我國海事系統(tǒng)數(shù)字化平臺關(guān)鍵技術(shù)研究

李琳琳，章稷修，李翠翠

（交通運(yùn)輸部規(guī)劃研究院，北京 100028)

0 引言

信息化是海洋強(qiáng)國、交通強(qiáng)國的重要抓手。《2006-2020 年國家信息化發(fā)展戰(zhàn)略》將促進(jìn)信息技術(shù)在交通運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)的應(yīng)用作為戰(zhàn)略重點(diǎn)之一［1］。目前，我國水上交通安全形勢依然嚴(yán)峻，海事信息系統(tǒng)跨部門、跨區(qū)域協(xié)同能力不足［2］，海事數(shù)據(jù)資源治理能力不足，海事大數(shù)據(jù)集成應(yīng)用環(huán)境缺乏等問題突出，海事監(jiān)管和服務(wù)壓力持續(xù)加大。為了積極推動“數(shù)字海事”“智慧海事”建設(shè)，提高海事信息化對海事管理業(yè)務(wù)和綜合服務(wù)的支撐能力，交通運(yùn)輸海事系統(tǒng)積極推動了系列課題研究和工程建設(shè)。

1 海事信息系統(tǒng)集成架構(gòu)研究

為保障海事信息化發(fā)展架構(gòu)的相對穩(wěn)定性和發(fā)展的可持續(xù)性，本研究首先開展了海事信息化集成架構(gòu)研究（如圖1 所示），即面向海事監(jiān)管協(xié)同化和服務(wù)一體化應(yīng)用架構(gòu)、基于數(shù)據(jù)資源規(guī)劃的海事一體化數(shù)據(jù)資源架構(gòu)。

圖1 海事信息系統(tǒng)集成邏輯功能架構(gòu)

其中，面向海事監(jiān)管協(xié)同化和服務(wù)一體化應(yīng)用架構(gòu)主要由互聯(lián)網(wǎng)＋政務(wù)、互聯(lián)網(wǎng)＋監(jiān)管兩個門戶組成，并將業(yè)務(wù)應(yīng)用劃分為航政管理、航測管理、資源管理、海事機(jī)構(gòu)內(nèi)容管理以及海事外部系統(tǒng)共5 個業(yè)務(wù)域的應(yīng)用，保障業(yè)務(wù)域內(nèi)的應(yīng)用高內(nèi)聚，而與跨業(yè)務(wù)的應(yīng)用低耦合。

海事一體化數(shù)據(jù)資源架構(gòu)主要由海事數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)共享和交換服務(wù)、數(shù)據(jù)資源管理服務(wù)、數(shù)據(jù)分析和展示組成。其中，海事數(shù)據(jù)庫包括海事基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、應(yīng)用數(shù)據(jù)庫、位置數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)資源管理服務(wù)包括元數(shù)據(jù)管理和服務(wù)、數(shù)據(jù)更新和同步服務(wù)、數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)和映射服務(wù)。數(shù)據(jù)分析和展示包括數(shù)據(jù)倉庫、數(shù)據(jù)集市、數(shù)據(jù)統(tǒng)計報表、數(shù)據(jù)挖掘等。

2 面向海事監(jiān)管協(xié)同化和服務(wù)一體化應(yīng)用架構(gòu)研究

在國務(wù)院“互聯(lián)網(wǎng)＋政務(wù)服務(wù)”“互聯(lián)網(wǎng)＋監(jiān)管”總體要求指導(dǎo)下，針對海事信息化當(dāng)前面臨的問題，以海事系統(tǒng)跨區(qū)域、跨部門“一網(wǎng)通管”需求，政府服務(wù)“一網(wǎng)通辦”需求為導(dǎo)向，通過TOGAF 應(yīng)用架構(gòu)［3］的引入，構(gòu)建了海事一體化綜合信息平臺技術(shù)架構(gòu)，能為海事管理人員提供統(tǒng)一的“互聯(lián)網(wǎng)＋海事監(jiān)管”門戶入口，為行政相對人提供統(tǒng)一的“互聯(lián)網(wǎng)＋海事政務(wù)”門戶入口。

針對同一船舶、船員等管理實體對象，按照事前、事中、事后監(jiān)管時序，按照靜態(tài)監(jiān)管、動態(tài)監(jiān)管分類，進(jìn)行海事系統(tǒng)監(jiān)管服務(wù)功能的設(shè)計，保障同一監(jiān)管對象，全過程、各環(huán)節(jié)的實時在線監(jiān)管，為不同區(qū)域、不同部門海事行業(yè)管理部門提供一體化監(jiān)管服務(wù)支撐。

針對同一行政相對人的海事服務(wù)對象，按照市場進(jìn)入許可服務(wù)、海事業(yè)務(wù)經(jīng)營服務(wù)、海事動態(tài)信息服務(wù)等，進(jìn)行海事系統(tǒng)綜合服務(wù)功能的設(shè)計，保障同一行政相對人基于同一門戶、同一身份賬號的實時在線服務(wù)，為其接受跨區(qū)域、跨部門行政許可、船舶營運(yùn)、信息服務(wù)等提供一體化綜合服務(wù)支撐。

3 基于數(shù)據(jù)資源規(guī)劃的海事一體化數(shù)據(jù)資源架構(gòu)研究

針對同一船舶、船員、通航環(huán)境、船載客貨等實體，按照“一數(shù)一源”的原則，通過TOGAF 數(shù)據(jù)架構(gòu)的引入，構(gòu)建海事系統(tǒng)一體化數(shù)據(jù)庫，一體化數(shù)據(jù)庫采用兩級部署方式，一級數(shù)據(jù)中心部署一體化業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫、大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用共兩類數(shù)據(jù)庫，二級數(shù)據(jù)中心部署個性化系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫、下發(fā)庫，以及大數(shù)據(jù)應(yīng)用庫。兩級數(shù)據(jù)中心之間基于海事數(shù)據(jù)資源目錄通過一級數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)共享交換平臺及其在二級數(shù)據(jù)中心的交換節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換和共享。

基于數(shù)據(jù)資源規(guī)劃理論［4］，按照業(yè)務(wù)模型，對海事許可、執(zhí)法、監(jiān)管等業(yè)務(wù)的職能域—業(yè)務(wù)過程—業(yè)務(wù)活動情況進(jìn)行業(yè)務(wù)流程的建模和優(yōu)化設(shè)計，并基于業(yè)務(wù)模型梳理識別支撐所有海事業(yè)務(wù)活動的全域數(shù)據(jù)資源，建立支撐所有業(yè)務(wù)應(yīng)用的主題數(shù)據(jù)庫和權(quán)威數(shù)據(jù)字典，實現(xiàn)海事全域數(shù)據(jù)資源模型的構(gòu)建。

基于構(gòu)建的海事全域數(shù)據(jù)資源模型，針對不同數(shù)據(jù)，進(jìn)行用戶操作接口（CUD）服務(wù)的統(tǒng)籌規(guī)劃，以及用戶需求服務(wù)（R服務(wù)）的建設(shè)，實現(xiàn)海事數(shù)據(jù)的一數(shù)權(quán)威采集、多處共享［5］。

基于海事管理對象、海事管理業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)，構(gòu)建二維的業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)和數(shù)據(jù)流向分析模型，其中，橫向可將海事管理業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)可劃分為海事許可、監(jiān)管、執(zhí)法等業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)，并進(jìn)一步細(xì)化為多個工作環(huán)節(jié)、工作流程，以及不同工作環(huán)節(jié)中流轉(zhuǎn)的數(shù)據(jù)表單?？v向可根據(jù)管理的差異性將海事管理對象劃分為：中國籍船舶、外國籍船舶。基于以上業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)和數(shù)據(jù)流向分析，實現(xiàn)海事許可、執(zhí)法、監(jiān)管等業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)橫向拉通，并通過船舶登記數(shù)據(jù)、船舶航次數(shù)據(jù)等的流向分析，形成高效共享、綜合應(yīng)用的大數(shù)據(jù)環(huán)境。

4 面向船舶航次的船舶協(xié)同監(jiān)管數(shù)據(jù)鏈模型研究

以海事系統(tǒng)數(shù)據(jù)資源的統(tǒng)籌治理為基礎(chǔ)，依托船舶監(jiān)管對象，構(gòu)建基于數(shù)據(jù)鏈的跨區(qū)域船舶動態(tài)協(xié)同監(jiān)管模型，實現(xiàn)船舶相關(guān)靜態(tài)、動態(tài)數(shù)據(jù)鏈的關(guān)聯(lián)和歸集管理。

針對船舶登記信息、船舶航次信息等相對完整的船舶，提出根據(jù)IMO 號或MMSI 通信業(yè)務(wù)標(biāo)識碼，進(jìn)行船舶航次監(jiān)管數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)，可為跨區(qū)域、跨部門的船舶協(xié)同監(jiān)管提供數(shù)據(jù)鏈支撐。

針對部分內(nèi)河船舶等缺失統(tǒng)一的IMO 船舶代碼、MMSI 通信業(yè)務(wù)標(biāo)識碼信息的船舶，充分利用我國目前已建立的58 個船舶交通服務(wù)中心（VTS 中心）、200 個雷達(dá)站，實時采集的船舶位置信息，根據(jù)船舶申報、船舶規(guī)費(fèi)稽征、船舶備案等，進(jìn)行船舶VTS 位置信息與船舶、船載客貨等船舶航次監(jiān)管數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)，為跨區(qū)域、跨部門的船舶協(xié)同監(jiān)管提供數(shù)據(jù)鏈支撐。

5 基于語義和數(shù)據(jù)映射的VTS 船舶位置數(shù)據(jù)解譯協(xié)議構(gòu)建

目前，我國海事船舶交通服務(wù)系統(tǒng)（VTS）95%以上均是國外產(chǎn)品，且主流廠商較為集中，ATLAS、Signalis 市場占有率居多，國外VTS 系統(tǒng)采集的船舶位置數(shù)據(jù)的語義表達(dá)各異。對于不同系統(tǒng)中同一數(shù)據(jù)資源語義表達(dá)的差異性，通過制定語義映射協(xié)議的方式，實現(xiàn)多個VTS 采集位置數(shù)據(jù)與海事共享數(shù)據(jù)庫位置數(shù)據(jù)表達(dá)語義的一致性。

現(xiàn)有的VTS 主流廠商ATLAS、Signalis 船舶交通服務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫雖然均滿足IALA Recommendation V－145 國際標(biāo)準(zhǔn)，但多個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)之間，與海事船舶數(shù)據(jù)庫之間異構(gòu)情況依然較為嚴(yán)重?；诳蓴U(kuò)展標(biāo)記語言XML在多個異構(gòu)數(shù)據(jù)庫之間進(jìn)行數(shù)據(jù)格式的協(xié)議轉(zhuǎn)換，保證了多個VTS 采集位置數(shù)據(jù)與海事共享數(shù)據(jù)庫位置數(shù)據(jù)表達(dá)格式的一致性。

6 結(jié)語

本文從分析我國海事信息化發(fā)展存在的問題入手，深入開展了海事系統(tǒng)數(shù)字化平臺關(guān)鍵技術(shù)研究，提出了集應(yīng)用架構(gòu)、數(shù)據(jù)架構(gòu)、協(xié)同監(jiān)管數(shù)據(jù)鏈以及VTS 船舶位置數(shù)據(jù)解譯協(xié)議于一體的海事信息化關(guān)鍵技術(shù)解決方案，為提升海事管理部門服務(wù)型政府便民形象、增強(qiáng)海事部門跨區(qū)域協(xié)同管理和保障護(hù)航能力、提高海事執(zhí)法人員廉政風(fēng)險預(yù)防控制能力、打破非國產(chǎn)VTS 系統(tǒng)與海事數(shù)據(jù)體系之間的壁壘，以及基于大數(shù)據(jù)分析及應(yīng)用的智慧海事建設(shè)提供方案支撐。