國(guó)產(chǎn)船舶交通管理系統(tǒng)的適應(yīng)性應(yīng)用研究

常小飛 王維圳 石蒙蒙

隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，海上活動(dòng)亦蓬勃發(fā)展，沿海運(yùn)輸?shù)男枨笤絹?lái)越高，水路通航密度越來(lái)越大，通航環(huán)境日益復(fù)雜，造成航運(yùn)安全問(wèn)題越來(lái)越突出。船舶交通管理系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱VTS）在實(shí)施海上交通管理、指揮海上搜救、保護(hù)海洋環(huán)境等方面發(fā)揮了重要的作用。當(dāng)前海事監(jiān)管部門應(yīng)用的大部分VTS存在一些問(wèn)題，如引進(jìn)國(guó)外的系統(tǒng)存在不適應(yīng)國(guó)內(nèi)需求，存在管理制度差異性問(wèn)題、當(dāng)前整體海事的信息化水平不斷提高，VTS系統(tǒng)難以適應(yīng)海事整體信息化水平、融合性差等問(wèn)題，這些都為海事監(jiān)管帶來(lái)許多不便。近幾年來(lái)，國(guó)家深入實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略，為了解決當(dāng)前存在的問(wèn)題，國(guó)產(chǎn)型VTS系統(tǒng)的研發(fā)呈現(xiàn)快速發(fā)展的態(tài)勢(shì)。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的使用，國(guó)產(chǎn)的船舶交通管理系統(tǒng)呈現(xiàn)出更好的適應(yīng)性，更好的符合我國(guó)水上交通管理現(xiàn)狀和使用需求，更加適應(yīng)海事區(qū)域聯(lián)網(wǎng)和“智慧海事”建設(shè)要求。

1船舶交通管理系統(tǒng)簡(jiǎn)介

VTS是由一個(gè)適任的主管機(jī)關(guān)實(shí)施的，用于改善船舶安全和效率及保護(hù)環(huán)境的服務(wù)系統(tǒng)。在VTS區(qū)域內(nèi)，這種服務(wù)應(yīng)能影響通航并對(duì)變化的通航形勢(shì)做出反應(yīng)。VTS系統(tǒng)能實(shí)時(shí)監(jiān)控到港的船舶，并且掌握船舶航行動(dòng)態(tài)的準(zhǔn)確性也很高，在保障水上交通安全、實(shí)現(xiàn)港口合理調(diào)度等方面起著千分重要的作用[2]，是水上交通管理的重要措施之一。船舶交通管理系統(tǒng)的功能主要是對(duì)轄區(qū)附近水域中的船舶進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)管、提供信息服務(wù)、助航服務(wù)和交通組織服務(wù)等。

2船舶交通管理系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用

2.1 國(guó)外船舶交通管理系統(tǒng)應(yīng)用情況

VTS的研究工作在國(guó)外開展較早，早在1906年美國(guó)實(shí)現(xiàn)了世界歷史上首次無(wú)線電廣播[3]，1948年荷蘭鹿特丹開始進(jìn)行VTS試驗(yàn)，1972年美國(guó)首先建立用電子計(jì)算機(jī)自動(dòng)進(jìn)行信息處理的舊金山實(shí)驗(yàn)船舶交通系統(tǒng)[4]，大大提高了交通管理工作的效率和水平，標(biāo)志著第二代船舶交通管理系統(tǒng)的誕生。接著出現(xiàn)了美國(guó)、加拿大、日本、法國(guó)、蘇聯(lián)等國(guó)家建設(shè)計(jì)算機(jī)化的船舶交通管理系統(tǒng)的高潮。1977年2月，日本具有雷達(dá)數(shù)據(jù)處理和交通數(shù)據(jù)處理功能的東京灣VTMS正式投入運(yùn)行，形成了VTMS自動(dòng)化高級(jí)監(jiān)視系統(tǒng)的基本格局。到1980年世界上已有約 150個(gè)不同規(guī)模的船舶交通管理系統(tǒng)，共擁有約300個(gè)岸基雷達(dá)監(jiān)視站。這些系統(tǒng)的任務(wù)、管理方法和管理對(duì)象不完全相同.船舶交通管理系統(tǒng)的規(guī)模和設(shè)備因地理?xiàng)l件、交通狀況、事故記錄、發(fā)展需要、投資效益、歷史背景等的不同而有很大差異。

2.2國(guó)內(nèi)船舶交通管理系統(tǒng)的應(yīng)用情況

從上世紀(jì)八十年代開始，我國(guó)從國(guó)外引進(jìn)船舶交通管理系統(tǒng)至2015年，我國(guó)建設(shè)的VTS工程基本上都是采用的國(guó)外VTS系統(tǒng)[2]，受制于關(guān)鍵技術(shù)和工藝的限制，國(guó)產(chǎn)VTS系統(tǒng)的研發(fā)緩慢，未能提供成套實(shí)用的VTS系統(tǒng)。國(guó)外的VTS在國(guó)內(nèi)的使用存在一定的問(wèn)題如兼容性問(wèn)題、不滿足國(guó)內(nèi)監(jiān)管需求問(wèn)題等。

由于信息源種類、信息交流范圍的不斷擴(kuò)大，對(duì)信息的采集手段、處理方法、傳輸方法、存儲(chǔ)方法和信息的綜合顯示等都提出了越來(lái)越高的要求，而計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，對(duì)滿足上述要求提供了技術(shù)可能。船舶交管系統(tǒng)在功能上，由于船舶交通密度的增加和船速的提高，要求系統(tǒng)能提供更高的信息服務(wù)質(zhì)量和更加智慧的管理方式。在國(guó)家的深入實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略下，為了解決VTS適應(yīng)性的問(wèn)題，國(guó)產(chǎn)型VTS系統(tǒng)的研發(fā)快速發(fā)展。

3 VTS在國(guó)內(nèi)應(yīng)用中存在的不適應(yīng)性問(wèn)題

3.1存在大量的“信息孤島”，降低了海事部門的監(jiān)管效率

隨著水上交通運(yùn)輸量的快速增長(zhǎng)，各地海事局與港口、航運(yùn)等單位的信息化集成與一體化協(xié)同運(yùn)作要求越來(lái)越高。在傳統(tǒng)信息化模式下，巨量的數(shù)據(jù)資源掌握在各個(gè)海事職能部門手上，形成了一個(gè)個(gè)“信息孤島”，無(wú)法實(shí)現(xiàn)有效的集成和互通共享，傳統(tǒng)巡查、監(jiān)管模式，無(wú)法適應(yīng)航運(yùn)發(fā)展新形勢(shì)和人民群眾的新需求，嚴(yán)重制約了各個(gè)單位和部門的工作效率。例如，船代公司掌握的船舶預(yù)抵信息、港口調(diào)度單位掌握的靠泊計(jì)劃和船舶裝卸貨情況，以及拖輪公司、引航單位掌握的拖輪和引水員等信息等，海事交管中心難以及時(shí)獲得，也無(wú)法掌握海事局內(nèi)部其他部門辦理的船舶簽證、安檢滯留等情況，且無(wú)法將其掌握的船舶動(dòng)態(tài)即時(shí)通報(bào)給其他相關(guān)單位及部門。

3.2智慧化水平不高，不能滿足“智慧海事”建設(shè)要求

近年來(lái)，全國(guó)海事部門發(fā)揮科技信息化的引領(lǐng)作用，構(gòu)建智慧海事，有力地服務(wù)水上交通安全和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展。交通運(yùn)輸部副部長(zhǎng)何建中在廣東海事局調(diào)研智慧海事建設(shè)時(shí)指出，智慧海事建設(shè)是智慧交通的具體行動(dòng)，海事系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)結(jié)合“兩學(xué)一做”學(xué)習(xí)教育，把“做”作為核心要求，把智慧海事建設(shè)納入到智慧交通建設(shè)中來(lái)認(rèn)真抓落實(shí)，扎實(shí)做。目前，海事系統(tǒng)正在按照“一個(gè)系統(tǒng)，兩個(gè)平臺(tái)”的總體要求和規(guī)劃推進(jìn)海事信息化建設(shè)，多個(gè)直屬海事局也針對(duì)轄區(qū)重點(diǎn)水域開展了VTS區(qū)域聯(lián)網(wǎng)的論證和實(shí)踐。隨著水上交通流量的日益增加，VTS中心值班員的負(fù)荷和工作壓力越來(lái)越大，對(duì)VTS系統(tǒng)的智慧化水平和輔助支持能力的需求也越來(lái)越高。然而，由于正在使用的VTS系統(tǒng)缺乏對(duì)環(huán)境的自適應(yīng)感知能力，系統(tǒng)對(duì)高海況、密集目標(biāo)環(huán)境下的水上目標(biāo)監(jiān)測(cè)跟蹤能力不足、交通態(tài)勢(shì)監(jiān)視手段單一，缺乏對(duì)水上交通情況的三維直觀展現(xiàn)手段、交通態(tài)勢(shì)評(píng)估告警缺乏數(shù)據(jù)自匯聚手段，未與水文氣象、通航環(huán)境等有效結(jié)合、需要值班員重復(fù)錄入系統(tǒng)已經(jīng)掌握的若干信息，效率不高、受限于技術(shù)體制和系統(tǒng)架構(gòu)，加上接口不開放，難以適應(yīng)海事區(qū)域聯(lián)網(wǎng)和“智慧海事”的建設(shè)要求。

3.3適應(yīng)性不強(qiáng)，難以滿足國(guó)內(nèi)海事監(jiān)管需要

隨著通航船舶數(shù)量和種類不斷增加，水上交通安全管理的難度持續(xù)加大，信息服務(wù)要求也越來(lái)越高，系統(tǒng)的綜合信息服務(wù)能力需要進(jìn)一步提升。目前德國(guó)的ATLAS、法國(guó)的SOFRELOG在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的占有率較高，達(dá)百分之80以上。系統(tǒng)設(shè)備主要是從國(guó)外引進(jìn)的，建設(shè)投資花費(fèi)大，投入后存在不完全符合我國(guó)水上交通管理現(xiàn)狀和使用需求、不符合交管人員操作習(xí)慣、維修不及時(shí)、維修成本高以及核心關(guān)鍵技術(shù)及部件受制于人等問(wèn)題；且由于其系統(tǒng)的封閉性，與我國(guó)港口、航運(yùn)以及海事其他信息系統(tǒng)共享困難，不能有效集成和整合。這些都給海事部門有效的監(jiān)管提高了難度。

4國(guó)產(chǎn)船舶交通管理系統(tǒng)的研究

近幾年，在國(guó)家的相關(guān)政策支持下，為打破國(guó)外壟斷，解決信息有效的集成和互通共享、提高傳統(tǒng)VTS的技術(shù)水平，滿足“智慧海事”的監(jiān)管需求、以及提高信息的安全性等問(wèn)題，國(guó)內(nèi)的傳統(tǒng)交通管理系統(tǒng)大力發(fā)展，已在多個(gè)城市投入使用，如連云港、南通、南京、鎮(zhèn)江、鹽城、丹東、三峽、秦皇島和滄州等。在使用過(guò)程中，國(guó)產(chǎn)VTS表現(xiàn)出的適應(yīng)性優(yōu)勢(shì)如下：

1. 解決“信息孤島”問(wèn)題，提高系統(tǒng)集成能力

隨著水上交通運(yùn)輸?shù)难杆侔l(fā)展，船舶密度急劇增加，發(fā)生海上事故的危險(xiǎn)也在增大，各地海事局對(duì)重點(diǎn)關(guān)聯(lián)水域VTS系統(tǒng)進(jìn)行區(qū)域聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)需求越來(lái)越迫切，希望通過(guò)VTS系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，可以有效實(shí)現(xiàn)VTS數(shù)據(jù)共享和信息互通，實(shí)現(xiàn)對(duì)船舶動(dòng)態(tài)的全程監(jiān)控和無(wú)縫管理，減少船舶報(bào)告次數(shù)，提高海事監(jiān)管智能化水平和信息服務(wù)能力。

國(guó)產(chǎn)VTS的快速發(fā)展使得系統(tǒng)具有完整的架構(gòu)設(shè)計(jì)，且實(shí)現(xiàn)了多路雷達(dá)、AIS、VHF、CCTV、氣象等各子系統(tǒng)的全部接入，VTS中心數(shù)據(jù)處理實(shí)現(xiàn)各類數(shù)據(jù)完整融合、流轉(zhuǎn)、顯示和存儲(chǔ)；系統(tǒng)具備開放的數(shù)據(jù)接口，能夠通過(guò)IALA V-128、IVEF V-145 的VTS 數(shù)據(jù)交換格式與其他VTS系統(tǒng)交互，能夠通過(guò)ITU-R 1371 AIS數(shù)據(jù)格式與AIS系統(tǒng)、AIS基站交互，能夠通過(guò)北斗用戶設(shè)備數(shù)據(jù)要求與北斗設(shè)備交互，能夠通過(guò)海事信息系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范（V1.0）與海事二級(jí)數(shù)據(jù)中心交互，能夠延伸到各級(jí)海事單位和業(yè)務(wù)部門以及海事巡邏船，能夠與港口、航運(yùn)相關(guān)單位信息系統(tǒng)交互信息，能夠支持電子巡航、海上搜救等業(yè)務(wù)拓展；系統(tǒng)可向各級(jí)海事單位、海事巡邏船等平臺(tái)以及港口、航運(yùn)等相關(guān)單位進(jìn)行拓展，有助于消除大量存在的“信息孤島”問(wèn)題。

2. 應(yīng)用智能化的新技術(shù)，適應(yīng)“智慧化”海事監(jiān)管需求

國(guó)產(chǎn)VTS支持虛擬化、云計(jì)算架構(gòu)，提高VTS系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性與縮短故障應(yīng)急恢復(fù)時(shí)間?？梢园凑諊?guó)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)安全要求，提升VTS整體安全防護(hù)水平。運(yùn)用新技術(shù)實(shí)現(xiàn)交通圖像三維展示，利用web、移動(dòng)APP，擴(kuò)展VTS的服務(wù)通道，提升服務(wù)水平。按照海事監(jiān)管要求，增加了VTS應(yīng)急搜救、電子巡航等方面的應(yīng)用功能。

系統(tǒng)提供的智能信息服務(wù)功能，可將航行通告/警告、危險(xiǎn)預(yù)警信息通過(guò)VHF、AIS、北斗、互聯(lián)網(wǎng)等多種方式快速發(fā)布，大幅提高了系統(tǒng)對(duì)外信息服務(wù)能力，有助于降低海上交通事故發(fā)生概率；系統(tǒng)提供的流程化應(yīng)急事件處置功能，實(shí)現(xiàn)了對(duì)各類海事應(yīng)急事件的流程化便捷操作，提高了對(duì)應(yīng)急事件的處置效率；通過(guò)系統(tǒng)建設(shè)，可以減輕工作強(qiáng)度，提高工作效率，降低人力、物力消耗，減少監(jiān)督管理人員和海巡艇的盲目出勤次數(shù)，為節(jié)約安全管理方面的開支創(chuàng)造了條件；系統(tǒng)與監(jiān)督管理、值班室、搜救中心等部門有機(jī)結(jié)合，通過(guò)直觀的交通態(tài)勢(shì)監(jiān)管和智慧安全信息服務(wù)，有助于減輕值班員日常作業(yè)壓力，提高海事局轄區(qū)水域監(jiān)管效率，適應(yīng)“智慧化”海事監(jiān)管需求。

3. 管理信息系統(tǒng)按需定制，滿足國(guó)內(nèi)海事監(jiān)管需要

國(guó)產(chǎn)VTS均考慮到了國(guó)內(nèi)海事監(jiān)管的特點(diǎn)與海事信息化現(xiàn)狀，集成了海事數(shù)據(jù)中心、船舶動(dòng)態(tài)系統(tǒng)、口岸聯(lián)檢EDI等多方數(shù)據(jù)，按照用戶的不同功能需求和使用習(xí)慣進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，修改完善及時(shí)，軟件迭代升級(jí)迅速，比進(jìn)口VTS更適應(yīng)國(guó)內(nèi)用戶的需求。

MIS通過(guò)船舶數(shù)據(jù)庫(kù)，與交通信息顯示模塊之間實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)連接，在交通顯示態(tài)勢(shì)上手動(dòng)設(shè)置可將船舶的交通組織信息如進(jìn)出轄區(qū)、進(jìn)出報(bào)告線、拋起錨、靠離泊、船舶違章等信息自動(dòng)記錄到MIS數(shù)據(jù)庫(kù)中，在MIS中進(jìn)行的船舶基本信息修改或交通組織服務(wù)，都可以在交通顯示界面上實(shí)時(shí)更新顯示[7]。多數(shù)國(guó)產(chǎn)VTS的VTS-MIS已應(yīng)用于海事日常VTS值班工作，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，比國(guó)外VTS提供的VTS-MIS更適應(yīng)國(guó)內(nèi)用戶的使用習(xí)慣。

5結(jié)論

我國(guó)現(xiàn)有的VTS系統(tǒng)，基本上采用的是國(guó)外VTS技術(shù)。由于存在技術(shù)壁壘，不同VTS在區(qū)域成網(wǎng)和互聯(lián)互通及二次開發(fā)等方面存在不少障礙。近兩年，在發(fā)揮國(guó)家鼓勵(lì)政策對(duì)VTS國(guó)產(chǎn)化支撐作用的同時(shí)，國(guó)產(chǎn)船舶交通管理系統(tǒng)快速發(fā)展，在解決“不符合國(guó)內(nèi)需求”的問(wèn)題和兼容性差的方面體現(xiàn)了優(yōu)勢(shì)，可以更好的符合國(guó)情，滿足國(guó)內(nèi)海事部門的監(jiān)管需求以及更加符合“智慧海事”的建設(shè)需要。不過(guò)，在整體技術(shù)水平上，國(guó)外VTS比國(guó)內(nèi)VTS存在一定的優(yōu)勢(shì)。因此在支持國(guó)產(chǎn)VTS平穩(wěn)發(fā)展的同時(shí)要整合國(guó)外先進(jìn)的技術(shù)，以提高國(guó)產(chǎn)VTS的整體技術(shù)水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]林澤強(qiáng).面向智慧海事的船舶交通管理信息系統(tǒng)框架設(shè)計(jì). 碩士學(xué)位論文.天津：天津科技大學(xué)，2016..

[2]李瑞詳.VTS綜合信息處理與顯示系統(tǒng)的研究：碩士學(xué)位論文.大連：大連海事大學(xué)，2013.

[3]楊鑫.智能船舶交通管理系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究與應(yīng)用：博士學(xué)位論文）.大連：大連海事大學(xué)，2012.