智能船舶在海事監(jiān)管中的應(yīng)用

山東海事局 孫 星

智能船舶將新技術(shù)與傳統(tǒng)船舶技術(shù)融合，必將為海事監(jiān)管提供有力保障。能船舶是指利用傳感器、通信、物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)手段，自動(dòng)感知和獲得船舶自身、海洋環(huán)境、物流、港口等方面的信息和數(shù)據(jù)，并基于計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和大數(shù)據(jù)處理和分析技術(shù)，在船舶航行、管理、維護(hù)保養(yǎng)、貨物運(yùn)輸?shù)确矫鎸?shí)現(xiàn)智能化運(yùn)行的船舶。

關(guān)于“智能船舶”的叫法在業(yè)內(nèi)尚未統(tǒng)一。根據(jù)出發(fā)點(diǎn)和關(guān)注點(diǎn)的不同，“智能船舶”也被稱作“無人船”（USV）、“自主航行船舶”（MASS）等，本文采用的是中國船級社發(fā)布的《智能船舶規(guī)范》對其的命名與定義，意在強(qiáng)調(diào)其不止無需“船員”這一“無人”的特點(diǎn)，更重要的是其“會思考、能決策”的“智能”特點(diǎn)。

不同機(jī)構(gòu)對智能船舶也提出了不同的分級方法，例如英國勞氏船級社根據(jù)智能船舶的網(wǎng)絡(luò)能力分為AL1—AL6共6個(gè)等級（AL0為不具備自主功能的手動(dòng)操作級別），BV按照自動(dòng)化程度從低到高分為Level 0-Level 4等級別，國際海事組織在討論相關(guān)議題時(shí)，則分為四個(gè)類別，其中1和4為自主船，2和3為遙控船。但是不論如何，智能船舶的根本特點(diǎn)可以歸納為三個(gè)方面：信息感知、遙控遙測、自主決策。

目前業(yè)界對智能船舶的關(guān)注點(diǎn)主要集中在商船，包括傳感、操控、通信等技術(shù)的應(yīng)用、船舶的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范、帶來的問題與挑戰(zhàn)等等。作為海事管理機(jī)構(gòu)，一方面要積極應(yīng)對，及時(shí)跟蹤智能化商船的發(fā)展，應(yīng)對智能化商船帶來的監(jiān)管挑戰(zhàn)；另一方面也要與時(shí)俱進(jìn)，考慮在海事監(jiān)管中應(yīng)用智能船舶的可行性，用新手段解決新問題。本文立足于第二點(diǎn)，分析了智能船舶作為監(jiān)管工具，在國內(nèi)外涉海管理機(jī)構(gòu)中的應(yīng)用情況，探討了其在海事監(jiān)管中的應(yīng)用前景和可能存在的問題。

在涉海管理中應(yīng)用情況

國際上，智能船舶已經(jīng)逐漸從軍事用途擴(kuò)展到民用，在海洋管理、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域的應(yīng)用屢見不鮮。Sea Machines公司開發(fā)的SM300智能船舶能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程遙控、自助尋蹤、多艇協(xié)同等功能，美國運(yùn)輸部海事管理局（MARAD）在2019年于波特蘭港對無人船SM300在提升溢油反應(yīng)的安全性、實(shí)時(shí)性和實(shí)際效果等方面進(jìn)行測試。韓國海洋與漁業(yè)部在2017年對無人船Aragon-II完成了海測。Aragon-II能夠在2.5米浪高下，以43節(jié)的最高速度航行。該船主要作用是監(jiān)控海面油污以及遇險(xiǎn)人員搜尋。意大利則開發(fā)了專門用于搜尋與救助的無人船SAND。圖1依次為SM300、Aragon-II以及SAND。

國內(nèi)方面，目前智能船舶的應(yīng)用主要見于氣象、環(huán)保、水利、測繪等部門。早在2008年，中國航天科工集團(tuán)公司就已經(jīng)研制出中國第一艘無人駕駛海上探測船“天象一號”；國家海洋局第一海洋研究所同青島市環(huán)境監(jiān)測中心站于2015年在棘洪灘水庫，利用無人船位點(diǎn)跟蹤技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)距離定點(diǎn)遙控采水樣；劉培學(xué)、劉雨青等以小型無人船為載體，完成了海水環(huán)境巡檢及數(shù)據(jù)上傳。

綜合來看，智能船舶在海事監(jiān)管機(jī)構(gòu)的主要業(yè)務(wù)，包括通航秩序與通航環(huán)境管理、船舶防污染、海上搜救等方面尚未得到廣泛地推廣和應(yīng)用，國外在這些方面也尚處于起步與測試階段。因此海事機(jī)關(guān)需要主動(dòng)適應(yīng)新形勢，善于利用新科技，主動(dòng)探索智能船舶在海事監(jiān)管中應(yīng)用前景，這對應(yīng)對未來的監(jiān)管挑戰(zhàn)，搶占相關(guān)領(lǐng)域的話語權(quán)具有重要意義。

圖1 國外開發(fā)的智能船舶

在海事監(jiān)管中的應(yīng)用前景

智能船舶將新技術(shù)與傳統(tǒng)船舶技術(shù)融合，實(shí)現(xiàn)了信息感知技術(shù)、通信導(dǎo)航技術(shù)、能效控制技術(shù)、航線規(guī)劃技術(shù)、狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)、遇險(xiǎn)預(yù)警救助技術(shù)、自主航行技術(shù)等技術(shù)的融合應(yīng)用，在海事監(jiān)管數(shù)據(jù)收集、事故調(diào)查取證、遇險(xiǎn)人員搜救、船艇養(yǎng)護(hù)等方面具有傳統(tǒng)船舶無法比擬的巨大優(yōu)勢，必將為海事監(jiān)管提供有力保障。

第一，減少人力投入。智能船舶的航行與操縱主要是通過自主決策完成，或者由少數(shù)岸基人員遙控指揮，智能船舶的無人化特點(diǎn)，減少了海事機(jī)關(guān)對海巡船艇專職船員的需求，顯著降低了人力成本。而且，人為因素是海上安全事故的主要原因，船艇操縱人員的操作過失、設(shè)備使用不當(dāng)以及決策失誤都可能導(dǎo)致船舶事故，智能船舶可以進(jìn)一步提高操作精度，降低事故率。

第二，協(xié)助調(diào)查取證。調(diào)查取證一直是海事管理的難題之一，對商漁船碰撞、不按規(guī)定航路航行等船舶違章行為的調(diào)查取證往往需要通過文書調(diào)查、事后溯源、航跡推演等手段進(jìn)行，缺乏實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性。無人船通過搭載傳感設(shè)備和記錄設(shè)備，能夠?qū)β曇簟D像、視頻等信息進(jìn)行收集，并將信息進(jìn)行記錄或者傳輸至岸，結(jié)合其搭載的環(huán)境感知設(shè)備所獲取的水流速度、能見度、溫濕度等信息，從而有效地協(xié)助海事機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)查取證，提高工作效率和證據(jù)說服力。

第三，提高使用效能。智能船舶無需船員空間和設(shè)備，降低了船員有關(guān)的用電負(fù)荷，大大提高了船艇的空間和能源使用效率，為智能船舶的模塊化應(yīng)用提供了可行性；而且智能船舶具有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力，能夠在惡劣海況、危險(xiǎn)品泄漏、尤其是黑夜中執(zhí)行巡航、搜救等任務(wù)，降低了船員的時(shí)間投入和風(fēng)險(xiǎn)投入，提高了船艇的使用效率。

第四，海上人命搜救。在實(shí)施海上人命搜尋中，智能船舶能夠根據(jù)具體任務(wù)，在研判已獲取信息（例如事故地點(diǎn)、洋流、溫度等）的基礎(chǔ)上，基于智能算法，制定出一系列最優(yōu)決策，配合所搭載的紅外探測儀或者光電跟蹤系統(tǒng)，能夠全時(shí)段、全天候自動(dòng)開展搜尋生命跡象行動(dòng)，提高搜索效率，如能實(shí)現(xiàn)多艇協(xié)同、智能配合，則會更具優(yōu)勢。一旦發(fā)現(xiàn)遇險(xiǎn)人員，則可以利用遠(yuǎn)程遙控，自動(dòng)釋放救生艇筏，高效實(shí)施人命救助。

第五，污染監(jiān)控與處理。污染監(jiān)控，尤其是海上溢油監(jiān)視，是智能船舶在國外已經(jīng)推廣應(yīng)用的主要方面，利用無人機(jī)與智能船舶的搭配融合，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)海上溢油事故，盡早采取行動(dòng)。智能船舶在污染防治處理方面也具有極大優(yōu)勢，能夠代替操縱人員深入污染區(qū)域，避免人員接觸到毒性污染物，還可以在第一時(shí)間對污染源頭進(jìn)行控制，避免危化物品污染擴(kuò)大。

第六，減輕運(yùn)維負(fù)擔(dān)。智能船舶不僅對外部信息具有較強(qiáng)的感知能力，還能夠?qū)ψ陨碓O(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)測和預(yù)報(bào)，從而可以使岸基人員及時(shí)了解船舶的健康狀態(tài)，并通過專家系統(tǒng)對船舶的實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行綜合分析，準(zhǔn)確判斷隱患設(shè)備，降低了船艇的運(yùn)維負(fù)擔(dān)，提高了設(shè)備效率和運(yùn)行可靠性。

在海事應(yīng)用中面臨的挑戰(zhàn)

智能船舶給海事監(jiān)管帶來新的機(jī)遇的同時(shí)，也帶來了若干挑戰(zhàn)。

操控技術(shù)：智能船舶減少了在船人員，但卻增加了岸基遠(yuǎn)程操作人員。智能船舶的任務(wù)下達(dá)、數(shù)據(jù)交互、遠(yuǎn)程操控等一系列任務(wù)都需要人員參與。而且這種參與與傳統(tǒng)的船舶操控技術(shù)具有很大的不同，需要海事機(jī)構(gòu)加強(qiáng)對相關(guān)領(lǐng)域人才的儲備與培養(yǎng)。

數(shù)據(jù)傳輸：智能船舶在海上航行，尤其是執(zhí)行海巡任務(wù)時(shí)，與岸基有大量的數(shù)據(jù)需要進(jìn)行實(shí)時(shí)交互，這就對數(shù)據(jù)傳輸實(shí)時(shí)性、穩(wěn)定性與可靠性提出了挑戰(zhàn)。5G技術(shù)為智能船舶的數(shù)據(jù)傳輸提供了新的途徑，但是5G網(wǎng)絡(luò)在海上的覆蓋情況卻值得觀察。

設(shè)備可靠性：傳統(tǒng)意義的“海巡艇”，萬一在海上發(fā)生事故或者設(shè)備出現(xiàn)故障，現(xiàn)場人員會及時(shí)予以修復(fù)或者維護(hù)，但是智能船舶的設(shè)備一旦出現(xiàn)問題，將很難獲得及時(shí)維修，甚至完全失控，后果不堪設(shè)想。因此智能船舶的設(shè)備可靠性和故障診斷就顯得尤為重要。

網(wǎng)絡(luò)安全：與商船不同，智能船舶在海事監(jiān)管中應(yīng)用較少涉及從防海盜、防商業(yè)泄密等維度，但是網(wǎng)絡(luò)安全仍然是智能船舶在海事監(jiān)管中應(yīng)用必須考慮的問題。在發(fā)展智能船舶過程中，需要借鑒相關(guān)部門在陸上互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)積累的豐富經(jīng)驗(yàn)，確保網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)傳輸安全。

總結(jié)與展望

在智能船舶時(shí)代即將到來之際，深入分析如何運(yùn)用好智能技術(shù)，理清可能存在的難題與問題，借助智能船舶的優(yōu)勢，并與海事監(jiān)管業(yè)務(wù)相結(jié)合，可以大幅提高工作效率，改善工作條件，破解監(jiān)管難題，對于提高海事監(jiān)管的科學(xué)水平，打造智慧海事，具有重要的意義。

1、在引入智能船舶技術(shù)過程中，既要全面考慮與傳統(tǒng)業(yè)務(wù)、現(xiàn)有監(jiān)管手段的結(jié)合與發(fā)展，也要前瞻性的考慮與大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、無人機(jī)等技術(shù)的融合。例如，智能船舶除了上述應(yīng)用之外，是否可能作為無人機(jī)的施放與回收平臺，在數(shù)據(jù)傳輸上起到中繼站的作用，提高無人機(jī)的水上作業(yè)范圍與靈活性。

2、經(jīng)過多年的發(fā)展，智能船舶技術(shù)已經(jīng)比較成熟，但是仍然需要進(jìn)一步挖掘海事監(jiān)管需求，不斷完善智能船舶的功能，針對海事監(jiān)管的需要，充分發(fā)揮智能船舶模塊化優(yōu)勢，開發(fā)相應(yīng)的智能設(shè)備與算法，例如在其他行業(yè)較少用到的水上巡航與搜救策略、污染源目標(biāo)識別與取證、污染物擴(kuò)散預(yù)判等等。

通過對智能船舶在國內(nèi)外的應(yīng)用對比，以及智能船舶的特點(diǎn)研究，可以發(fā)現(xiàn)智能船舶在海事監(jiān)管機(jī)構(gòu)的主要業(yè)務(wù)：通航秩序與通航環(huán)境管理、船舶防污染、海上搜救等方面具有很大的應(yīng)用和發(fā)展?jié)摿?，只有主?dòng)適應(yīng)新形勢，掌握新技術(shù)，未雨綢繆，提前布局，才能更好地應(yīng)對未來的挑戰(zhàn)，勝任監(jiān)管任務(wù)。

首個(gè)按照CCS《海上漁業(yè)養(yǎng)殖設(shè)施檢驗(yàn)指南》設(shè)計(jì)的海上休閑漁業(yè)平臺交付

10月5日，中國船級社（CCS）首次檢驗(yàn)的兩座海上休閑漁業(yè)平臺“海東青平臺”和“泛星漁業(yè)休閑平臺”在大船集團(tuán)山海關(guān)船舶重工有限責(zé)任公司舉行了交付儀式。

本次交付的兩座海上休閑漁業(yè)平臺為海上自升式移動(dòng)平臺，其集旅游垂釣、漁事體驗(yàn)、海上觀光、餐飲、娛樂、科普教育等功能為一體，同時(shí)配合人工漁礁、水下水上監(jiān)控設(shè)備，完成漁業(yè)資源修復(fù)及海洋生態(tài)監(jiān)控。該項(xiàng)目的順利交付推動(dòng)了秦皇島市漁業(yè)休閑產(chǎn)業(yè)由低端粗放型向高端創(chuàng)新型轉(zhuǎn)變，促進(jìn)了秦皇島市海洋生態(tài)文明建設(shè)水平進(jìn)一步提升。兩座海上休閑漁業(yè)平臺是首個(gè)按照CCS《海上漁業(yè)養(yǎng)殖設(shè)施檢驗(yàn)指南》設(shè)計(jì)并入CCS級的海上休閑漁業(yè)平臺，這也是生產(chǎn)作業(yè)型平臺向休閑觀光平臺轉(zhuǎn)型的實(shí)踐。