VTS系統(tǒng)信息在邊防錨地勤務(wù)中應(yīng)用的研究

俞春萍

遼寧省邊防總隊(duì)大連灣邊防檢查站，遼寧大連 116113

VTS系統(tǒng)信息在邊防錨地勤務(wù)中應(yīng)用的研究

俞春萍

遼寧省邊防總隊(duì)大連灣邊防檢查站，遼寧大連 116113

海上船舶動(dòng)態(tài)監(jiān)管是邊防勤務(wù)的一項(xiàng)重要任務(wù)。主要是防止危害國(guó)家安全和社會(huì)秩序的敵對(duì)分子、恐怖分子、犯罪分子等潛入潛出；預(yù)防和打擊非法出入境違法犯罪活動(dòng)；防止出入境船舶、人員攜帶危害國(guó)家安全和社會(huì)秩序的違禁物品、武器彈藥等進(jìn)出。勤務(wù)貫穿著國(guó)際航行船舶錨地停靠、碼頭停靠、出、入港全程，情況復(fù)雜，監(jiān)管任務(wù)繁重，特別是錨地停靠期間和航行過(guò)程監(jiān)管難度更大。目前邊防部門(mén)主要依靠視頻監(jiān)控、AIS等信息化手段進(jìn)行監(jiān)管，特別是針對(duì)海港勤務(wù)錨地管控還缺少切實(shí)可行主動(dòng)探測(cè)的技術(shù)手段，這與上級(jí)要求公安信息化“集成融合、深度應(yīng)用、高度共享、全面支撐”的要求有較大差距，本文主要研究如何利用信息化手段解決這個(gè)難題。

VTS系統(tǒng)；AIS系統(tǒng)；雷達(dá)跟蹤數(shù)據(jù)；邊防；船舶動(dòng)態(tài)

1 設(shè)計(jì)思路

海港勤務(wù)中國(guó)際航行船舶動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)信息方法目前主要依靠岸基AIS基站獲取，是被動(dòng)式的獲取方式，對(duì)于其他未安裝AIS設(shè)備的船舶無(wú)法實(shí)現(xiàn)監(jiān)管。筆者針對(duì)大連灣邊防檢查站的當(dāng)前錨地管控的迫切需求，結(jié)合多年來(lái)對(duì)海港勤務(wù)限定區(qū)域管理系統(tǒng)、《國(guó)際航行船舶風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估實(shí)施辦法》、船舶AIS動(dòng)態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)以及海事VTS系統(tǒng)的應(yīng)用和研究，通過(guò)接入附近海域的海事部門(mén)雷達(dá)跟蹤信號(hào)，以及其他外部數(shù)據(jù)（AIS數(shù)據(jù)、GPS導(dǎo)航數(shù)據(jù)、北斗導(dǎo)航數(shù)據(jù)），通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)雷達(dá)跟蹤信號(hào)數(shù)字化，并與AIS、北斗等導(dǎo)航信息在GIS上的融合，并實(shí)現(xiàn)船舶信息與梅沙系統(tǒng)同步，從而，實(shí)現(xiàn)出入境（港）船舶風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)估和重點(diǎn)船舶的錨地監(jiān)管的應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)。系統(tǒng)通過(guò)雷達(dá)跟蹤數(shù)據(jù)、AIS、北斗等數(shù)據(jù)記錄，軟件中通過(guò)定義計(jì)算引擎，實(shí)現(xiàn)對(duì)高風(fēng)險(xiǎn)船舶自動(dòng)鎖定、跟蹤、報(bào)警，通過(guò)保存的歷史記錄數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)單條和多條船舶歷史軌跡和畫(huà)面的快速查詢(xún)和回放，從而實(shí)現(xiàn)主動(dòng)式的邊防勤務(wù)錨地信息的管控。

2 技術(shù)方案

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

筆者設(shè)計(jì)的邊防勤務(wù)錨地信息管理系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

2.2 數(shù)據(jù)接入系統(tǒng)

2.2.1 船舶雷達(dá)跟蹤動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)接入轉(zhuǎn)發(fā)子系統(tǒng)

實(shí)現(xiàn)從大連海事VTS系統(tǒng)接入雷達(dá)跟蹤數(shù)據(jù)等信息，接入內(nèi)容包括：船名、船舶類(lèi)型、呼號(hào)等船舶動(dòng)態(tài)、靜態(tài)以及航行信息。如表1所示。

2.2.2 AIS船舶動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)接收轉(zhuǎn)發(fā)子系統(tǒng)

實(shí)現(xiàn)多數(shù)據(jù)源接入，并可對(duì)多數(shù)據(jù)源進(jìn)行靈活配置與管理；同時(shí)可支持基于多種協(xié)議的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模式。具備的功能包括：1）多線程接收能力：支持多線程接收模式，以同時(shí)接收來(lái)自不同數(shù)據(jù)源的AIS數(shù)據(jù)；2）多數(shù)據(jù)源配置能力：可對(duì)不同數(shù)據(jù)源分別進(jìn)行接收方式的配置和管理；3）支持多協(xié)議轉(zhuǎn)發(fā)能力：支持基于多種協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)，同時(shí)可對(duì)不同數(shù)據(jù)源指定轉(zhuǎn)發(fā)目標(biāo)機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議。

表1

2.3 海量數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)

2.3.1 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與快速查詢(xún)處理子系統(tǒng)

實(shí)現(xiàn)對(duì)歷史雷達(dá)跟蹤數(shù)據(jù)、AIS數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，具有并行處理能力，支持多CPU模式的系統(tǒng)，負(fù)載的分配形式，并行處理的顆粒度、范圍；具有可移植性和可擴(kuò)展性。可移植性指垂直擴(kuò)展和水平擴(kuò)展能力。垂直擴(kuò)展要求新平臺(tái)支持低版本平臺(tái)，數(shù)據(jù)庫(kù)客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器機(jī)制支持集中式管理模式；水平擴(kuò)展要求滿(mǎn)足硬件擴(kuò)展，支持從單CPU模式轉(zhuǎn)換成多CPU并行機(jī)模式；具有并發(fā)控制功能，具有保證查詢(xún)結(jié)果一致性的能力；具有基于空間查詢(xún)及時(shí)間查詢(xún)的雙維度高效查詢(xún)能力。

動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)查詢(xún)引擎可實(shí)現(xiàn)對(duì)雷達(dá)跟蹤數(shù)據(jù)以及AIS實(shí)時(shí)及歷史數(shù)據(jù)的高效查詢(xún)能力。具備如下功能：1）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查詢(xún)：可為松耦合的上層應(yīng)用提供高效實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)查詢(xún)服務(wù)。其他服務(wù)或應(yīng)用可以通過(guò)推送得到實(shí)時(shí)信息，也可以通過(guò)定時(shí)輪詢(xún)的方式獲取實(shí)時(shí)信息；支持關(guān)鍵字搜索功能；具備空間搜索功能。2）歷史數(shù)據(jù)查詢(xún)：支持單艘船舶的歷史軌跡查詢(xún)；支持多艘船舶歷史軌跡查詢(xún)；支持任意區(qū)域內(nèi)的船舶歷史畫(huà)面信息查詢(xún)。

硬件環(huán)境要求：Intel至強(qiáng)E5-2620，標(biāo)配CPU數(shù)量1顆（六核、12線程，最大CPU數(shù)量2顆），內(nèi)存容量4GB（DDR3 1600MHz），最大內(nèi)存容量640GB，標(biāo)配硬盤(pán)容量300GB（最大可拓展到8TB）。磁盤(pán)陣列：平均傳輸率1GB/s，硬盤(pán)轉(zhuǎn)速7200rpm，高速緩存2GB，RAID支持0、1、10、5、6，最大存儲(chǔ)容量24TB，標(biāo)配存儲(chǔ)容量8TB。

2.3.2 集中計(jì)算與多維分析處理子系統(tǒng)

可基于船舶歷史數(shù)據(jù)，結(jié)合港口、碼頭、泊位等GIS信息，對(duì)船舶歷史停靠港口進(jìn)行識(shí)別和計(jì)算，同時(shí)可統(tǒng)計(jì)、計(jì)算船舶在各港口的停靠時(shí)長(zhǎng)。對(duì)于船舶AIS軌跡缺失或狀態(tài)不正確的情況，該子系統(tǒng)可基于船舶位置與港口位置進(jìn)行自動(dòng)計(jì)算和對(duì)比，實(shí)現(xiàn)停靠特征的自動(dòng)識(shí)別。

硬件環(huán)境要求：Intel 至強(qiáng)E5-2620，標(biāo)配CPU數(shù)量1顆（六核、12線程，最大CPU數(shù)量2顆），內(nèi)存容量4GB（DDR3 1600MHz），最大內(nèi)存容量640GB，標(biāo)配硬盤(pán)容量300GB（最大可拓展到8TB）。

2.4 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估系統(tǒng)

風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估系統(tǒng)是根據(jù)ISPS規(guī)則，對(duì)進(jìn)入或納入邊防限定區(qū)域的對(duì)象，包括：轄區(qū)內(nèi)國(guó)際航行船舶、港口碼頭、各口岸經(jīng)營(yíng)單位及人員進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)源辨識(shí)、風(fēng)險(xiǎn)參數(shù)評(píng)估、風(fēng)險(xiǎn)值計(jì)算等，同時(shí)根據(jù)不同風(fēng)險(xiǎn)值，提示采取相應(yīng)降低風(fēng)險(xiǎn)值措施。主要功能如下。

2.4.1 基礎(chǔ)信息管理

建立一套符合大連灣邊檢站業(yè)務(wù)需求的專(zhuān)業(yè)代碼體系，且滿(mǎn)足與梅沙系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換基礎(chǔ)代碼信息要保持一致性和唯一性。包括：邊檢站代碼（口岸代碼）、港口碼頭代碼、泊位代碼、國(guó)家地區(qū)代碼、洲代碼、MID代碼、交通工具類(lèi)別代碼、人員類(lèi)別代碼、簽注代碼、簽證種類(lèi)代碼、及證件種類(lèi)代碼等

2.4.2 潛在安全威脅事件列表管理

詳細(xì)分析預(yù)判海港勤務(wù)中針對(duì)港口碼頭、國(guó)際航行船舶潛在的安全威脅事件，并做列表記錄。事件記錄轉(zhuǎn)為數(shù)據(jù)項(xiàng)包括如下內(nèi)容：事件id，系統(tǒng)自動(dòng)增加、事件代碼、特定環(huán)境、事件制造者、傷害、破壞目標(biāo)、傷害、破壞方式、可能造成的后果、涉及關(guān)鍵因素等。

2.4.3 風(fēng)險(xiǎn)因素指標(biāo)管理

根據(jù)海港碼頭執(zhí)勤現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，邊檢站需要提前做好風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估基礎(chǔ)性工作，包括風(fēng)險(xiǎn)源辨識(shí)、風(fēng)險(xiǎn)參數(shù)設(shè)定以及確定勤務(wù)過(guò)程中潛在的安全威脅事件。

1）港口碼頭風(fēng)險(xiǎn)因素指標(biāo)管理。

包括港口碼頭風(fēng)險(xiǎn)源、執(zhí)勤場(chǎng)地、重要場(chǎng)所、港口企業(yè)是否符合ISPS規(guī)則，保安力量、支援力量各種預(yù)案等。

2）國(guó)際船舶風(fēng)險(xiǎn)因素指標(biāo)管理。

包括在港國(guó)際船舶、海上（錨地）國(guó)際船舶兩大類(lèi)。因素指標(biāo)取決于船舶國(guó)籍、類(lèi)型、船員、旅客國(guó)籍地區(qū)、載運(yùn)貨物、前往（來(lái)自）國(guó)等。

3）自然風(fēng)險(xiǎn)因素指標(biāo)管理。

屬于特定環(huán)境因素，因素指標(biāo)主要包括以下幾類(lèi)：雨、雪、冰雹、風(fēng)、潮、沙塵等。

4）口岸經(jīng)營(yíng)單位風(fēng)險(xiǎn)因素指標(biāo)管理。

屬于特定環(huán)境因素，因素指標(biāo)主要?dú)w納為如下幾類(lèi)：口岸經(jīng)營(yíng)單位類(lèi)型、人員數(shù)量、誠(chéng)信等級(jí)等。

5）安全威脅事件后果評(píng)價(jià)的衡量指標(biāo)管理（C）。

6）評(píng)價(jià)可能性的衡量指標(biāo)管理（P）。

隸屬于可能性因素，因素指標(biāo)主要包括如下幾類(lèi)：安全威脅事件的可信度（R）、目標(biāo)的出現(xiàn)或暴露的頻率（F）、目標(biāo)的可接近性（A）、安防體系的完善性（S）、目標(biāo)的承受能力（W）五方面。

2.4.4 安全威脅事件規(guī)則計(jì)算引擎

通過(guò)使用安全威脅事件規(guī)則計(jì)算引擎降低實(shí)現(xiàn)復(fù)雜業(yè)務(wù)邏輯組件的復(fù)雜性，降低應(yīng)用程序的維護(hù)和可擴(kuò)展性成本，可實(shí)現(xiàn)：分離系統(tǒng)決策者的決策邏輯和應(yīng)用開(kāi)發(fā)者的技術(shù)決策；能有效的提高實(shí)現(xiàn)復(fù)雜邏輯的代碼的可維護(hù)性；支持規(guī)則的次序和規(guī)則沖突檢驗(yàn)；支持簡(jiǎn)單腳本語(yǔ)言的規(guī)則實(shí)現(xiàn)；支持通用開(kāi)發(fā)語(yǔ)言的嵌入開(kāi)發(fā)；安全威脅事件規(guī)則計(jì)算引擎可支持安全威脅事件評(píng)估預(yù)警的規(guī)則管理，規(guī)則環(huán)境管理、和規(guī)則庫(kù)管理，可基于多種策略觸發(fā)規(guī)則執(zhí)行。

2.4.5 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估值計(jì)算引擎

該軟件根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估機(jī)制，基于船舶、港口、航次、公司等多個(gè)主體參數(shù)實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估各類(lèi)安全威脅事件發(fā)生可能性和后果關(guān)鍵指標(biāo)的取值與風(fēng)險(xiǎn)值計(jì)算。可支持關(guān)鍵指標(biāo)的靈活定義與模型轉(zhuǎn)換能力；可支持指標(biāo)計(jì)算源數(shù)據(jù)的定義與管理；可支持關(guān)鍵指標(biāo)的分層計(jì)算模型；具備關(guān)鍵指標(biāo)批量計(jì)算的能力。最后根據(jù)定義的降低風(fēng)險(xiǎn)執(zhí)勤措施列表自動(dòng)提出建議采取執(zhí)勤方式。

2.4.6 評(píng)估流程

流程描述：

1）進(jìn)入網(wǎng)上船舶報(bào)檢接口，導(dǎo)入報(bào)檢船舶信息。

隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，萬(wàn)物皆媒，全息傳播的智媒體時(shí)代已經(jīng)到來(lái)，我們必須強(qiáng)化戰(zhàn)略意識(shí)和危機(jī)意識(shí)，加強(qiáng)法制建設(shè)和科技攻關(guān)，深化文化體制改革，牢牢掌握馬克思主義的領(lǐng)導(dǎo)權(quán)話語(yǔ)權(quán)，努力增強(qiáng)新聞傳播特別是網(wǎng)絡(luò)傳播信息安全的責(zé)任感，加強(qiáng)中國(guó)哲學(xué)社會(huì)科學(xué)話語(yǔ)體系建設(shè)和構(gòu)建意識(shí)形態(tài)安全防御體系，創(chuàng)新講好中國(guó)故事，為構(gòu)建人類(lèi)命運(yùn)共同體提供正確的精神指引。

2）驗(yàn)證報(bào)檢船舶信息是否合法，如果合法則導(dǎo)入成功。

3）選擇待評(píng)估船舶，系統(tǒng)驗(yàn)證所選數(shù)據(jù)是否完善。

4）參考評(píng)估幫助，進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估系數(shù)設(shè)定。

5）根據(jù)船舶報(bào)檢信息及事件規(guī)則配置，系統(tǒng)自動(dòng)生成風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估報(bào)告。

打開(kāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估歷史，選擇已評(píng)估船舶，進(jìn)行評(píng)估報(bào)告查看或二次風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

2.5 應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)

這部分是筆者設(shè)計(jì)理念的最核心的部分，也是整個(gè)錨地信息管理系統(tǒng)的核心，具備如下功能模塊。

2.5.1 高風(fēng)險(xiǎn)值船舶跟蹤模塊

該模塊實(shí)現(xiàn)高風(fēng)險(xiǎn)值船舶的分類(lèi)管理與行為跟蹤。主要功能包括：支持用戶(hù)隨時(shí)創(chuàng)建、修改或刪除不同級(jí)別的分類(lèi)；支持指定高風(fēng)險(xiǎn)值船舶進(jìn)行自動(dòng)定位；支持高風(fēng)險(xiǎn)值船舶航行軌跡、停靠狀態(tài)的查詢(xún)與分析；支持分類(lèi)及船舶的備注管理。

2.5.2 錨地信息管理模塊

對(duì)轄區(qū)錨地或自定義區(qū)域通過(guò)劃定敏感區(qū)域設(shè)置，實(shí)現(xiàn)對(duì)船舶進(jìn)入或者離開(kāi)劃定的敏感區(qū)域進(jìn)行預(yù)警提示，并支持多級(jí)預(yù)警處理。將預(yù)警船舶添加列表中，并顯示其基本的特征信息。

2.5.3 港口基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理模塊

通過(guò)網(wǎng)上報(bào)檢或手工添加，收集存儲(chǔ)世界各地港口的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；港口數(shù)據(jù)應(yīng)包含經(jīng)緯度、所屬?lài)?guó)家等基礎(chǔ)信息；主要港口應(yīng)包含偷渡管理相關(guān)規(guī)定的描述信息；主要港口應(yīng)包含碼頭、泊位信息。

2.5.4 GIS平臺(tái)顯示模塊

基于GIS系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)多元數(shù)據(jù)的展現(xiàn)于播放，主要包括：港口標(biāo)注與顯示，船舶動(dòng)態(tài)顯示與播放，多邊形、巨型、圓形等自定義區(qū)域的標(biāo)繪與顯示等；具備數(shù)據(jù)分層管理能力，并具有數(shù)據(jù)顯示的擴(kuò)展性；可對(duì)外提供靈活的數(shù)據(jù)接口，根據(jù)不同類(lèi)型的數(shù)據(jù)特征實(shí)現(xiàn)多形態(tài)的數(shù)據(jù)展現(xiàn)。具備衛(wèi)星地圖的接入功能。支持不同衛(wèi)星地圖與其他類(lèi)型地圖的動(dòng)態(tài)切換。

3 系統(tǒng)部署

筆者根據(jù)單位實(shí)際以及系統(tǒng)內(nèi)網(wǎng)（公安網(wǎng)）、業(yè)務(wù)網(wǎng)（梅沙網(wǎng)）的實(shí)際應(yīng)用環(huán)境，設(shè)計(jì)將海港勤務(wù)錨地信息管理系統(tǒng)部署如圖3。

基于圖3的說(shuō)明如下。

1）系統(tǒng)架構(gòu)要求：采用C/S結(jié)構(gòu)，服務(wù)器操作系統(tǒng)為紅旗linux。

2）網(wǎng)絡(luò)環(huán)境要求：核心系統(tǒng)運(yùn)行于“梅沙”網(wǎng)絡(luò)內(nèi)。

3）國(guó)家海事局（AIS數(shù)據(jù)、雷達(dá)跟蹤數(shù)據(jù)、北斗導(dǎo)航數(shù)據(jù)）通過(guò)網(wǎng)閘擺渡到內(nèi)網(wǎng)。

4）其他第三方數(shù)據(jù)（AIS數(shù)據(jù)、雷達(dá)跟蹤數(shù)據(jù)、北斗導(dǎo)航數(shù)據(jù)及GPS等數(shù)據(jù)）通過(guò)網(wǎng)閘擺渡到內(nèi)網(wǎng)。

5）充分利用現(xiàn)有錨地雷達(dá)基站，雷達(dá)基站數(shù)據(jù)通過(guò)模/數(shù)轉(zhuǎn)換進(jìn)入內(nèi)網(wǎng)，并實(shí)現(xiàn)與AIS、北斗等導(dǎo)航信息在GIS上的融合。

6）內(nèi)網(wǎng)內(nèi)部署前置服務(wù)器，緩存外部的擺渡數(shù)據(jù)，最終實(shí)現(xiàn)各類(lèi)信息實(shí)現(xiàn)與梅沙系統(tǒng)信息同步。

7）內(nèi)網(wǎng)與“梅沙”網(wǎng)之間通過(guò)專(zhuān)用的VPN網(wǎng)閘設(shè)備相連，實(shí)現(xiàn)內(nèi)網(wǎng)數(shù)據(jù)到梅沙網(wǎng)的單向流入。

8）AIS、北斗、雷達(dá)跟蹤數(shù)據(jù)保存期限至少兩年以上。

9）實(shí)現(xiàn)非法船舶自動(dòng)鎖定、跟蹤、報(bào)警。

10）實(shí)現(xiàn)單條和多條歷史數(shù)據(jù)（軌跡和畫(huà)面）的快速查詢(xún)。

4 前景分析

筆者認(rèn)為該系統(tǒng)包含的內(nèi)容確實(shí)很多，部署也比較復(fù)雜，但系統(tǒng)建成后，可以徹底實(shí)現(xiàn)邊防海港勤務(wù)中主動(dòng)式錨地管控模式，將會(huì)大大提高邊防對(duì)轄區(qū)錨地的管控力度，有效防范非法搭靠外輪、走私、偷渡等違法活動(dòng)，查控違法船只，對(duì)遏制內(nèi)潛外逃，走私販毒等嚴(yán)重犯罪有著強(qiáng)大的震懾力，對(duì)服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展，保障人民安居樂(lè)業(yè)起著巨大的作用。系統(tǒng)推廣部署并與邊防一體化平臺(tái)的融合，可以實(shí)現(xiàn)各單位間信息的共享，對(duì)統(tǒng)一部署跨海域打擊違法犯罪意義重大。

筆者水平有限，不當(dāng)之處多請(qǐng)多多批評(píng)指正。

[1]大連海事VTS系統(tǒng)用戶(hù)指南.

[2]國(guó)際船舶和港口設(shè)施保安規(guī)則(International Ship and Port Facility Security Code，簡(jiǎn)稱(chēng)：ISPS Code或ISPS規(guī)則).

TP3

A

1674-6708（2015）143-0108-04

俞春萍，本科，專(zhuān)業(yè)技術(shù)八級(jí)工程師，武警上校警銜，研究方向：網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫(kù)、傳感器