大數(shù)據(jù)時代下的船舶安全監(jiān)管模式分析

陳琳

（中國鐵建港航局集團(tuán)有限公司新能源分公司，廣東 珠海 519005）

1 案例分析

以某省港口航運(yùn)管理為例，對其運(yùn)行模式的變革與升級進(jìn)行調(diào)查，該港口航運(yùn)管理工作船舶安全監(jiān)管方面不斷融入大數(shù)據(jù)技術(shù)，初步實(shí)現(xiàn)“水上交通安全堤”的搭建工作，同時引入通信運(yùn)營商，針對航道運(yùn)輸問題提供通信、導(dǎo)航以及無線監(jiān)控等系統(tǒng)，優(yōu)化設(shè)計方案以確保水路出行安全。另外，還充分利用GPS、AIS 技術(shù)，配合大數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全過程動態(tài)化管理，以保證流域內(nèi)通行順暢穩(wěn)定，從源頭上遏制危險情況的發(fā)生。但該地區(qū)在安全管理事業(yè)方面仍舊具有很高的上升空間，例如數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的搭建以及信息暢通性，目前需要解決信息局部信息孤島效應(yīng)情況，實(shí)現(xiàn)全面推進(jìn)水上安全監(jiān)管。

2 船舶安全監(jiān)測管理模式現(xiàn)狀

2.1 進(jìn)出港信息過于依賴導(dǎo)航

目前我國針對進(jìn)出港船舶采取動態(tài)化全過程監(jiān)控，降低危險事故發(fā)生率，及時獲取其走向、航線信息以及工作狀態(tài)等內(nèi)容，以保證實(shí)時監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)管理可視化目標(biāo)，在此過程中主要依賴于大數(shù)據(jù)平臺和電子通信技術(shù)。通常情況下采用的是AIS 定位跟蹤技術(shù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)管理，了解具體的進(jìn)出港信息，除此之外，還能了解航船的海難事故、遭遇等情況，再根據(jù)情況總結(jié)其違法行為，不僅提供安全引導(dǎo)，還對船舶行駛的規(guī)范性起到約束效果。但這一方式主要針對AIS 設(shè)備正常運(yùn)作狀態(tài)，若AIS 設(shè)備發(fā)生損壞，或有船舶為了故意逃避監(jiān)控而破壞AIS 設(shè)備，則會導(dǎo)致該行駛段的船舶流量與安全性受到影響，極易造成擁擠或碰撞事故，無法及時獲取事故段的詳細(xì)信息，救援行動滯后性明顯。這種過于依賴導(dǎo)航的技術(shù)存在很大片面性，尤其在一些水域狹長、水流資源量大的區(qū)域，加之岸型和相關(guān)設(shè)施布設(shè)的復(fù)雜性，嚴(yán)重影響海事管理機(jī)構(gòu)對安全事故監(jiān)測的精準(zhǔn)性，其決策正確度無從考量，用于判斷的信息數(shù)量不多，安全船舶管理工作落實(shí)難度加大。

2.2 信息化監(jiān)管落實(shí)情況不佳

針對案例地區(qū)的船舶信息監(jiān)管現(xiàn)狀來看，其平臺存在不兼容問題，大數(shù)據(jù)的優(yōu)勢并未完全體現(xiàn)出來。根據(jù)海事管理機(jī)構(gòu)的相關(guān)程序來看，主要包括船舶登記、船舶檢驗(yàn)管理、航運(yùn)公司、事故統(tǒng)計以及安全監(jiān)督等多個模塊，共同組建成完整的平臺，但從實(shí)際應(yīng)用上來看，該系統(tǒng)有關(guān)于報告、處罰等方面的內(nèi)容有所缺失，信息化建設(shè)的完整性和流程性有待增強(qiáng)。此外，該系統(tǒng)中所包含的子系統(tǒng)存在獨(dú)立性，各自關(guān)聯(lián)效果不佳。執(zhí)法人員在監(jiān)測過程中所應(yīng)用的信息化設(shè)備有待提升，一些執(zhí)法人員監(jiān)測的側(cè)重點(diǎn)存在差異，導(dǎo)致檢查不徹底，安全監(jiān)管全過程目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)仍存在一定局限性。

3 基于大數(shù)據(jù)時代的船舶安全監(jiān)管模式構(gòu)建與分析

3.1 安全風(fēng)險預(yù)測模塊

安全風(fēng)險預(yù)測方面主要應(yīng)用大數(shù)據(jù)的廣泛性和體系化優(yōu)勢，將其原理應(yīng)用在船舶安全風(fēng)險防控中，從而提升系統(tǒng)數(shù)值的精準(zhǔn)性，同時應(yīng)用特定的軟件實(shí)現(xiàn)對進(jìn)出港船舶的實(shí)時監(jiān)控，能夠明晰其安全狀態(tài)并調(diào)取航線、出入時間、航速等多種信息，從而根據(jù)數(shù)據(jù)規(guī)律進(jìn)行精準(zhǔn)預(yù)測[1]。在這種環(huán)境下，盡管AIS 設(shè)備失效也能提升預(yù)測的準(zhǔn)確度，有效控制船舶安全。大數(shù)據(jù)平臺在船舶安全監(jiān)測模塊中的應(yīng)用還能通過高級檢索來獲取事故記錄的詳細(xì)信息，包括事故發(fā)生原因、過程、轄區(qū)水域通行記錄等數(shù)據(jù)，以此為基礎(chǔ)優(yōu)化信息庫，了解不同船舶的安全參數(shù)，為后續(xù)事故分析和安全風(fēng)險預(yù)測工作提供保障。同時，在對比過程中還能實(shí)現(xiàn)對船舶種類、船齡的大數(shù)據(jù)分析，例如在案例區(qū)域，政府應(yīng)用大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)打造“智能區(qū)域平臺”，以實(shí)現(xiàn)對當(dāng)?shù)卮笆Э仫L(fēng)險、溢油風(fēng)險等方面的監(jiān)控，配合物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行預(yù)判分析，提升綜合評估的準(zhǔn)確率，降低安全風(fēng)險。

在安全風(fēng)險預(yù)測方面需要利用大數(shù)據(jù)配合算法，計算船舶碰撞事故發(fā)生率和時間，可以應(yīng)用式（1）進(jìn)行計算：

其中：H1——現(xiàn)場環(huán)境周圍能見度；H2——現(xiàn)場水域情況；H3——人為因素；DLA——最晚施舵距離，通常為船長的12 倍。應(yīng)用式（2）和式（3）計算船舶碰撞時間：

其中：D1——最晚避讓距離；DCPA——最近遇難距離。

此外，大數(shù)據(jù)在海事監(jiān)管船舶安全風(fēng)險預(yù)測平臺中的應(yīng)用還包括執(zhí)法終端、船舶信息以及應(yīng)急設(shè)備信息這3 個模塊。在執(zhí)法終端上的應(yīng)用主要表現(xiàn)為對執(zhí)法單位的匯總，確保詳細(xì)劃分任務(wù)區(qū)間和崗位職責(zé)；航船信息模塊中大數(shù)據(jù)的應(yīng)用主要表現(xiàn)在船舶基本信息匯總方面；應(yīng)急設(shè)備信息模塊的運(yùn)行應(yīng)用數(shù)據(jù)庫，構(gòu)建應(yīng)急管理方案和備選方案，應(yīng)用智能管控平臺實(shí)現(xiàn)對水上安全管理的指導(dǎo)工作，最大限度提升監(jiān)管的精準(zhǔn)性。

3.2 船舶檢查

海事部門在落實(shí)船舶安全監(jiān)管的過程中除了對系統(tǒng)平臺的控制外還包括對船舶自身安全的監(jiān)測，需要制定詳細(xì)的方案，依托于大數(shù)據(jù)技術(shù)優(yōu)化船舶自身的分析系統(tǒng)，確保相關(guān)數(shù)據(jù)均符合航運(yùn)要求。一方面，需要針對進(jìn)出港船舶的類型、船旗國等基本要素進(jìn)行檢查，明確各個船舶的基礎(chǔ)情況，并將其錄入數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行詳細(xì)分析。針對受檢船舶需要明確檢測清單，積極配合執(zhí)法終端以及各類型設(shè)備實(shí)現(xiàn)清單式檢驗(yàn)，各項(xiàng)數(shù)據(jù)無遺漏并均符合要求即可，將信息匯總成詳細(xì)報告，傳輸?shù)狡脚_中進(jìn)行反饋，實(shí)現(xiàn)人機(jī)互動式監(jiān)管。另一方面，應(yīng)用大數(shù)據(jù)的實(shí)時性優(yōu)勢實(shí)現(xiàn)專項(xiàng)檢查，例如在AIS 和CCT 技術(shù)中，在案例區(qū)域中經(jīng)過多次升級，強(qiáng)調(diào)對船舶污染情況的管理，同時調(diào)查船內(nèi)危險品，進(jìn)一步加強(qiáng)管理。

3.3 智能預(yù)警網(wǎng)絡(luò)模塊

智能預(yù)警網(wǎng)絡(luò)模塊主要依托于大數(shù)據(jù)的存儲、采集以及智能分析功能，在船舶安全監(jiān)測的過程中應(yīng)用預(yù)警網(wǎng)絡(luò)路由算法實(shí)現(xiàn)對傳輸信號的控制，尋找高優(yōu)先級的FSO 鏈傳輸信號。若不滿足基礎(chǔ)的信噪安全，則選擇下一優(yōu)先級路徑，若存在全部路徑失效的情況，則需要通過實(shí)時監(jiān)測來了解信噪比，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫中搜集信息進(jìn)行比對，確保網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)正常。若在監(jiān)測查詢過程中發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中含有大量的干擾因素，直接反映為信噪比低，此時需要應(yīng)用RF鏈實(shí)現(xiàn)傳輸，直至環(huán)境穩(wěn)定后再轉(zhuǎn)換回FSO 鏈條[2]。通過對預(yù)警方案的轉(zhuǎn)換能夠?qū)崿F(xiàn)算法對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的預(yù)警，在整個過程中由于所涉及的流量數(shù)據(jù)較大，容易造成間歇性的數(shù)據(jù)擁堵與網(wǎng)絡(luò)癱瘓，浪費(fèi)更多時間，數(shù)據(jù)庫中的信息也會存在泄露風(fēng)險，船舶安全監(jiān)測工作落實(shí)不到位?；诖?，需要建立擁堵預(yù)警方案，提升路由算法的可控性，以大數(shù)據(jù)端口傳輸信號量為依據(jù)設(shè)計預(yù)警警報，利用擴(kuò)展reason 結(jié)構(gòu)并設(shè)置擁塞標(biāo)識信息，匹配節(jié)點(diǎn)距離，解決擁堵問題。

3.4 事故分析模塊

大數(shù)據(jù)能夠根據(jù)船舶所發(fā)出的信號波了解安全變量，并形成一個核心空間，當(dāng)獲取到船舶安全狀態(tài)數(shù)值后能夠應(yīng)用信息聯(lián)合的方式篩選安全變量信息，具體篩選過程可以表示為式（4）：

其中：HT——聯(lián)合分布函數(shù)；C——根據(jù)大數(shù)據(jù)分析所設(shè)定的篩選參數(shù)；T——變量的篩選周期。通過式（4）明確船舶安全狀態(tài)下的相關(guān)參數(shù)，其中相關(guān)性數(shù)值之間的關(guān)系可以表示為式（5）：

其中：I——安全相關(guān)性參數(shù)；p（x）、p（y）——完成大數(shù)據(jù)篩選環(huán)節(jié)后所展示的參數(shù)集。相關(guān)性參數(shù)選擇＞1 的集合，在應(yīng)用交叉熵進(jìn)行驗(yàn)證，如式（6）所示：

其中：p（I）——船舶安全特性的數(shù)值關(guān)系；ci——所對應(yīng)的安全參數(shù)。在針對船舶安全展開測試時，突變數(shù)值變化越穩(wěn)定，則表示船舶預(yù)測數(shù)值的精準(zhǔn)，若突變不穩(wěn)定，則表示船舶行駛環(huán)境與測試過程匹配度低，預(yù)測準(zhǔn)確性不高。通過ModelArts 平臺能夠反饋船舶相關(guān)參數(shù)，了解行駛環(huán)境，包括船舶轉(zhuǎn)向點(diǎn)數(shù)量、障礙數(shù)量、航道長度、深水深度、漲潮數(shù)值差、風(fēng)力等級、行駛溫度、最大轉(zhuǎn)向角度以及流速數(shù)值等信息，并應(yīng)用大數(shù)據(jù)匯總安全事故進(jìn)行對比，從而提升突變預(yù)測數(shù)值的精準(zhǔn)性[3]。

事故分析模塊中還包括安全檢查工作，負(fù)責(zé)對船舶運(yùn)行的規(guī)范性進(jìn)行核查，就目前來看，我國在海事部門的檢查模塊主要基于日本NIR，并應(yīng)用大數(shù)據(jù)匯總事故類型和相關(guān)航線信息，建立風(fēng)險評估機(jī)制，在系統(tǒng)中融入相關(guān)法律法規(guī)中的監(jiān)測數(shù)值，對進(jìn)出港和特定航線的船舶進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)管。以往模式下，監(jiān)管主體是檢查人員，存在一定的主觀性，而大數(shù)據(jù)背景下的檢查則更加傾向于系統(tǒng)分析，通過上述函數(shù)關(guān)系計算船舶風(fēng)險發(fā)生率，并匯總到數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行詳細(xì)篩選，分析船舶檢查的側(cè)重點(diǎn)，應(yīng)用移動終端逐一排查船舶結(jié)構(gòu)和相關(guān)設(shè)備，制定事故處理方案。針對優(yōu)化船舶安全事故的監(jiān)測工作還包括對人工的培養(yǎng)，應(yīng)用安檢模塊中的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行匯總分類，生成案例資料供其他人參考，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)化檢查技術(shù)、創(chuàng)新培養(yǎng)模式的新格局。

3.5 配置模塊

大數(shù)據(jù)為船舶安全監(jiān)測資源配置提供有力保障，能夠?qū)θ肆?、物力資源進(jìn)行科學(xué)調(diào)配，加大車輛、人員巡查力度實(shí)現(xiàn)主動部署，打造更具規(guī)范性的配置體系?；诖髷?shù)據(jù)技術(shù)，不同的海事部門會根據(jù)其特定情況建立資源配置模塊，能夠加強(qiáng)對事故風(fēng)險的判斷，同時立即執(zhí)行應(yīng)急措施，確保資源分配符合風(fēng)險管控條件。相關(guān)管理人員需要依照大數(shù)據(jù)所實(shí)時更新的內(nèi)容對船舶事故進(jìn)行預(yù)判，改變以往被動執(zhí)法的局面，做到主動參與部署環(huán)節(jié)。針對流域內(nèi)的關(guān)鍵區(qū)域需要實(shí)現(xiàn)精細(xì)化部署，例如針對岸堤事故、船舶通行流量大的區(qū)域等，其造成的風(fēng)險具有多樣化特點(diǎn)，需要科學(xué)分配人力資源。在大數(shù)據(jù)時代，船舶均帶有GPS、AIS 設(shè)備，能夠根據(jù)事故區(qū)域鎖定工作人員和救援隊(duì)伍的位置，在借助通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時監(jiān)測，生成最佳的救援方案，相關(guān)人員能夠根據(jù)GPS 到達(dá)事故現(xiàn)場并指揮救援工作，針對不同的崗位也會匹配不同的員工，并安置到特定位置，同時定位最近距離的救援設(shè)備，開展巡邏監(jiān)護(hù)工作[4]。此外，大數(shù)據(jù)系統(tǒng)應(yīng)用過程中還強(qiáng)調(diào)事前預(yù)防，匯總事故信息并中斷事故鏈，以大數(shù)據(jù)技術(shù)為核心，強(qiáng)化安全監(jiān)管的有效性，將設(shè)備、人員等資源進(jìn)行科學(xué)調(diào)配，降低風(fēng)險指數(shù)提升船舶安全。

3.6 貨物監(jiān)管

船舶運(yùn)輸?shù)闹饕康脑谟诤竭\(yùn)，根據(jù)區(qū)域優(yōu)勢運(yùn)輸一些貨物，以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)交流的目的，在實(shí)際運(yùn)輸過程中，安全監(jiān)管還包括對貨物信息的管理，確保運(yùn)輸過程的安全。在運(yùn)輸條例中詳細(xì)指出一些不可上船的危險品，同時還針對不同類型船舶設(shè)置過載量，以免對其運(yùn)行產(chǎn)生威脅。根據(jù)對案例區(qū)域海上運(yùn)輸管理事業(yè)的調(diào)研發(fā)現(xiàn)，以往危險事故案例中占比較大的危險貨物導(dǎo)致安全系數(shù)降低，而在大數(shù)據(jù)時代下，當(dāng)?shù)卮鞍踩O(jiān)測與管理事業(yè)引入大數(shù)據(jù)技術(shù)，并參照往來事故類型，匯總造成風(fēng)險的因素，應(yīng)用自動化排查模塊對貨物進(jìn)行一一排查，篩選數(shù)據(jù)庫中預(yù)設(shè)的危險品，同時提升對船舶承載數(shù)值測量的精準(zhǔn)性。船舶載物安全方面的控制主要針對一些瞞報、謊報危險品和未按照規(guī)定承載量而出行的船舶，首先需要建立自動排查裝置并配備與之對應(yīng)的系統(tǒng)，應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)繪制危險品位置圖，對比圖標(biāo)并錄入云平臺，確保系統(tǒng)的完整性和監(jiān)管流暢性[5]。此外，應(yīng)用特定軟件進(jìn)行危險品對比，快速查詢貨物安全性，利用識別模塊運(yùn)算船舶貨品運(yùn)載的安全系數(shù)，預(yù)判風(fēng)險概率，制定相應(yīng)的應(yīng)急方案。

4 結(jié)語

總而言之，新時期我國船舶安全監(jiān)管模式需要突破以往限制，尋找問題成因，并以大數(shù)據(jù)技術(shù)為核心探索更具多樣性的安全監(jiān)測方法，尋找船舶運(yùn)行數(shù)據(jù)的應(yīng)用契合點(diǎn)，從而將安全風(fēng)險進(jìn)行可視化、量化處理，提升監(jiān)測的前瞻性。此外，大數(shù)據(jù)技術(shù)還能充實(shí)船舶安全監(jiān)管人才培養(yǎng)體系，通過匯總事故信息分析船舶安全隱患類型，提升工作人員對風(fēng)險情況的認(rèn)知，還可以引入智能化感知技術(shù)，強(qiáng)化預(yù)測結(jié)果的準(zhǔn)確性，相關(guān)技術(shù)人員需要進(jìn)一步細(xì)化預(yù)測類型，完善安全監(jiān)測模式，對船舶安全事業(yè)的發(fā)展具有重要意義。