航標(biāo)運(yùn)行保障系統(tǒng)建設(shè)成效分析

王海青

（北海航海保障中心天津航標(biāo)處，天津 300450）

1 引言

黨中央、國務(wù)院印發(fā)的《交通強(qiáng)國建設(shè)綱要》中明確要求加快推進(jìn)裝備技術(shù)升級，推廣新能源、智能化、環(huán)保型交通裝備及成套技術(shù)裝備。交通運(yùn)輸部海事局發(fā)布的《海事信息化一體化發(fā)展總體方案》提出，要建設(shè)一體化應(yīng)用平臺、一體化數(shù)據(jù)資源中心，構(gòu)建海事一體化信息平臺，推動(dòng)海事信息化高質(zhì)量發(fā)展。基于以上要求和考慮，天津航標(biāo)處于2018年開始著手航標(biāo)運(yùn)行保障系統(tǒng)的研制與開發(fā)。

現(xiàn)階段北方海區(qū)航標(biāo)管理信息化系統(tǒng)主要有：航標(biāo)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、航標(biāo)運(yùn)行信息監(jiān)控系統(tǒng)、值班管理系統(tǒng)、AIS 鏈路監(jiān)控系統(tǒng)、航標(biāo)巡檢系統(tǒng)等，存在的主要問題是各系統(tǒng)相互獨(dú)立、功能交叉，并且信息資源無法有效共享，限制了航標(biāo)管理效率提升及社會用戶的使用需求。因此，航標(biāo)管理機(jī)構(gòu)迫切需要開發(fā)建設(shè)綜合性的智能管理平臺，實(shí)現(xiàn)沿海航道及港口航標(biāo)數(shù)據(jù)全天候動(dòng)態(tài)感知，提升管理效率和服務(wù)能力。

2 系統(tǒng)功能和架構(gòu)

航標(biāo)運(yùn)行保障系統(tǒng)設(shè)有日常管理、工況監(jiān)控、業(yè)務(wù)報(bào)表及系統(tǒng)設(shè)置四大功能模塊。其中，日常管理模塊包含基礎(chǔ)資料管理、航標(biāo)維護(hù)管理、航標(biāo)動(dòng)態(tài)管理、航標(biāo)應(yīng)急管理等功能，并建立相應(yīng)的線上審批流程；工況監(jiān)控模塊包含航標(biāo)遙測遙控、船舶AIS 監(jiān)控、CCTV 視頻監(jiān)控、AIS 鏈路監(jiān)控功能，并為終端生產(chǎn)廠商開通系統(tǒng)線上測試接口；業(yè)務(wù)報(bào)表模塊可實(shí)現(xiàn)航標(biāo)運(yùn)維、管理、統(tǒng)計(jì)等數(shù)據(jù)直觀可視化展示；系統(tǒng)設(shè)置模塊可對機(jī)構(gòu)、用戶及角色進(jìn)行有效管理。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)參考了國家電子政務(wù)總體框架，確定了六橫三縱的體系模型，按照體系模型分層進(jìn)行了各部分的設(shè)計(jì)，整個(gè)系統(tǒng)的整體框架結(jié)構(gòu)可以分為基礎(chǔ)支撐層、信息資源層、數(shù)據(jù)管理層、應(yīng)用服務(wù)層、接口訪問層和系統(tǒng)應(yīng)用層，以及安全保障體系、運(yùn)維質(zhì)量管理體系、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范管理體系等。

3 技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用成效分析

3.1 技術(shù)創(chuàng)新方面

航標(biāo)運(yùn)行保障系統(tǒng)遵循交通運(yùn)輸部海事局關(guān)于信息化工作的頂層設(shè)計(jì)思路，以多元化數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，依托物聯(lián)網(wǎng)平臺和北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，借助云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、AI 等高科技應(yīng)用手段，完成系統(tǒng)架構(gòu)升級，搭建了具有公用協(xié)議的開放式航標(biāo)遙測遙控平臺。

（1）基于北斗指揮集群和指令調(diào)度算法的航標(biāo)遙測遙控方案。為滿足對轄區(qū)內(nèi)航標(biāo)全覆蓋、響應(yīng)快、時(shí)效性高的監(jiān)管要求，系統(tǒng)結(jié)合北斗衛(wèi)星短報(bào)文通信頻率規(guī)律和北斗指揮機(jī)工作原理，提出基于北斗指揮集群和指令調(diào)度算法的航標(biāo)遙測遙控解決方案。系統(tǒng)根據(jù)現(xiàn)有的北斗通訊資源，將北斗指揮機(jī)和通信從機(jī)進(jìn)行編排組合，組成北斗指揮集群，制定北斗通信指令調(diào)度算法，將系統(tǒng)下發(fā)的遙測遙控指令生成任務(wù)隊(duì)列，在最短時(shí)間內(nèi)完成指令分發(fā)，既緩解了鏈路層通訊壓力，也保證了北斗遙測遙控指令執(zhí)行的效率和成功率。

（2）以全棧AI 能力為基礎(chǔ)，融合航標(biāo)業(yè)務(wù)場景智能算法。以全棧AI 能力為基礎(chǔ)，融合業(yè)務(wù)場景智能算法，自動(dòng)化生成航標(biāo)業(yè)務(wù)申請單模板，生成業(yè)務(wù)表單。支持表單在線生成、預(yù)覽、打印和導(dǎo)出，達(dá)到業(yè)務(wù)管理的規(guī)范化、透明化。分析各業(yè)務(wù)模塊之間的業(yè)務(wù)邏輯，將數(shù)據(jù)進(jìn)行有機(jī)關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)之間的的自動(dòng)流轉(zhuǎn)，并銜接航標(biāo)遙測遙控功能，達(dá)到對航標(biāo)全方位立體跟蹤管理的目標(biāo)。

（3）BI（行為識別系統(tǒng)）定義全生命周期，一站式報(bào)表生成。融合傳統(tǒng)BI、自助BI、智能BI，滿足BI定義全生命周期數(shù)據(jù)需求，提供數(shù)據(jù)連接、數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)應(yīng)用等全流程功能，滿足復(fù)雜報(bào)表、自助探索分析、機(jī)器學(xué)習(xí)建模、預(yù)測分析等全場景需求。對接各種業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫和大數(shù)據(jù)分析平臺，進(jìn)行加工處理、分析挖掘和可視化展現(xiàn)；提供豐富的數(shù)據(jù)看板、數(shù)據(jù)報(bào)表、指標(biāo)體系和可視化組件，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)一覽無余，為業(yè)務(wù)運(yùn)營提供決策分析平臺。

3.2 應(yīng)用效果方面

航標(biāo)運(yùn)行保障系統(tǒng)將航標(biāo)管理全業(yè)務(wù)流程納入系統(tǒng)平臺，在一個(gè)平臺上實(shí)現(xiàn)對航標(biāo)動(dòng)、靜態(tài)信息的全面掌控和基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)資源的集中集約化運(yùn)維管理，推動(dòng)了航標(biāo)運(yùn)行保障能力的提升。

（1）提高航標(biāo)遙測遙控?cái)?shù)據(jù)的可用率。按照《航標(biāo)遙測遙控通信協(xié)議》要求，各航標(biāo)遙測遙控設(shè)備生產(chǎn)廠商按要求生產(chǎn)終端設(shè)備，遙測遙控?cái)?shù)據(jù)在計(jì)量單位、采樣精度、采樣耗時(shí)和采樣誤差進(jìn)行全面規(guī)范，從源頭上提高數(shù)據(jù)采集質(zhì)量，配合彈性化的大數(shù)據(jù)故障判斷機(jī)制，確保了航標(biāo)故障報(bào)警的準(zhǔn)確性。

（2）提高航標(biāo)遙測遙控全面覆蓋的可行性。系統(tǒng)在通信機(jī)制上全面打通GPRS、CDMA、物聯(lián)網(wǎng)、北斗短報(bào)文及 AIS 6 號報(bào)文等各類通信通道，形成了不同通信方式的融合，通信通道實(shí)現(xiàn)從高級信道向低級信道的兼容模式，實(shí)現(xiàn)了全海區(qū)航標(biāo)遙測遙控覆蓋應(yīng)用的可行性。

（3）實(shí)現(xiàn)各類航標(biāo)數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通。遵從數(shù)據(jù)共享、系統(tǒng)互聯(lián)原則，在統(tǒng)一數(shù)據(jù)元結(jié)構(gòu)上建設(shè)數(shù)據(jù)平臺，統(tǒng)一存儲航標(biāo)的靜態(tài)及動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，在系統(tǒng)架構(gòu)和數(shù)據(jù)應(yīng)用機(jī)制上全面打破傳統(tǒng)系統(tǒng)所形成的孤島。通過開放的API 數(shù)據(jù)接口實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)各類航標(biāo)數(shù)據(jù)在不同系統(tǒng)的互聯(lián)互通。

4 經(jīng)濟(jì)和社會效益分析

該系統(tǒng)在推廣用戶中均獲得較高的評價(jià)。沿海航標(biāo)管理機(jī)構(gòu)認(rèn)為該系統(tǒng)的應(yīng)用不僅提高了工作效率，而且保障了航標(biāo)運(yùn)行維護(hù)工作高質(zhì)高效；海事管理機(jī)構(gòu)認(rèn)為該系統(tǒng)的推廣應(yīng)用，是海事監(jiān)管和航海保障一體化融合發(fā)展的具體舉措，也是雙方在智慧港口、智能航保等領(lǐng)域取得的實(shí)質(zhì)性成果；航標(biāo)設(shè)備生產(chǎn)廠商認(rèn)為該系統(tǒng)為企業(yè)新產(chǎn)品研發(fā)提供遠(yuǎn)程測試平臺和技術(shù)支持，大幅提高了產(chǎn)品測試和交付工作效率。

4.1 經(jīng)濟(jì)效益

（1）顯著降低航標(biāo)巡檢維護(hù)費(fèi)用。利用航標(biāo)運(yùn)行保障系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的遙測遙控功能及智能化輔助決策機(jī)制，可針對性地開展航標(biāo)巡視巡檢，有效提高日常計(jì)劃性巡視、巡檢的工作效率，大幅降低了航標(biāo)巡檢維護(hù)費(fèi)用。以天津航標(biāo)處為例，2021年在轄區(qū)航標(biāo)維護(hù)數(shù)量比2019年增加8.7%的情況下，海上航標(biāo)巡視巡檢里程同比2019年均降低了50%以上。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，天津航標(biāo)處2019年巡檢作業(yè)船舶共航行22613 海里，2020年巡檢作業(yè)共航行13141 海里，2021年巡檢作業(yè)共航行8472海里，兩年合計(jì)節(jié)約燃油費(fèi)用為600 余萬元。

（2）智能助力事故追索。航標(biāo)運(yùn)行保障系統(tǒng)的航標(biāo)碰撞智能識別功能可大幅提高對航標(biāo)觸碰事故肇事船舶的識別和鎖定效率，有效提升航標(biāo)觸碰事故索賠成功率。在該系統(tǒng)正式運(yùn)行后的2年時(shí)間內(nèi)，天津航標(biāo)處通過系統(tǒng)成功完成“TRANS FUTURE 1”“金海洋1 號”等11 起船舶碰撞航標(biāo)事故分析、證據(jù)固定，通過追償挽回經(jīng)濟(jì)損失達(dá)到200 多萬元。

（3）精準(zhǔn)追蹤漂移的浮標(biāo)。航標(biāo)運(yùn)行保障系統(tǒng)可對航標(biāo)位置、燈器發(fā)光、電池電量、重力加速度等情況進(jìn)行有效監(jiān)控，當(dāng)發(fā)現(xiàn)航標(biāo)位置異常時(shí)，系統(tǒng)將根據(jù)航標(biāo)漂移距離及時(shí)發(fā)出報(bào)警，并自動(dòng)縮短航標(biāo)漂移位置的報(bào)告時(shí)間，增加報(bào)告頻率，便于管理人員實(shí)時(shí)監(jiān)控航標(biāo)漂移情況，精準(zhǔn)追蹤漂移航標(biāo)，提高漂移航標(biāo)尋獲率。以天津航標(biāo)處為例，2020-2021年度成功尋獲漂移浮標(biāo)28 座。

4.2 社會效益

（1）航標(biāo)運(yùn)行保障系統(tǒng)是保障水上交通安全的重要抓手。航標(biāo)運(yùn)行保障系統(tǒng)已應(yīng)用在北方海區(qū)5 千余座航標(biāo)上，同時(shí)融合顯示重要航路點(diǎn)CCTV、沿海AIS 鏈路等多元數(shù)據(jù)，形成了立足于航標(biāo)橫向拓展的綜合導(dǎo)助航管理平臺，有效提升了航標(biāo)智能化管理水平。建立了科學(xué)的需求分析機(jī)制，逐漸形成與航運(yùn)發(fā)展和風(fēng)險(xiǎn)程度相適應(yīng)的綜合航海保障服務(wù)體系。該系統(tǒng)可及時(shí)發(fā)現(xiàn)航標(biāo)工作趨勢性變化及失常情況，可提前采取預(yù)防性措施，大幅提高航標(biāo)工作穩(wěn)定性和正常率，有效降低因航標(biāo)失常引發(fā)的事故風(fēng)險(xiǎn)，為船舶航行和港區(qū)作業(yè)提供精準(zhǔn)、高效的航海保障服務(wù)，從而保障水上交通安全形勢的持續(xù)穩(wěn)定。

（2）航標(biāo)運(yùn)行保障系統(tǒng)是踐行綠色低碳理念的開拓性舉措。為認(rèn)真貫徹落實(shí)黨中央、國務(wù)院重大決策部署，大力推動(dòng)節(jié)能減排，推進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)型，助力實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)，航標(biāo)運(yùn)行保障系統(tǒng)推廣應(yīng)用引導(dǎo)公共機(jī)構(gòu)踐行綠色低碳工作方式，是充分發(fā)揮公共機(jī)構(gòu)在全社會綠色低碳發(fā)展中的示范引領(lǐng)作用的具體實(shí)踐。航標(biāo)運(yùn)行保障系統(tǒng)推廣應(yīng)用后，實(shí)現(xiàn)了船舶燃油消耗量和二氧化碳排放量年均降低了40%左右，海上航標(biāo)巡視巡檢船舶航次、里程壓縮50%以上。

（3）航標(biāo)運(yùn)行保障系統(tǒng)是踐行海事信息化頂層設(shè)計(jì)的重要成果。航標(biāo)運(yùn)行保障系統(tǒng)嚴(yán)格按照海事信息化工作頂層設(shè)計(jì)思路，以航標(biāo)管理為中心，以業(yè)務(wù)協(xié)同為主線，以數(shù)據(jù)共享為核心，從全局視角進(jìn)行整體設(shè)計(jì)與建設(shè)，打造航標(biāo)管理業(yè)務(wù)一體化應(yīng)用平臺，采用更具兼容性和擴(kuò)展性的B/S 結(jié)構(gòu)，以統(tǒng)一需求和統(tǒng)一功能規(guī)劃為設(shè)計(jì)思想，通過統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理和統(tǒng)一技術(shù)架構(gòu)方式實(shí)現(xiàn)，并基于統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、統(tǒng)一建設(shè)和統(tǒng)一運(yùn)維管理機(jī)制打造一體化信息平臺，滿足國務(wù)院“互聯(lián)網(wǎng)+政務(wù)服務(wù)”和“互聯(lián)網(wǎng)+監(jiān)管”總體要求，助推了航海保障業(yè)務(wù)一體化、信息化建設(shè)和應(yīng)用的進(jìn)程。

5 結(jié)束語

航標(biāo)運(yùn)行保障系統(tǒng)應(yīng)用兩年來，大幅提高了航標(biāo)管理機(jī)構(gòu)的工作效率，為海事管理機(jī)構(gòu)提供了經(jīng)濟(jì)、便捷的監(jiān)管手段，切實(shí)推動(dòng)了智能航保的建設(shè)，為船舶的安全航行提供了可靠助航服務(wù)，具有很大的推廣使用價(jià)值。