科技賦能內(nèi)河海事監(jiān)管與服務(wù)跨越式發(fā)展的思考

陳振奮

2021年9月，交通運(yùn)輸部海事局作出了建設(shè)全要素水上“大交管”的工作部署，提出以推進(jìn)構(gòu)建“多維感知、高效協(xié)同、智能處置、優(yōu)質(zhì)服務(wù)”的現(xiàn)代化、智能化水上交通動態(tài)管控新格局為導(dǎo)向，全面實(shí)現(xiàn)“全水域覆蓋、全數(shù)據(jù)集成、全業(yè)務(wù)協(xié)同、全要素管理”目標(biāo)。其中，“全水域覆蓋”明確提出海事監(jiān)管與服務(wù)全面覆蓋我國內(nèi)河、沿海及國際重要通道，實(shí)現(xiàn)水上監(jiān)控目標(biāo)“看得見、聽得到、傳得回”。

一、內(nèi)河水上交通安全不平衡不充分問題突出

《海事系統(tǒng)“十四五”發(fā)展規(guī)劃》[1]總結(jié)海事系統(tǒng)“發(fā)展不平衡不充分等問題依然存在”“水上交通動態(tài)感知實(shí)時化、精細(xì)化和智能化仍有短板”?！稄V西海事局“十四五”綜合發(fā)展規(guī)劃綱要》[2]歸納出轄區(qū)“陸?？仗臁币惑w化水上交通安全保障體系建設(shè)基礎(chǔ)相對薄弱、智能化綜合監(jiān)管支持智能航運(yùn)和新型產(chǎn)業(yè)發(fā)展后勁不足的突出問題。四川、湖南等有關(guān)省區(qū)市承擔(dān)內(nèi)河水上交通監(jiān)管職責(zé)部門在相關(guān)發(fā)展規(guī)劃中也提出，內(nèi)河低等級航道水上交通安全長期基礎(chǔ)差、底子薄、短板多、優(yōu)勢少、發(fā)展慢，服務(wù)保障能力與經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展不相適應(yīng)。

水路運(yùn)輸成本低廉，具有陸路運(yùn)輸所不具備的優(yōu)勢，但水運(yùn)建設(shè)投入大、難度高，較鐵路、公路發(fā)展滯后，內(nèi)河低等級航道的水運(yùn)更是基礎(chǔ)弱、欠賬多，水上交通本質(zhì)安全水平不高，服務(wù)保障能力還不能完全適應(yīng)航運(yùn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求。針對內(nèi)河水上交通安全不平衡不充分問題，怎樣著力構(gòu)建“陸海空天”一體化水上交通運(yùn)輸安全保障體系，實(shí)現(xiàn)海事監(jiān)管能力信息化智能化高質(zhì)量發(fā)展，是當(dāng)前內(nèi)河低等級航道水域海事管理機(jī)構(gòu)需要著重考慮的命題。

二、科技發(fā)展為內(nèi)河低等級航道水域海事智慧監(jiān)管提供條件

近年來，科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展，基礎(chǔ)設(shè)施日趨完善，特別是智能手機(jī)廣泛應(yīng)用，為內(nèi)河低等級航道水上交通安全監(jiān)管實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展提供了機(jī)遇。

（一）定位技術(shù)廣泛應(yīng)用

定位功能已成為智能手機(jī)的標(biāo)配。據(jù)中國信息通信研究院統(tǒng)計(jì)，2022年1月國內(nèi)市場手機(jī)出貨量3 302.2萬部，智能手機(jī)占比98%[3]。經(jīng)過查閱部分市面在售智能手機(jī)配置參數(shù)，發(fā)現(xiàn)這些智能手機(jī)基本上已預(yù)裝了地圖導(dǎo)航APP，支撐導(dǎo)航應(yīng)用的是手機(jī)定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BDS）、全球定位系統(tǒng)（GPS）等特定定位技術(shù)來確定手機(jī)所在位置（即高精度的經(jīng)緯度坐標(biāo)）。同時，廣西2021年信息通信業(yè)發(fā)展情況統(tǒng)計(jì)，廣西手機(jī)上網(wǎng)用戶5 011.4萬戶，對移動電話用戶滲透率90.9%[4]。在偏遠(yuǎn)水域開展客渡船監(jiān)督檢查時發(fā)現(xiàn)不少客渡船駕駛員已使用智能手機(jī)。有了手機(jī)定位系統(tǒng)和移動上網(wǎng)人群，就有了船舶通過手機(jī)基于位置服務(wù)（LBS）提供航行動態(tài)的首要前提條件。

船舶自動識別系統(tǒng)（AIS）和北斗應(yīng)用持續(xù)擴(kuò)大。十多年來，海事管理機(jī)構(gòu)持續(xù)推進(jìn)AIS設(shè)備在船舶導(dǎo)航的應(yīng)用，目前在內(nèi)河，長江干線、珠江干線、京杭運(yùn)河及黃浦江的旅游船、游覽船以及總噸位大于100總噸的其他船舶均已配備A級或B級AIS。此外，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)于2014年11月在航海領(lǐng)域開始應(yīng)用，如今內(nèi)置北斗定位模塊的AIS設(shè)備已經(jīng)廣泛應(yīng)用在航行船舶上?！?022中國衛(wèi)星導(dǎo)航與位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書》指出，目前全國超過47 000艘船舶應(yīng)用北斗系統(tǒng)，在重點(diǎn)營運(yùn)車輛、海事公務(wù)船、長航公務(wù)船、助導(dǎo)航設(shè)施及系統(tǒng)中的裝備率已經(jīng)達(dá)到100%[5]。按照船舶AIS和北斗應(yīng)用發(fā)展趨勢，這類導(dǎo)航設(shè)備的船舶標(biāo)配化和泛在化已經(jīng)由沿海、內(nèi)河干線向內(nèi)河低等級航道水域逐漸滲透，也是船舶主動提供航行動態(tài)的另一種形式的前提條件。

（二）基礎(chǔ)設(shè)施日漸完善

海事管理機(jī)構(gòu)要獲得船舶動態(tài)，需要依賴各類基礎(chǔ)設(shè)施通信網(wǎng)絡(luò)信息數(shù)據(jù)傳遞。

通信基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)深入、信號覆蓋面擴(kuò)大，較好支撐LBS應(yīng)用的普及。以內(nèi)河偏遠(yuǎn)水域龍灘庫區(qū)所在的河池市為例，《河池市5G通信基礎(chǔ)設(shè)施專項(xiàng)規(guī)劃（2021—2025年）》[6]提出要加快通信基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)布局規(guī)劃，大力發(fā)展信息通信業(yè)，加快推動第五代移動通信（5G）、獨(dú)立組網(wǎng)規(guī)模部署，2021—2025年實(shí)現(xiàn)城區(qū)、縣城、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、工業(yè)園區(qū)等重點(diǎn)區(qū)域、重點(diǎn)道路連續(xù)覆蓋，完成100%行政村覆蓋。

AIS岸基網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)建設(shè)，推動水上監(jiān)控目標(biāo)逐步實(shí)現(xiàn)“看得見”“看得準(zhǔn)”。近十年來，國家對AIS岸基網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)運(yùn)維建設(shè)持續(xù)投入，AIS岸基網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)不斷完善、覆蓋范圍持續(xù)擴(kuò)大。除了傳統(tǒng)的航運(yùn)發(fā)達(dá)地區(qū)外，廣西內(nèi)河水域AIS岸基網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)已向上游覆蓋至右江百色市、紅水河河池市部分航道，預(yù)計(jì)覆蓋范圍還將持續(xù)擴(kuò)大。北斗三號全球系統(tǒng)2020年7月31日建成并開通服務(wù)，全國范圍內(nèi)大批量的北斗地基增強(qiáng)基準(zhǔn)站建成投入應(yīng)用，提供了厘米級高精度定位服務(wù)。

國家重視基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和持續(xù)資金投入，各類通信信號覆蓋由“點(diǎn)”“面”向全域覆蓋拓展，已然具備船舶動態(tài)信息數(shù)據(jù)傳遞的前提條件。

（三）科技與業(yè)務(wù)融合逐步加深

近十年來，隨著科技飛速發(fā)展，各類安全通信、監(jiān)控監(jiān)管信息系統(tǒng)在海事廣泛應(yīng)用，船舶管控能力逐步提高。廣西海事局在建成和投入應(yīng)用的綜合指揮系統(tǒng)，集成高等級航道水域的電子地圖、AIS、視頻監(jiān)控系統(tǒng)（CCTV）等信息資源中配置了相應(yīng)監(jiān)控終端、視頻會議終端，具備了基本綜合顯示與視頻指揮調(diào)度功能。同時，廣西海事局開展智慧海事試點(diǎn)應(yīng)用，嘗試打通數(shù)據(jù)資源應(yīng)用壁壘，提出“現(xiàn)場成圖、監(jiān)控成網(wǎng)、數(shù)據(jù)成鏈、支撐有力、服務(wù)便捷、管理智能”的目標(biāo)，推進(jìn)廣西海事智慧海事建設(shè)。海事管理機(jī)構(gòu)運(yùn)用科技的積累將為后續(xù)海事智慧監(jiān)管系統(tǒng)建設(shè)提供寶貴經(jīng)驗(yàn)。

縱觀經(jīng)濟(jì)社會與科學(xué)技術(shù)發(fā)展軌跡，船岸通信經(jīng)歷了從“大聲喊話”到短距離通信（使用擴(kuò)音器或手持甚高頻對講機(jī)等）的過程。如今智能手機(jī)普及、各類通信信號覆蓋擴(kuò)大、信息技術(shù)向水運(yùn)行業(yè)日漸滲透和融合，內(nèi)河低等級航道水域已經(jīng)具備海事智慧監(jiān)管基礎(chǔ)條件。

三、科技賦能內(nèi)河低等級航道水域海事智慧監(jiān)管的實(shí)現(xiàn)途徑

把握好機(jī)遇，運(yùn)用科技手段，實(shí)現(xiàn)內(nèi)河低等級航道水上交通安全監(jiān)管實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展，做到全要素水上“大交管”的“全水域覆蓋”，可以從三個層面齊驅(qū)并進(jìn)。

（一）擴(kuò)大船舶提供航行動態(tài)的覆蓋面

上文提到，經(jīng)過十多年持續(xù)推進(jìn)AIS在船舶導(dǎo)航的應(yīng)用，一方面船舶依靠AIS獲得了導(dǎo)航與航行安全保障，另一方面海事管理機(jī)構(gòu)通過AIS岸基網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)掌握了已安裝AIS設(shè)備船舶的航行動態(tài)，更有效地維護(hù)了水上交通安全。但在內(nèi)河低等級航道水域，若采取全面建設(shè)AIS岸基網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和所有船舶配備AIS方式，就成本投入、實(shí)施成效方面而言，顯然不具備經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)適用性。在當(dāng)前AIS岸基網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)未全面覆蓋、多數(shù)內(nèi)河低等級航道船舶未安裝AIS設(shè)備的情況下，船舶可以通過基于手機(jī)LBS服務(wù)、小型化船載AIS設(shè)備或北斗終端等手段主動提供航行動態(tài)從而獲得航行安全保障。

船舶基于手機(jī)LBS服務(wù)提供航行動態(tài)易于實(shí)現(xiàn)。隨著手機(jī)導(dǎo)航、車聯(lián)網(wǎng)的普及，大眾在開車時已經(jīng)習(xí)慣使用導(dǎo)航來規(guī)劃行程、避開擁堵路段。獲取道路擁堵信息一方面來自安裝了BDS、GPS的出租車、公交車、營運(yùn)大貨車提供的包括車輛動態(tài)位置在內(nèi)的交通大數(shù)據(jù)，另一方面來自手機(jī)導(dǎo)航、車聯(lián)網(wǎng)軟件收集上傳的用戶動態(tài)位置。航運(yùn)業(yè)也可以參照開車使用手機(jī)導(dǎo)航的方法，推廣使用包含導(dǎo)航服務(wù)、航行通警告信息、氣象水文信息等功能的APP，寓監(jiān)管于服務(wù)之中。例如在中國海事綜合服務(wù)平臺APP中增加類似功能，推廣給船舶應(yīng)用，從而掌握實(shí)時船舶位置信息。

小型化船載AIS設(shè)備適用于小型運(yùn)輸船舶。隨著芯片技術(shù)的發(fā)展，電子產(chǎn)品功能越來越強(qiáng)大，同時芯片體積越來越小，最具代表性的是手機(jī)。目前市場已出現(xiàn)小型的AIS信號接收模塊（見圖1），對功能完整、低功耗、低成本、體積小巧的小型AIS收發(fā)模塊的研究也越來越成熟?？梢砸龑?dǎo)內(nèi)河水域船舶安裝小型船載AIS，如在橫越航道的客渡船安裝，對渡船自身和過往的運(yùn)輸船舶都能提供安全保障。

船舶北斗終端可作為偏遠(yuǎn)水域航行保障的補(bǔ)充。北斗短報(bào)文通信是北斗系統(tǒng)的特色，通過短報(bào)文通信功能可實(shí)現(xiàn)位置信息傳輸，這在海上作業(yè)漁船上得到大量的應(yīng)用。在缺乏通信網(wǎng)絡(luò)和AIS岸基網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的大型庫區(qū)、湖泊等偏遠(yuǎn)水域，可以安裝船舶北斗終端，或安裝基于北斗信息傳輸?shù)腁IS設(shè)備，向岸基提供船舶動態(tài)位置信息，從而獲得航行安全保障和應(yīng)急救援支持。

（二）多途徑提升船舶航行動態(tài)跟蹤探測能力

內(nèi)河低等級航道通航環(huán)境通常水道彎曲、山地起伏，有時通航建筑物、橋梁、城市高樓等還對無線電信號產(chǎn)生遮擋。海事管理機(jī)構(gòu)實(shí)施水上交通安全監(jiān)督管理，若通過建設(shè)大功率岸基雷達(dá)系統(tǒng)或織密AIS岸基網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的方式，性價(jià)比不高、效益不明顯?？梢圆捎眯⌒虯IS接收機(jī)、智能卡口、人工智能（AI）智能攝像頭、小型雷達(dá)等小而精且易于實(shí)現(xiàn)的手段獲取船舶航行動態(tài)，從而有效履行海事監(jiān)管職責(zé)。

小型AIS接收機(jī)是經(jīng)濟(jì)有效的手段。針對內(nèi)河特別是內(nèi)河低等級航道通航環(huán)境特點(diǎn)，應(yīng)用小型化、經(jīng)濟(jì)、易于安裝的AIS接收機(jī)，部署在內(nèi)河低等級航道重要港口碼頭、船舶密集區(qū)、船舶必經(jīng)水域（橋梁、大壩水域等）、事故易發(fā)多發(fā)水域，或者作為AIS岸基網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的補(bǔ)充，部署在通航建筑物、橋梁橋區(qū)等信號弱覆蓋水域，是一種經(jīng)濟(jì)、有效的獲取船舶動態(tài)的途徑。圖2是小型AIS接收機(jī)在南寧大橋接收附近航行船舶的AIS動態(tài)信息[7]。

圖2 小型AIS接收機(jī)在橋梁橋區(qū)水域測試

智能卡口系統(tǒng)應(yīng)用在“卡口水域”。智能卡口可能包括激光雷達(dá)、高清攝像頭、AIS接收模塊和相應(yīng)智能算法等，能夠較準(zhǔn)確捕捉船舶船位、智能監(jiān)控船舶動態(tài)，從而有效管控船舶、高效執(zhí)法?？梢栽谥匾拇巴窘?jīng)點(diǎn)、船閘、橋梁等航道水域（“卡口水域”），對航經(jīng)卡口水域的船舶進(jìn)行檢測感知、各類信息采集、特征識別、關(guān)聯(lián)分析、異常預(yù)警等操作。當(dāng)前，廣西海事局已經(jīng)在西江梧州扶典口特大橋等水域試點(diǎn)安裝了智能卡口系統(tǒng)（見圖3），該卡口系統(tǒng)前端主要由船舶探測設(shè)備、高清攝像機(jī)、補(bǔ)光燈、智能分析主機(jī)、小型AIS基站和其他附屬設(shè)備組成，船舶行駛經(jīng)過時卡口系統(tǒng)自行喚醒并開展目標(biāo)探測、動態(tài)跟蹤，綜合船舶各類信息向海事執(zhí)法人員提供船舶異常的告警信息，試點(diǎn)卡口系統(tǒng)上線首日便輔助海事執(zhí)法人員查獲了“冠洋XXXX”輪的水上無線電違法行為。

圖3 在梧州扶典口特大橋水域試點(diǎn)應(yīng)用的卡口系統(tǒng)

AI智能攝像頭運(yùn)用于某些特殊場景。AI智能攝像頭在路面應(yīng)用中已能夠識別車牌信息、車輛車軸、可用車位，通過智能算法聯(lián)動跟蹤運(yùn)送?；奋囕v、燃油車違規(guī)停放新能源車位等。道路交通管理與水上交通管理具有一定的相似性，完全可以通過移植，在內(nèi)河低等級航道水域應(yīng)用AI智能攝像頭。通過AI智能攝像頭推算大致的船舶船位，自動識別船舶船名、船舶載重線（是否超載）、船舶配員情況、艙外作業(yè)人員是否穿戴救生衣等，適應(yīng)不同業(yè)務(wù)場景需求。

小型雷達(dá)部署在港口交通密集水域?？梢圆捎脻M足江面覆蓋距離、識別精度要求、易于安裝的6.5～9 ft天線的小型雷達(dá)，實(shí)現(xiàn)對水面移動目標(biāo)的監(jiān)測、跟蹤、識別。在國內(nèi)外利用小型雷達(dá)作為船舶交通管理應(yīng)用已有不少成功案例，有些小型雷達(dá)性能上已與大型岸基雷達(dá)接近，起到了較好的水上交通組織、預(yù)警預(yù)控等作用。當(dāng)前，廣西海事局已經(jīng)在西江航運(yùn)干線重點(diǎn)水域建設(shè)了12個小型雷達(dá)站和南寧、貴港、梧州監(jiān)管中心，形成“12站3中心”布局，有力保障了西江航運(yùn)干線的暢通，特別是在枯水期大量船舶滯航時有效維護(hù)了水上交通安全穩(wěn)定。

（三）進(jìn)一步強(qiáng)化科技手段的融合應(yīng)用

上述科技手段在相關(guān)行業(yè)已有應(yīng)用且相對成熟，部分在沿海水域或高等級航道水域發(fā)揮較明顯作用，移植到內(nèi)河低等級航道水域難度不大。各地內(nèi)河低等級航道通航環(huán)境、航行船舶存在較大差異，因此海事監(jiān)管側(cè)重點(diǎn)也不一樣，可以因地制宜選用或剪裁使用以上科技手段。獲得船舶航行動態(tài)只是初步具備了海事智慧監(jiān)管的基礎(chǔ)，還需要進(jìn)一步加強(qiáng)多源數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)中心、智慧監(jiān)管平臺等建設(shè)，才能加快實(shí)現(xiàn)科技手段賦能。

多源數(shù)據(jù)融合是尤為突出的關(guān)鍵技術(shù)。采集到的船舶位置信息，數(shù)據(jù)來源相對獨(dú)立，數(shù)據(jù)形式多樣（為結(jié)構(gòu)化或非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)），系統(tǒng)間不能兼容導(dǎo)致數(shù)據(jù)不能融合等系列問題仍會對接下來“一鍵巡航”“精準(zhǔn)監(jiān)控”“管理智能”智慧監(jiān)管建設(shè)造成阻礙，必須特別重視多源數(shù)據(jù)融合?？山梃b船舶交通管理系統(tǒng)（VTS）的多路跟蹤處理器（MT）對雷達(dá)、船舶AIS數(shù)據(jù)融合的成功經(jīng)驗(yàn)，深入對適用海事智慧監(jiān)管的多源數(shù)據(jù)融合研究、研制。

數(shù)據(jù)中心建設(shè)是智慧監(jiān)管的基礎(chǔ)。凌亂的數(shù)據(jù)是不可用的數(shù)據(jù)，大量凌亂數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)應(yīng)用及管理的災(zāi)難，需要在起始階段就重視數(shù)據(jù)中心的建設(shè)，做到同步規(guī)劃、同步建設(shè)、同步投入使用。應(yīng)依照海事監(jiān)管所需進(jìn)行數(shù)據(jù)規(guī)范、元數(shù)據(jù)管理，存入各數(shù)據(jù)倉庫，建立起各類數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)，并進(jìn)行統(tǒng)一整合與集中管理，形成數(shù)據(jù)資產(chǎn)，為船舶動態(tài)監(jiān)控、協(xié)同管理和海事綜合服務(wù)提供完整、準(zhǔn)確、及時的數(shù)據(jù)支撐。

海事管理機(jī)構(gòu)致力于為航行船舶提供優(yōu)質(zhì)海事服務(wù)，寓監(jiān)管于服務(wù)之中，船舶各類海量數(shù)據(jù)積累后，對數(shù)據(jù)的縱向挖掘、橫向拉通、多層次多維度分析成為可能，推動海事智能、智慧發(fā)展進(jìn)入新階段。智慧海事將融匯船舶基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、航道條件數(shù)據(jù)、實(shí)時水文氣象、船舶動態(tài)信息等，通過各類人工智能，可以對船舶自動識別、自動跟蹤、自動記錄、提前向船舶和執(zhí)法人員發(fā)出預(yù)警信息，從而做到水上交通“全時段、全方位、多角度、多時像”的全要素水上“大交管”管理，防范重點(diǎn)船舶事故險(xiǎn)情，保障船舶航行安全。組織實(shí)施方面，國家層面可加強(qiáng)總體規(guī)劃、頂層設(shè)計(jì)、政策引導(dǎo)，各地各部門具體實(shí)施時應(yīng)選用與實(shí)際通航環(huán)境、監(jiān)管實(shí)際相適應(yīng)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)手段，編制相應(yīng)的項(xiàng)目實(shí)施計(jì)劃。同時要考慮體制機(jī)制因素，建議采用國家補(bǔ)助、各地自籌的資金籌措方式，分層分步穩(wěn)妥推進(jìn)項(xiàng)目實(shí)施，通過各個實(shí)施項(xiàng)目的“積木搭建”，形成統(tǒng)一的智慧監(jiān)管平臺，從而最終實(shí)現(xiàn)海事監(jiān)管服務(wù)由“汗水型”向“智慧型”轉(zhuǎn)變。

新時代我國社會主要矛盾是人民日益增長的美好生活需要和不平衡不充分的發(fā)展之間的矛盾。建設(shè)全要素水上“大交管”聚焦水上交通安全不平衡不充分問題，將通過系列建設(shè)任務(wù)實(shí)施提升人民群眾對海事監(jiān)管與服務(wù)的獲得感、幸福感。