虎門港引航調度系統(tǒng)設計

，，

(華南理工大學 電子商務學院，廣州 510006)

珠江口水域是我國航運最為發(fā)達的地區(qū)之一，其周圍分布的廣州港、深圳港、香港港、澳門港、珠海港以及虎門港等港口發(fā)展迅速，吞吐量迅速增大，在它們的共用主航道——珠江主航道水域內活動的船舶數量越來越多，而且噸位也呈現出增大的趨勢。

虎門港處于珠江出海口的東岸，是東莞市唯一的出海通道，是重點開發(fā)的龍頭經濟園區(qū)。它所在的珠江口水域東西寬約150 km，南北長約100 km，30 m水深以內的水域面積約7 000 km2，其航道由東江水系流經東莞的內河航道和出海航道組成[1]。據東莞海事局統(tǒng)計并預測在該水域活動的船舶數量見圖1、2。

圖1 虎門港船舶數量統(tǒng)計

圖2 引航調度流程

1 虎門港引航調度建設的必要性

船舶引航調度[2]是港口作業(yè)計劃最重要的依據。港口引航業(yè)務由引航機構按照規(guī)定統(tǒng)一組織實施，其業(yè)務流程見圖2。

高密度的船舶交通流、復雜的水上交通形勢，對東莞虎門港水域船舶交通管理提出了更高的要求。隨著港口建設的展開以及各項硬件設施的完善，必須開展相應的軟件建設和各種輔助設施建設，以適應港口生產作業(yè)的需要。尤其是生產作業(yè)的前一個環(huán)節(jié)——引航調度系統(tǒng)的建設更應該走在前頭。只有采用先進合理的引航調度技術，才能夠高效、安全、準確地將船舶停靠在指定的泊位，進行生產作業(yè)。

1.1 東莞經濟發(fā)展要求

東莞市經濟近年來發(fā)展非常迅速，目前是國內第三大外貿城市。亟須建設一個與現代制造業(yè)名城和外貿出口強市相配套的地方性港口和物流運輸基地。所以，作為東莞市唯一的出海通道——虎門港，必須加快建設速度，以便盡快服務于東莞經濟的發(fā)展。

1.2 生產要求

虎門港是國家一類港口，按照我國《港口法》有關規(guī)定，國家一類口岸必須建立專業(yè)的引航調度系統(tǒng)，而且作為生產作業(yè)的前一環(huán)節(jié)，其建設更應該走在前頭。通過建設引航調度系統(tǒng)也能夠提高碼頭生產作業(yè)效率，從而提高港口服務水平。

1.3 水域安全性要求

由于天然原因，珠江航道水域轉折多，水深相對較淺。同時多個港口共用珠江主航道，管理難度大。通過建設引航調度系統(tǒng)，能夠對進出的船舶進行實時的監(jiān)控和管理，提高該水域的安全性。

1.4 虎門港自身發(fā)展需要

虎門港定位于綜合型港口，對港區(qū)規(guī)劃和管理等方面有著較高的要求。虎門港已經建立通訊調度指揮中心和虎門港引航中心，必須有相應的、現代化的船舶調度監(jiān)控系統(tǒng)與之相配套。高效安全的引航調度工作是港口競爭力的主要標志。

所以，為了實現虎門港的快速發(fā)展，必須選用適用技術，加快建設引航調度系統(tǒng)。

2 虎門港引航調度系統(tǒng)設計

根據虎門港實際，設計的引航調度系統(tǒng)主要包括AIS(自動識別系統(tǒng))、VTS(船舶交通管理系統(tǒng))和開發(fā)基于電子海圖向電子地圖轉換的GIS(地理信息系統(tǒng))港口生產管理平臺(以下簡稱GIS綜合生產管理平臺)三大功能模塊集成的引航調度系統(tǒng)，詳見圖3。

AIS系統(tǒng)是以自控時分多址為核心技術的，用于水上交通聯(lián)絡和指揮的岸-船、船-岸，以及船-船之間的通訊、導航系統(tǒng)[3]。VHF是利用水上專用頻段進行船-船、船-岸間無線電通信的系統(tǒng)[4]。VTS系統(tǒng)是為保障水上交通安全、提高運輸效率以及防止環(huán)境污染而建立的系統(tǒng)[5]。GIS綜合生產管理平臺應用包含電子海圖[6]信息的地理信息系統(tǒng)，它通過電子海圖向電子地圖進行相應的轉換，在地理信息系統(tǒng)上實現船舶航行所需要的海圖信息在地理信息系統(tǒng)上進行顯示形成的。

圖3 引航調度系統(tǒng)功能模塊

2.1 功能模塊

2.1.1 AIS監(jiān)控終端。

1) 通訊功能。通過VHF甚高頻，監(jiān)控中心和船舶之間進行語音和文本通信，實現船、岸之間的通訊，以及向引航員發(fā)送船舶引航調度信息等。AIS基站系統(tǒng)可定時、定序、實時地與AIS船站進行有效通訊。

2) 船舶查詢。船舶一旦進入AIS系統(tǒng)的監(jiān)控范圍，監(jiān)控中心就可以通過AIS系統(tǒng)自動收集船舶信息，通過AIS系統(tǒng)的通訊功能對船舶各種屬性信息和航行參數進行查詢，為船舶監(jiān)控提供信息。

3) 船舶識別。監(jiān)控中心通過AIS基站系統(tǒng)接收所有安裝AIS的船舶信息以及和引航員進行信息交互獲取船舶信息，實現對船舶的識別。

2.1.2 GIS綜合生產管理平臺

1) 引航作業(yè)管理。根據AIS船舶數據等，進行引航作業(yè)編排，實現引航作業(yè)的智能化管理。同時，也能夠實現對引航員、引航船、引航設備等進行管理。

2) 調度作業(yè)管理。根據碼頭生產作業(yè)狀況，向引航員發(fā)布引航信息，靠泊的碼頭信息及航道信息等。

3) 數據分析系統(tǒng)。根據碼頭生產作業(yè)信息、航道船舶信息、錨地船舶信息等，通過數據挖掘分析港口的經營狀況、生產作業(yè)狀況等。

4) 建設規(guī)劃管理。通過GIS系統(tǒng)，為港口后方的物流園區(qū)、綜合服務區(qū)、岸線開發(fā)利用、堆場區(qū)等進行規(guī)劃和管理。

5) 生產作業(yè)管理。調度、管理港區(qū)內碼頭生產作業(yè)計劃。

6) 應急反應管理。主要包括預案管理和應急演練管理。

2.1.3 海事VTS終端

1) 船舶監(jiān)控。通過VTS監(jiān)控終端可以查看和監(jiān)控船舶的航跡和載貨信息等，給AIS監(jiān)控系統(tǒng)提供決策信息。

2) 船舶跟蹤。通過VTS終端可以對船舶進行跟蹤，及時把相關信息發(fā)送給正在該水域作業(yè)的引航員。同時，也能夠為GIS綜合生產管理平臺提供作業(yè)信息。

3) 船舶查看。通過VTS監(jiān)控終端可以增強該水域船舶的監(jiān)控與管理。

2.2 系統(tǒng)結構

該引航調度系統(tǒng)方案是一種從以VTS為主過渡到以AIS為主的引航調度技術方式。引航員上船時攜帶便攜式AIS設備代替以往多種引航設備，減輕了沉重負擔，同時也提高了引航調度的工作效率和安全性，實現水上交通聯(lián)絡和指揮的岸-船、船-岸和船-船之間的通訊[7]。便攜式引航設備系統(tǒng)一般是由手提電腦、GPS接收器、GPRS無線網卡、引航員GPS助航軟件等組成[8]。它采用GPS進行定位和引航員專用GPS助航軟件實現船舶信息收集，通過GPRS無線上網等實現船-岸的無線通信，以實現監(jiān)控中心對船舶的引航調度管理等。

該系統(tǒng)需要建設AIS系統(tǒng)，包括AIS岸站和AIS船站。船-岸之間通過AIS系統(tǒng)的通信功能進行信息的發(fā)送和接收。同時，還可以通過VTS系統(tǒng)對船舶進行監(jiān)控和查詢，必要時采用VTS系統(tǒng)的VHF喊話系統(tǒng)輔助進行引航調度作業(yè)。從而既利用了VTS可視性較好的特點，同時也能充分發(fā)揮AIS通信功能強的優(yōu)點。通過AIS系統(tǒng)和VTS系統(tǒng)的配合來完成整個引航調度系統(tǒng)的運作，系統(tǒng)結構詳見圖4。

圖4 引航調度系統(tǒng)結構

2.3 功能結構

該引航調度系統(tǒng)可以實現進出虎門港的船舶識別、跟蹤和監(jiān)控等，以及了解船舶標識信息、位置信息、運動參數和航行狀態(tài)等，系統(tǒng)功能結構詳見圖5。

圖5 引航調度系統(tǒng)功能結構圖

從圖6可以看出，該系統(tǒng)主要包括信號接收部分和監(jiān)控管理部分。其中，監(jiān)控中心可以通過AIS基站接收船載AIS發(fā)送的船舶信息，也可以通過引航員攜帶的便攜式AIS直接進行信息交互，以實現對船舶的實時監(jiān)控與管理。同時，通過從海事局VTS中心引入VTS監(jiān)控終端以輔助AIS系統(tǒng)對船舶進行監(jiān)控和查詢等。監(jiān)控中心人員在GIS綜合管理平臺上進行引航調度計劃編排和生產管理等；同時根據需要，對港口內道路、碼頭生產作業(yè)情況進行查詢及突發(fā)事件預處理等。其工作流程見圖6。

圖6 引航調度系統(tǒng)工作流程

3 結束語

引航調度系統(tǒng)建設是一個比較復雜的工程，它不但牽涉到了港口引航調度、船舶管理、船舶監(jiān)控、生產作業(yè)管理等，而且要和海事部門就VTS共享等進行協(xié)調。在實施的過程中可能會遇到AIS系統(tǒng)普及期限問題，GIS綜合生產管理平臺的功能定位和部門協(xié)調等問題，勢必會對船舶管理和調度造成一些影響。針對上述問題，可以采取分階段逐步實施，降低系統(tǒng)的建設風險以及加強管理協(xié)調等措施。目前，該引航調度系統(tǒng)方案已經獲得了專家的肯定，虎門港正在積極實施當中。

[1] 東莞市虎門港港口總體布局規(guī)劃[G].廣州：中交第四航務工程勘察設計院，2003.

[2] 趙吉東.中國船舶引航制度研究[D].天津：天津大學，2005.

[3] 朱金發(fā)，孫文力，湯 華.船載自動識別系統(tǒng)手冊[M].北京：人民交通出版社，2005.

[4] 邱志雄，李宏平.加強和規(guī)范我國水上甚高頻(VHF)通信的探討[J].中國海事，2006(2):43-44.

[5] 趙向民.AIS在VTS中的應用研究[D].大連：大連海事大學，2006.

[6] 何建新.AIS關鍵技術研究及其與電子海圖的集成實現[D].哈爾濱：哈爾濱工程大學，2006.

[7] 陳 清，過靜珺.AIS與VTS的完美結合[J].中國水運，2003(4):32-33.

[8] 國際航標協(xié)會.國際航標協(xié)會助航指南[M].中華人民共和國海事局,譯.4版.北京：人民交通出版社，2003.