輔助。根據(jù)應(yīng)急船舶發(fā)送的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),可以動(dòng)態(tài)顯示報(bào)警周圍的應(yīng)急船舶信息,選擇可以參與救援的應(yīng)急船舶參與應(yīng)急指揮和救援(圖2)。
圖2 基于北斗系統(tǒng)的內(nèi)河遇險(xiǎn)報(bào)警
建設(shè)基于北斗系統(tǒng)的導(dǎo)航通信平臺(tái),突出高精度定位、短報(bào)文通信特點(diǎn),提供相較于GPS 系統(tǒng)更多元的服務(wù)內(nèi)容、更高精度的服務(wù)能力,發(fā)揮北斗差異化優(yōu)勢(shì),在擺脫行業(yè)對(duì)GPS 系統(tǒng)依賴的同時(shí),豐富我國(guó)交通安全應(yīng)急通信手段,實(shí)現(xiàn)行業(yè)北斗應(yīng)用“全覆蓋、可替代、保安全”。通過綜合利用電子海圖、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、北斗衛(wèi)星等多種技術(shù)手段,不僅可實(shí)現(xiàn)內(nèi)河流域的安全信息播發(fā),還可實(shí)現(xiàn)岸基與船舶之間、船舶與船舶之間、船舶與陸地手機(jī)信息互通等功能。北斗安全應(yīng)急通信系統(tǒng)由船載北斗終端設(shè)備、陸地?cái)?shù)據(jù)處理中心、船舶監(jiān)控與安全信息播發(fā)中心三個(gè)部分組成。它主要用于:一是區(qū)域性信息公告播發(fā),選擇需要發(fā)送安全信息的船舶,編輯或調(diào)入需要發(fā)送的安全信息,設(shè)定安全信息發(fā)送條件或手動(dòng)發(fā)送安全信息。二是船岸報(bào)文信息通信,選擇需要發(fā)送短報(bào)文信息的船舶,編輯或調(diào)入需要發(fā)送的信息,設(shè)定信息發(fā)送條件或手動(dòng)發(fā)送信息。三是船舶與船舶間北斗報(bào)文通信,基于北斗短報(bào)文,實(shí)現(xiàn)船與船之間的北斗應(yīng)急通信,可以在沒有公網(wǎng)覆蓋的航道實(shí)現(xiàn)船舶24 小時(shí)的實(shí)時(shí)應(yīng)急通信。
基于北斗高精度的船舶過閘調(diào)度,旨在通過提前感知船舶位置,實(shí)現(xiàn)船舶有序通過,提高船閘通過的實(shí)效,提升船閘過閘的智能化管理水平。結(jié)合錨地區(qū)間內(nèi)河航道圖應(yīng)用,采用單基站模式,為安裝有北斗終端的船舶提供北斗差分增強(qiáng)信號(hào),在船舶過閘調(diào)度管理服務(wù)方面提供精準(zhǔn)服務(wù)。船閘基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)測(cè)主要依托現(xiàn)代化的傳感技術(shù)、衛(wèi)星定位系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù),對(duì)在不同的天氣或環(huán)境下準(zhǔn)實(shí)時(shí)反映船閘區(qū)域變形情況。通過對(duì)船閘區(qū)域基礎(chǔ)設(shè)施狀態(tài)性能的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),分析和評(píng)價(jià)船閘基礎(chǔ)設(shè)施的安全狀態(tài),研究變形規(guī)律,及時(shí)發(fā)布變形預(yù)報(bào)。對(duì)位移進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),并通過繪制位移變形影響線或影響面來監(jiān)測(cè)船閘區(qū)域各部位位移的實(shí)時(shí)變化情況,預(yù)測(cè)其變形規(guī)律,為船閘區(qū)域基礎(chǔ)設(shè)施的維修、養(yǎng)護(hù)和管理決策提供依據(jù)和指導(dǎo)。根據(jù)對(duì)實(shí)時(shí)位移數(shù)據(jù)的分析,進(jìn)行適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)存儲(chǔ)、分類、提取、統(tǒng)計(jì)等處理,為日常管理提供各類報(bào)表、圖形,為船閘預(yù)警分析提供決策依據(jù)和參考。
北斗系統(tǒng)在內(nèi)河的示范應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了內(nèi)河海事公務(wù)船舶北斗100%全覆蓋,推動(dòng)了內(nèi)河航運(yùn)船舶的北斗設(shè)備安裝,形成一定的市場(chǎng)規(guī)模,探索了北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在船舶安全航行、遇險(xiǎn)報(bào)警、船閘基礎(chǔ)設(shè)置監(jiān)控等監(jiān)管服務(wù)方面的應(yīng)用。但北斗系統(tǒng)應(yīng)用于內(nèi)河監(jiān)管服務(wù)的潛力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止如此,仍有很多新的融合應(yīng)用可嘗試。
當(dāng)前海事監(jiān)管部門對(duì)船舶的靜、動(dòng)態(tài)信息監(jiān)管主要依靠船舶AIS 設(shè)備系統(tǒng),但AIS 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)的監(jiān)管難題仍未解決。另外在海事監(jiān)管區(qū)域同時(shí)出現(xiàn)船舶AIS 信息和漁網(wǎng)示位標(biāo)AIS 信息,導(dǎo)致海事監(jiān)管難度加大和船舶航行安全隱患問題。在之后的北斗系統(tǒng)監(jiān)管應(yīng)用中,可嘗試基于AIS 設(shè)備“機(jī)卡分離”的模式,通過北斗短報(bào)文卡的報(bào)文通道實(shí)現(xiàn)AIS 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)由船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)標(biāo)識(shí)碼證書頒發(fā)單位或海事監(jiān)管單位進(jìn)行遠(yuǎn)程統(tǒng)一配置,確保AIS基礎(chǔ)數(shù)據(jù)完整準(zhǔn)確,取消一線人員對(duì)AIS 數(shù)據(jù)的配置和修改端口,同時(shí)可為海事監(jiān)管部門提供一份完整的監(jiān)管船舶AIS 信息的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)。
無人機(jī)相對(duì)于海巡船有體積小、重量輕、攜帶方便、起飛方便、速度快、視野廣的優(yōu)點(diǎn)。無人機(jī)還可深入事故災(zāi)害中心區(qū)域,不受限于水面特殊情況(如油污、有毒煙氣等危險(xiǎn)情況),最大限度接近被觀測(cè)目標(biāo),近距離、多角度地拍攝記錄有用情報(bào)信息?;趦?nèi)河北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng),可為無人機(jī)提供分米級(jí)的定位導(dǎo)航服務(wù),通過無人機(jī)加裝北斗高精度定位導(dǎo)航設(shè)備,將無人機(jī)系統(tǒng)與海事監(jiān)管系統(tǒng)對(duì)接,可在系統(tǒng)上設(shè)置監(jiān)管目標(biāo)點(diǎn),通過北斗高精度導(dǎo)航驅(qū)動(dòng)無人機(jī)自動(dòng)到達(dá)目的地,實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)目標(biāo)信息采集、通信通道建立等監(jiān)管能力的提升。
“全覆蓋、可替代、保安全”是交通運(yùn)輸部推進(jìn)行業(yè)北斗系統(tǒng)應(yīng)用的總體目標(biāo),內(nèi)河航運(yùn)是水上運(yùn)輸?shù)闹匾M成部分,推進(jìn)北斗系統(tǒng)應(yīng)用有利于提高監(jiān)管效率和服務(wù)效能,更好落實(shí)人民滿意交通的理念。通過探索基于北斗系統(tǒng)的內(nèi)河船舶動(dòng)態(tài)預(yù)警、內(nèi)河遇險(xiǎn)報(bào)警、內(nèi)河應(yīng)急船舶資源管理與調(diào)度、船閘基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)測(cè)等,創(chuàng)新融合應(yīng)用新嘗試,為多角度擴(kuò)展“北斗+”內(nèi)河監(jiān)管應(yīng)用模式,多手段提升內(nèi)河航運(yùn)監(jiān)管服務(wù)水平提供支持。