“陸海空天”一體化背景下面向船舶智能航行的航海保障思考

北海航海保障中心 主任、黨委副書記 柴進(jìn)柱 正高級(jí)工程師 王玉林

隨著人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等先進(jìn)技術(shù)的快速發(fā)展以及與航運(yùn)要素的深度融合，智能航運(yùn)新業(yè)態(tài)得以有效培育。相應(yīng)的，作為交通運(yùn)輸重要的基礎(chǔ)性、先導(dǎo)性、戰(zhàn)略性資源，航海保障也迎來前所未有轉(zhuǎn)型升級(jí)發(fā)展新機(jī)遇，以全面適應(yīng)“陸海空天”一體化水上交通運(yùn)輸安全保障體系背景下船舶智能航行的安全保障需要，最終實(shí)現(xiàn)智能航海保障（以下簡稱智能航保）高質(zhì)量發(fā)展。

一、智能航保發(fā)展基礎(chǔ)

多年來，在交通運(yùn)輸部和部海事局領(lǐng)導(dǎo)支持下，我們相繼建成覆蓋沿海和內(nèi)河重要水域船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)（AIS），基本建成沿海北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)和沿海水文站網(wǎng)，陸續(xù)開展了天津港、洋山港、長江口和珠江口等e航海試點(diǎn)建設(shè)，深入開展了甚高頻數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)（VDES）、海上數(shù)字廣播（NAVDAT）、精準(zhǔn)導(dǎo)助航、全球航行安全情報(bào)資料系統(tǒng)等研究，深入落實(shí)“陸?？仗臁币惑w化水上交通運(yùn)輸安全保障體系建設(shè)，為智能航保發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ)。同時(shí)，我們積極參加國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目《基于船岸協(xié)同的船舶智能航行與控制關(guān)鍵技術(shù)》研究，在智能航行岸基支持服務(wù)方面開展了有益探索。

然而，面對(duì)船舶智能航行新的發(fā)展形勢(shì)，我們?cè)谥悄芎奖Ｑ芯康纳疃群蛷V度特別是智能航?？傮w戰(zhàn)略發(fā)展的系統(tǒng)性思考方面還顯得不足，難以滿足日益發(fā)展的智能航行安全保障需要。

二、智能航保戰(zhàn)略發(fā)展需求

眾所周知，智能航保是智能航運(yùn)重要組成之一，其服務(wù)對(duì)象主要包括智能航行船舶、岸基遠(yuǎn)程管控中心以及海事監(jiān)管、引航服務(wù)和船公司等岸基管理部門。除船舶自身航行狀態(tài)感知信息、環(huán)境感知信息和遠(yuǎn)程駕控信息等需要實(shí)施船岸協(xié)同交換，還需要實(shí)時(shí)獲取岸基（或星基）提供的高精度助航、航路地理、水文氣象、交通組織、港口泊位、海圖及更新、航線交換以及綜合定位、導(dǎo)航與授時(shí)（PNT）等實(shí)時(shí)感知與協(xié)同信息，確保船舶全面精確感知和智能航行決策，從而體現(xiàn)智能航保的“全時(shí)域、高可靠、精準(zhǔn)化”保障服務(wù)。

因此，基于“船舶航行到哪兒、智能保障就服務(wù)到哪兒”考慮，可靠的水上高速寬帶通信服務(wù)、精準(zhǔn)的全要素安全與助航信息數(shù)字服務(wù)、全覆蓋航路的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)海洋空間地理信息服務(wù)、實(shí)時(shí)安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)與智能應(yīng)急保障服務(wù)，以及全航程分布式岸基支持保障服務(wù)等，成為面向智能航行的智能航保戰(zhàn)略研究之核心。

三、智能航保戰(zhàn)略目標(biāo)與路徑

（一）戰(zhàn)略目標(biāo)

智能航保的戰(zhàn)略發(fā)展，應(yīng)以船舶智能航行保障服務(wù)為宗旨，以落實(shí)部海事局“陸?？仗臁币惑w化水上交通運(yùn)輸安全保障體系建設(shè)為抓手，堅(jiān)持創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、數(shù)字轉(zhuǎn)型、智能發(fā)展，最終建成“布局立體、全域覆蓋、多維感知、高效協(xié)同、智能處置、精準(zhǔn)服務(wù)”的綜合智能航保體系，實(shí)現(xiàn)水上數(shù)字助航立體協(xié)同安全可靠、海洋空間信息全域全息實(shí)時(shí)精準(zhǔn)、水上安全通信多網(wǎng)多模智能組網(wǎng)、智能信息服務(wù)分類分級(jí)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)和關(guān)鍵核心技術(shù)完全自主可控的目標(biāo)，總體保障和服務(wù)水平達(dá)到國際領(lǐng)先，為交通強(qiáng)國建設(shè)和智能航運(yùn)發(fā)展提供強(qiáng)有力的支撐。

（二）實(shí)施路徑

完善的智能航保發(fā)展路徑，就是要實(shí)現(xiàn)航保業(yè)務(wù)由相對(duì)獨(dú)立向智能融合轉(zhuǎn)變、航保技術(shù)由引進(jìn)集成創(chuàng)新向自主可控轉(zhuǎn)變、服務(wù)范圍由近淺海向深遠(yuǎn)海拓展、服務(wù)方式由傳統(tǒng)寬泛服務(wù)向精準(zhǔn)數(shù)字服務(wù)轉(zhuǎn)變。這就要求我們堅(jiān)持特色發(fā)展、智能發(fā)展、協(xié)同發(fā)展，頂層設(shè)計(jì)要高點(diǎn)站位、科學(xué)謀劃、遠(yuǎn)近結(jié)合；堅(jiān)持目標(biāo)導(dǎo)向、問題導(dǎo)向、結(jié)果導(dǎo)向，具體落實(shí)要統(tǒng)一部署、一體推進(jìn)、分布實(shí)施，加快推進(jìn)“陸?？仗臁币惑w化水上交通運(yùn)輸安全保障體系建設(shè)，有效促進(jìn)智能保障技術(shù)迭代發(fā)展和數(shù)字服務(wù)升級(jí)。

四、智能航保戰(zhàn)略任務(wù)

面向智能航行，著力深刻謀劃并務(wù)實(shí)推進(jìn)智能航保以下重點(diǎn)工作：

（一）建設(shè)“多元、融通、泛在”的海上通信保障體系

通過岸基通信組網(wǎng)聯(lián)動(dòng)和衛(wèi)星通信系統(tǒng)靈活調(diào)配，形成港口近岸水域高速通信多重覆蓋、沿海重點(diǎn)水域?qū)拵ㄐ趴煽扛采w、遠(yuǎn)海和相關(guān)國際水域衛(wèi)星通信全面覆蓋，全面增強(qiáng)水上智能物聯(lián)感知、立體互聯(lián)互通和信息集成共享。

一是構(gòu)建多元岸基通信系統(tǒng)。大力推進(jìn)岸基移動(dòng)5G技術(shù)“向海”進(jìn)程和微波通信示范應(yīng)用，為沿海港口和近岸水域提供大容量、低時(shí)延、高可靠的海上通信“高速公路”。推動(dòng)甚高頻（VHF）數(shù)字化語音通信系統(tǒng)、VDES系統(tǒng)、NAVDAT基站以及海上WiFi等船岸通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，優(yōu)化通信臺(tái)站布局，全面提升近岸和中遠(yuǎn)海通信能力。

二是加快應(yīng)用星基通信系統(tǒng)。積極跟蹤推進(jìn)星基高速寬帶通信和互聯(lián)網(wǎng)海事應(yīng)用，加快VDES衛(wèi)星載荷和航海保障衛(wèi)星關(guān)口站建設(shè)，構(gòu)建基于北斗的綜合通信服務(wù)系統(tǒng)，深化亞太6D、甚小口徑衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（VSAT）以及海事衛(wèi)星等星基通信技術(shù)應(yīng)用，推進(jìn)北極專用海岸電臺(tái)建設(shè)，為深遠(yuǎn)海和國際水域、重點(diǎn)航路的智能航行提供通信基礎(chǔ)保障和綜合信息服務(wù)。

三是加強(qiáng)通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)施融通。加快海岸電臺(tái)數(shù)字化改造，構(gòu)建以海區(qū)為基礎(chǔ)的區(qū)域通信管控中心，搭建融合通信平臺(tái)，提高岸基通信設(shè)施與通信衛(wèi)星、遙感衛(wèi)星和VDES衛(wèi)星等“星岸”通信聯(lián)網(wǎng)聯(lián)控，數(shù)據(jù)廣泛融通。推進(jìn)船端綜合通信（ICS）系統(tǒng)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)智能航行多場(chǎng)景、多手段融合通信自適應(yīng)。加快構(gòu)建水上無線電干擾智能監(jiān)測(cè)體系，更好地維護(hù)水上通信環(huán)境有序穩(wěn)定。

（二）打造“立體、綠色、智能”的助航保障服務(wù)體系

應(yīng)用現(xiàn)代物聯(lián)感知和數(shù)字信息技術(shù)，加快沿海航標(biāo)數(shù)字改造和星基增強(qiáng)助航應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)從遠(yuǎn)海到近岸的“立體多維監(jiān)測(cè)、綠色智能網(wǎng)聯(lián)、分區(qū)分級(jí)助航、精準(zhǔn)協(xié)同服務(wù)”，有效增強(qiáng)船、岸、標(biāo)三向智能感知和有效認(rèn)知。

腎素-血管緊張素系統(tǒng)(RAS)可導(dǎo)致NAFLD的發(fā)展[19]。CAO等[18]研究發(fā)現(xiàn)ACE2基因(血管緊張素轉(zhuǎn)化酶2)敲除(ACE2-/y)小鼠表現(xiàn)出糖耐量受損和第一階段胰島素分泌減少，而RAS軸各組分干預(yù)肝臟代謝和炎癥進(jìn)程。本研究發(fā)現(xiàn)ACEI類藥物對(duì)NAFLD有治療效果。

一是加快推進(jìn)星基導(dǎo)航及增強(qiáng)系統(tǒng)等海事落地應(yīng)用。完善沿海北斗連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位服務(wù)綜合系統(tǒng)（CORS）和無線電指向標(biāo)-差分全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（RBN-DGNSS），開展高精度衛(wèi)星定位質(zhì)量監(jiān)測(cè)服務(wù)，提升高精度導(dǎo)航定位服務(wù)水平。深化AIS-R、VDES-R和中頻R模式等陸基備份系統(tǒng)試驗(yàn)驗(yàn)證建設(shè)，為智能航行提供以北斗為主的綜合定位導(dǎo)航定時(shí)（PNT）服務(wù)。

二是加快水上助航設(shè)施智能化、綠色化升級(jí)改造。深化智能航標(biāo)研發(fā)和標(biāo)準(zhǔn)研究，拓展重點(diǎn)水域航標(biāo)平臺(tái)功能，增強(qiáng)智能航行全方位感知認(rèn)知。加強(qiáng)環(huán)保材料和清潔能源開發(fā)應(yīng)用，有序推進(jìn)綠色航標(biāo)改造。大力推廣四季通用燈浮標(biāo)、無人機(jī)（船）、機(jī)器人等技術(shù)應(yīng)用和精準(zhǔn)助航服務(wù)，促進(jìn)智能導(dǎo)助航迭代升級(jí)和助航設(shè)施維護(hù)“降本增效”。

三是深化AIS/ASM國產(chǎn)化和VDES核心網(wǎng)研究。推動(dòng)VDES國家中心建設(shè)，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵設(shè)備和管理系統(tǒng)自主可控。開展全國VDES系統(tǒng)監(jiān)控和服務(wù)，承擔(dān)國際航標(biāo)協(xié)會(huì)（IALA）的數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)全球智能航保核心節(jié)點(diǎn)服務(wù)能力。加強(qiáng)電子圍欄和虛擬航標(biāo)應(yīng)用，促進(jìn)漁船、漁網(wǎng)等北斗、AIS示位互聯(lián)共享服務(wù)，發(fā)布官方S-201數(shù)字航標(biāo)產(chǎn)品，為智能航行提供個(gè)性化、定制化服務(wù)。

（三）構(gòu)建“全域、全息、實(shí)時(shí)”的數(shù)字海洋空間地理服務(wù)體系

通過打造一流的綜合探測(cè)技術(shù)與裝備，建設(shè)“陸?？仗臁币惑w化綜合監(jiān)測(cè)體系和水文氣象服務(wù)體系，逐步實(shí)施全要素高精數(shù)字海圖產(chǎn)品服務(wù)和實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)海洋地理空間服務(wù)，實(shí)現(xiàn)“全域智能感知，全息數(shù)字孿生，實(shí)景動(dòng)態(tài)重構(gòu)，即時(shí)分級(jí)服務(wù)”，有效增強(qiáng)海洋空間地理信息實(shí)時(shí)服務(wù)現(xiàn)勢(shì)性。

一是提供實(shí)時(shí)智慧數(shù)字航道（路）空間地理信息服務(wù)。建設(shè)通航水域水深動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，強(qiáng)化全要素?cái)?shù)據(jù)采集，推動(dòng)沿海水域測(cè)繪向深遠(yuǎn)海拓展覆蓋。研究基于時(shí)空位置服務(wù)的實(shí)時(shí)實(shí)景三維海洋空間地理信息服務(wù)技術(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)航道水深、水文氣象、航標(biāo)導(dǎo)助航、交通組織狀態(tài)等信息，拓展智慧航道、智慧航路、智慧水文和新一代高精電子海圖服務(wù)，增強(qiáng)全域地理空間服務(wù)的現(xiàn)勢(shì)性。

二是提供廣域?qū)崟r(shí)海洋水文信息服務(wù)。加大沿海水文觀測(cè)網(wǎng)建設(shè)力度，通過岸基、?；⑿腔鶎?shí)時(shí)水文站點(diǎn)監(jiān)測(cè)和遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)推算預(yù)報(bào)等，系統(tǒng)構(gòu)建廣域?qū)崟r(shí)動(dòng)態(tài)海洋水文信息服務(wù)體系，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離智能航行水文信息多維感知和精準(zhǔn)服務(wù)。

三是提供全球通航水域數(shù)字航海資料服務(wù)。通過數(shù)據(jù)交換、眾源測(cè)深、衛(wèi)星反演獲取全球通航水域水深數(shù)據(jù)，增強(qiáng)全域數(shù)字水深服務(wù)能力。發(fā)布官方S-100系列數(shù)字產(chǎn)品和標(biāo)準(zhǔn)海事服務(wù)（MS），推進(jìn)測(cè)繪產(chǎn)品數(shù)字轉(zhuǎn)型和智能升級(jí)。開展北極航路測(cè)繪，編制發(fā)行全球重要國際航線附近水域數(shù)字航海資料產(chǎn)品，打造全息高維數(shù)字產(chǎn)品譜系，滿足全球智能航行發(fā)展需要。

（四）強(qiáng)化“自主、可控、可信”的安全保障體系研究

聚焦智能航保網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)安全基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，有效應(yīng)對(duì)數(shù)字空間與物理空間安全風(fēng)險(xiǎn)挑戰(zhàn)，筑牢智能航保服務(wù)安全防線，形成全維防護(hù)、全程監(jiān)管、全時(shí)運(yùn)營的“自主、可控、可信”的智能航保安全保障體系。

一是開展智能服務(wù)全鏈條安全技術(shù)研究。面向智能航行，圍繞“感、傳、智、用”核心業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)，積極開展通信網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路、應(yīng)用系統(tǒng)和數(shù)據(jù)應(yīng)用等全流程、全鏈條網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)研究。

二是建立有效的數(shù)據(jù)應(yīng)用安全評(píng)估體系。開展水上無線電監(jiān)測(cè)技術(shù)要求以及航海保障數(shù)據(jù)分類分級(jí)安全標(biāo)準(zhǔn)研究，探索不同數(shù)據(jù)要素的采集、管理、應(yīng)用和境外交換要求，推進(jìn)智能航保數(shù)據(jù)傳輸安全。

（五）建設(shè)“開放、協(xié)同、共享”的智能航保數(shù)據(jù)服務(wù)體系

一是建設(shè)智能航保大數(shù)據(jù)中心，構(gòu)建國家、海區(qū)和港口三級(jí)智能航保數(shù)據(jù)中心，匯集智能航保全要素業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，并與海事數(shù)據(jù)中心互聯(lián)互通，實(shí)時(shí)獲取船舶航行外部動(dòng)態(tài)信息和水域航行規(guī)則、管理信息等常用靜態(tài)信息，為智能航運(yùn)服務(wù)提供基于港口的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)接口服務(wù)。

二是建設(shè)綜合智能航保服務(wù)平臺(tái)，充分發(fā)揮國家AIS中心功能，開發(fā)基于AIS數(shù)據(jù)的智能航保系列產(chǎn)品；研發(fā)推廣基于一張圖、一張網(wǎng)的泊位到泊位全航程統(tǒng)一協(xié)調(diào)的分布式智能航行服務(wù)平臺(tái)，對(duì)外提供一站式、標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)字服務(wù)。加強(qiáng)智能航保特色專用系統(tǒng)研發(fā)，建設(shè)基于風(fēng)險(xiǎn)管理的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)效能評(píng)價(jià)系統(tǒng)、智能應(yīng)急保障系統(tǒng)和一體化智能巡檢維護(hù)作業(yè)系統(tǒng)等，完善綜合業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)，促進(jìn)全流程、全要素?cái)?shù)字共享和轉(zhuǎn)型服務(wù)。

（六）打造“系統(tǒng)、智慧、高效”的智能航保應(yīng)急處置體系

建立智能化的應(yīng)急處置體系，加強(qiáng)智能航行與實(shí)時(shí)環(huán)境實(shí)時(shí)綜合感知信息采集、標(biāo)準(zhǔn)化處理、預(yù)測(cè)性分析、智能化預(yù)警和實(shí)時(shí)協(xié)同處置等關(guān)鍵技術(shù)研究，實(shí)現(xiàn)智能航行服務(wù)常態(tài)化監(jiān)測(cè)、應(yīng)急過程動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)監(jiān)控、應(yīng)急資源統(tǒng)一調(diào)度、應(yīng)急處置智能決策分析等全要素、全過程智能化管理，形成基于大數(shù)據(jù)和智能技術(shù)應(yīng)用的“系統(tǒng)、智慧、高效”的應(yīng)急處置典型解決方案。

（七）構(gòu)建“先進(jìn)、適用、有效”的智能航保標(biāo)準(zhǔn)體系

加強(qiáng)智能航保標(biāo)準(zhǔn)體系研究，形成包括智能基礎(chǔ)設(shè)施、技術(shù)規(guī)范、數(shù)據(jù)產(chǎn)品、數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)服務(wù)等先進(jìn)適用、有效覆蓋并與國際接軌的標(biāo)準(zhǔn)體系。

一是建立完善數(shù)字服務(wù)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。重點(diǎn)研究基于S-100結(jié)構(gòu)化標(biāo)準(zhǔn)的《新一代電子海圖產(chǎn)品規(guī)范》《智能航行潮汐產(chǎn)品規(guī)范》《數(shù)字航標(biāo)信息產(chǎn)品規(guī)范》《航線信息服務(wù)規(guī)范》《智能航保數(shù)據(jù)服務(wù)集》等，實(shí)現(xiàn)智能航保全要素信息的有效承載與服務(wù)。

二是建立規(guī)范的數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)，主要研究符合機(jī)器語義理解的智能航保數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)體系，修訂完善AIS、VDES、NAVDAT、北斗等性能標(biāo)準(zhǔn)和空口規(guī)范，推進(jìn)4G/5G空口標(biāo)準(zhǔn)對(duì)海上通信適配的研究，實(shí)現(xiàn)泛在通信體系下的高效數(shù)據(jù)交換。

三是建立全面的設(shè)備技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，重點(diǎn)開展基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化改造升級(jí)標(biāo)準(zhǔn)研究，推進(jìn)海岸電臺(tái)通信設(shè)備聯(lián)網(wǎng)、智能船舶綜合通信系統(tǒng)等技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)研究，促進(jìn)智能保障船臺(tái)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)、船載通導(dǎo)設(shè)備總線標(biāo)準(zhǔn)以及網(wǎng)絡(luò)和信息安全標(biāo)準(zhǔn)等研究，規(guī)范相關(guān)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、測(cè)試和技術(shù)設(shè)施的維護(hù)、管理等環(huán)節(jié)。

穩(wěn)步推進(jìn)智能航保建設(shè)，必須做到面向智能航行、立足試點(diǎn)示范、務(wù)實(shí)做好近期、穩(wěn)步推進(jìn)中期和科學(xué)謀劃遠(yuǎn)期。為此，一是要積極謀劃好智能航保任務(wù)基礎(chǔ)，依靠專項(xiàng)項(xiàng)目計(jì)劃積極爭取多元化資金保障；二是要深入做好“政產(chǎn)學(xué)研用”創(chuàng)新聯(lián)盟建設(shè)，形成智能航保廣泛的社會(huì)合作與強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合；三是要充分利用好試點(diǎn)建設(shè)契機(jī)，加快智能航保高端人才培養(yǎng)，為智能航保高質(zhì)量發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的智力基礎(chǔ)。