上海港E-pilot在洋山港“霧航”操作中的應用

陳晨

摘 要：上海洋山港自2005年12月10日竣工并開港以來，一直承擔著腹地內(nèi)遠洋箱源和國際中轉箱業(yè)務的重任，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”操作中的應用作出設想和建議。為上海洋山港引航安全生產(chǎn)提供技術手段，加快上海港“智慧港口”建設步伐，提升上海國際航運中心核心競爭力和安全保障能力。

關鍵詞：E-pilot;E-navigation;霧航;智慧港口

中圖分類號：U675.5+3? ? ? ? ? 文獻標識碼：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性增長導致各船公司對于船期準點率的要求大為提高。洋山港承擔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，成為一個重要課題放在廣大港航服務者面前。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)務協(xié)同和資源整合的概念體。準確來說，E-pilot是2006年國際航標協(xié)會第16屆大會上提出的E-navigation概念在船舶引航領域的應用及發(fā)展。E-navigation是通過現(xiàn)代化電子手段將船-岸航行安全相關信息進行整合處理及分析，通過傳輸終端提供給相應安全負責人員或部門，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設施，它還整合了先進的信息、通訊及傳感技術。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技術的融合，以岸基AIS為技術支持的各種港口引航系統(tǒng)不斷應用于實踐之中。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風向、流速、航警等與引航安全相關的多因素多維發(fā)展。

1.2 E-pilot的發(fā)展

隨著技術的不斷進步，E-pilot以現(xiàn)下流行的大數(shù)據(jù)云平臺為基礎，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手段，是主要服務于港口引航相關單位的信息平臺，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)代化技術為廣大港航企業(yè)提供多維高效的引航服務。下圖為上海港E-pilot系統(tǒng)流程圖。

為響應國家有關發(fā)展“智慧港口”的號召，E-pilot的設計及實施理念從最開始的以數(shù)據(jù)處理服務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)處理服務平臺為基礎的，通過“互聯(lián)網(wǎng)+”技術概念，對上海港E-pilot港航企業(yè)相關用戶進行需求分析，并通過與現(xiàn)有的引航安全系統(tǒng)比對進行差距分析，推導出實際客戶需求。E-pilot不再是簡單的技術應用的整合、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的引航生產(chǎn)、引航管理及決策和引航服務的整合。通過在實際應用中的不斷調(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，為未來港口、航運和海事多領域協(xié)同化發(fā)展構建實踐平臺。通過“互聯(lián)網(wǎng)+”技術模式，E-pilot將為港航企業(yè)及相關單位提供數(shù)據(jù)管理、應用開發(fā)和部署平臺，從而進一步實現(xiàn)大數(shù)據(jù)及人工智能技術的創(chuàng)新應用。

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，將其建設成為國際航運樞紐港，進而促進上海國際航運中心建設。自2005年12月10日正式封關運轉以來，國際航線逐年落戶，集裝箱吞吐量不斷遞增，2019年達到1980.8萬標準箱，在上海港占比達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樞紐大港，進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)境復雜。由于霧情等不良天氣的影響，2014年航班準點率只有55%。為此，上海海事局2014年開始建設“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研究。在此之前，出于對于港口條件以及安全考慮，通常當洋山港水面能見度小于1000米時，VTS會停止船舶進出港作業(yè)。2015年上海港引航站在上述框架下，提出了E-pilot概念，結合引航實際工作情況以及港航相關服務對象的業(yè)務需求，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，“相當于飛機的盲降”。這將進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30萬標準箱的吞吐能力，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，將機器視覺技術應用于導航儀的實時過程監(jiān)控將實現(xiàn)智能助航，對船舶實時運動航跡帶進行推算，并對可能產(chǎn)生的航線及船位偏離發(fā)出預警，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信息（如船舶進出口航道、?？坎次?、計劃航線、潮高的修正量、船舶的靜態(tài)參數(shù)等）進行選擇性的設定，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)當班引航員設定的引航作業(yè)內(nèi)容（進/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行引航服務。系統(tǒng)功能包含了海圖顯示、參數(shù)設置（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、擴展功能（保存屏幕位圖等）。

近年來，隨著進出港口船舶數(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行實時監(jiān)控非常必要。當前，E-pilot系統(tǒng)利用信息化技術將電子海圖和AIS通信等方式有效結合起來進行引航監(jiān)測。例如當引航員運用AIS通信進行引航監(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，將信息化技術在引航監(jiān)控和監(jiān)測中得以有效的應用。通過運用GPS技術對船舶進行精準定位，然后運用AIS通信技術將精準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。從實際的應用情況來看，E-pilot系統(tǒng)在智能導航終端上可以通過動態(tài)監(jiān)控對海域狀態(tài)進行準確判斷，同時制定出針對性的航行計劃，例如在航經(jīng)風流壓差較大地區(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“E-pilot”體系建設，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)絡化和多種水域拓展的趨勢，水上便攜導航系統(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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