與智能航運適配的新一代VTS系統(tǒng)關鍵能力研究

趙顯峰 田池

摘 要：隨著云計算、人工智能、無線通信等技術的發(fā)展，航運領域正在面臨智能化的新變革，在船舶航行、管理、維保、運輸?shù)确矫姘l(fā)展智能化運行的船舶。本文總結分析與智能航運適配的船舶交通管理系統(tǒng)的關鍵能力，旨在適應智能航運發(fā)展需求，更好地促進航行安全和效率。

關鍵詞：智能航運;VTS系統(tǒng)

中圖分類號：U675.7? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2021）04-0067-02

1 研究背景

2019年5月，交通運輸部等七部門聯(lián)合發(fā)布《智能航運發(fā)展指導意見》，指出以法規(guī)、標準、規(guī)范制定為重點，加快構建智能航運治理體系。2020年4月，工信部編制完成《智能船舶標準體系建設指南》（征求意見稿）。征求意見稿提出到2025年，智能船舶基礎共性、關鍵技術應用、智能船舶設計、智能船載系統(tǒng)及設備、智能船舶測試與驗證專業(yè)標準體系基本形成，岸基服務、運營管理標準配套完善，標準體系進一步健全，滿足智能船舶設備智能化升級、測試與驗證能力提升以及實現(xiàn)遠程控制等要求，引領智能船舶、智能航運、智能服務與監(jiān)管產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

船舶交通管理系統(tǒng)（VTS系統(tǒng)）是我國水上交通安全監(jiān)管和應急處置的重要手段。截至2020年底，全國已建成并對外運行的VTS中心40個，雷達站227座，系統(tǒng)監(jiān)管覆蓋水域為7萬余平方公里，基本實現(xiàn)了對我國沿海港區(qū)及重要航段的覆蓋。

為進一步貫徹落實《交通強國建設綱要》、《數(shù)字交通發(fā)展規(guī)劃綱要》、《智能航運發(fā)展指導意見》等相關文件要求，新一代VTS系統(tǒng)旨在適應智能航運發(fā)展需求，強化創(chuàng)新引領，推進協(xié)同與共享，提升系統(tǒng)智能化技術應用，促進航行安全和效率，與智能船舶等技術發(fā)展相適應、相同步。

2 關鍵能力

根據(jù)《智能航運發(fā)展指導意見》提出的十大主要任務，新一代VTS系統(tǒng)應重點圍繞信息感知、數(shù)據(jù)認知、風險防控、信息交互、服務應用和區(qū)域協(xié)同等關鍵技術，顯著增強航運生產(chǎn)運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)主要實現(xiàn)了對船舶動態(tài)信息的感知，但水上航行安全取決于人、機、環(huán)境，新一代VTS系統(tǒng)應進一步實現(xiàn)對通航水域和船舶的全要素、全過程感知。

動態(tài)信息感知：在現(xiàn)有X波段交管雷達、AIS系統(tǒng)的基礎上，加強對北斗衛(wèi)星、無人航行器、無人智能船、被動雷達、毫米波、相控陣等新的感知手段等研究和應用，延長監(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：一方面應結合智慧航道和智慧航保的發(fā)展，實現(xiàn)對水流、浪流、氣象等航行環(huán)境和航行標志的感知，實現(xiàn)對航道的動態(tài)更新;另一方面應實現(xiàn)對船舶溢油、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)法大隊等機構，海巡艇、無人機、無人船等監(jiān)管設施，社會救助力量等資源的分布與配置。

2.2數(shù)據(jù)認知

數(shù)字中臺是將企業(yè)的共性需求進行抽象，并打造成平臺化、組件化的系統(tǒng)能力，以接口、組件等形式共享給各業(yè)務單元使用。隨著智能航運的發(fā)展，新一代VTS系統(tǒng)需綜合處理的數(shù)據(jù)量會呈指數(shù)級增加，需要利用數(shù)據(jù)中臺進行處理，一方面是處理復雜的數(shù)據(jù)關系，另一方面是為后續(xù)大數(shù)據(jù)處理提供基礎數(shù)據(jù)支撐，因此應研究確立基于數(shù)字中臺的新一代VTS系統(tǒng)架構，通過大數(shù)據(jù)技術建立VTS系統(tǒng)的規(guī)則模型庫和各類業(yè)務的數(shù)學模型。

2.3風險防控

新一代VTS系統(tǒng)應基于全要素和全過程信息感知的基礎上，研究制定符合智慧航運發(fā)展的船舶監(jiān)管服務模式和智能輔助決策系統(tǒng)，構建基于機器學習技術的船舶風險分析評估和防控模型，實現(xiàn)水上交通態(tài)勢智能分析、船舶航行計劃的智能編排、通航船舶監(jiān)控的智能報警、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時有效的技術支撐，從而減輕值班人員管理壓力，提升全過程管理效能和港口運營效率。

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)應建立對外信息共享平臺，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)通信機制，統(tǒng)一數(shù)據(jù)交換接口格式和通信協(xié)議，實現(xiàn)與航運相關的外部數(shù)據(jù)的接入、整合和存儲，推進信息互聯(lián)互通和數(shù)據(jù)質量持續(xù)提升，主要涉及港口、海關、公安、船閘、引航等各類業(yè)務數(shù)據(jù);在交互方式上，應積極研究5G、VDES、低軌衛(wèi)星等新型通信技術在VTS領域的應用，為多渠道、多方式的信息交互需求提供技術手段。

2.5服務應用

VTS系統(tǒng)的服務應用是其自身的屬性，通常包括信息服務、助航服務、交通組織服務和支持聯(lián)合行動等。新一代VTS系統(tǒng)應積極探索“互聯(lián)網(wǎng)+”的對外服務模式，進一步豐富和明確具體服務內(nèi)容，建立統(tǒng)一的對外服務平臺，制定對外服務的相關流程標準和服務反饋機制，通過互聯(lián)網(wǎng)、手機終端、微信公眾號、專用船岸通信網(wǎng)絡等手段提供智能化、規(guī)范化、專業(yè)化的航運服務。

2.6區(qū)域協(xié)同

構建新一代VTS系統(tǒng)可以通過“雙隨機、一公開”等方式向企業(yè)、船舶和船員等相關要素及時反饋安全隱患、違法違規(guī)等信息。建立區(qū)域性執(zhí)法的水上協(xié)調機制，強化大數(shù)據(jù)技術挖掘，智能識別和關聯(lián)各個要素的內(nèi)在聯(lián)系，促進海事管理部門與地方港航管理部門、口岸單位和相關企業(yè)等的信息共享和事件響應，進一步提升海事執(zhí)法管理效能。

3 新型應用場景

3.1與智能船舶的信息交互

通過梳理VTS系統(tǒng)和智能船舶的業(yè)務數(shù)據(jù)，規(guī)范業(yè)務數(shù)據(jù)標準和數(shù)據(jù)交換接口標準，使數(shù)據(jù)輸入輸出統(tǒng)一化、標準化，對數(shù)據(jù)進行分類、整理、清洗和融合，實現(xiàn)船岸信息的互聯(lián)互通。

3.2通航水域風險智能管控

以船岸信息交互內(nèi)容為基礎，采用面向宏觀決策與管理控制的風險異常行為識別與評估方法，獲得基于交通流參量的水上智能船舶交通風險評估，結合監(jiān)管資源的實時感知，為交通調度管理和風險管控等的制定提供實時有效的科學依據(jù)。

3.3通航數(shù)據(jù)監(jiān)測和分析處理

通過對智能船舶自身適航狀態(tài)數(shù)據(jù)及其對外感知數(shù)據(jù)等，結合水域環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對通航環(huán)境的數(shù)據(jù)監(jiān)測和數(shù)據(jù)分析等應用功能，更好地輔助管理人員對智能船舶航行的管理以及水上交通安全事故的調查和應急處置，為我國E航海的后續(xù)實施提供技術支撐。

3.4船舶航行計劃智能管理

根據(jù)港口作業(yè)計劃和作業(yè)動態(tài)、錨地信息等相關數(shù)據(jù)，通過算法分析、云計算、人工智能等技術，打造“智能船舶時刻表”，實現(xiàn)對智能船舶航行計劃的智能審核、計劃編排、動態(tài)預演，優(yōu)化船舶進出港次序，提升航行計劃管理智能化水平，助推航運企業(yè)降本增效。

4 結語

新一代VTS系統(tǒng)應以管轄水域全面覆蓋、重點水域智能管控為目標，以系統(tǒng)集成的信息感知體系為抓手，加快推進信息技術與水上交通管控要素高度融合，將物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新技術綜合運用到水上交通業(yè)務的全過程，實現(xiàn)對通航水域和船舶的全要素感知、全過程監(jiān)管，推動水上交通安全監(jiān)管模式的高質量發(fā)展。

參考文獻：

[1] 曾青山，王永堅.智能船舶對海事監(jiān)管的影響和對策研究[J].中國海事.2018（09）.

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