國產船舶交通管理系統的適應性應用研究

常小飛 王維圳 石蒙蒙

隨著經濟的高速發展，海上活動亦蓬勃發展，沿海運輸的需求越來越高，水路通航密度越來越大，通航環境日益復雜，造成航運安全問題越來越突出。船舶交通管理系統（以下簡稱VTS）在實施海上交通管理、指揮海上搜救、保護海洋環境等方面發揮了重要的作用。當前海事監管部門應用的大部分VTS存在一些問題，如引進國外的系統存在不適應國內需求，存在管理制度差異性問題、當前整體海事的信息化水平不斷提高，VTS系統難以適應海事整體信息化水平、融合性差等問題，這些都為海事監管帶來許多不便。近幾年來，國家深入實施創新驅動發展戰略，為了解決當前存在的問題，國產型VTS系統的研發呈現快速發展的態勢。經過一段時間的使用，國產的船舶交通管理系統呈現出更好的適應性，更好的符合我國水上交通管理現狀和使用需求，更加適應海事區域聯網和“智慧海事”建設要求。

1船舶交通管理系統簡介

VTS是由一個適任的主管機關實施的，用于改善船舶安全和效率及保護環境的服務系統。在VTS區域內，這種服務應能影響通航并對變化的通航形勢做出反應。VTS系統能實時監控到港的船舶，并且掌握船舶航行動態的準確性也很高，在保障水上交通安全、實現港口合理調度等方面起著千分重要的作用[2]，是水上交通管理的重要措施之一。船舶交通管理系統的功能主要是對轄區附近水域中的船舶進行動態監管、提供信息服務、助航服務和交通組織服務等。

2船舶交通管理系統在國內外的應用

2.1 國外船舶交通管理系統應用情況

VTS的研究工作在國外開展較早，早在1906年美國實現了世界歷史上首次無線電廣播[3]，1948年荷蘭鹿特丹開始進行VTS試驗，1972年美國首先建立用電子計算機自動進行信息處理的舊金山實驗船舶交通系統[4]，大大提高了交通管理工作的效率和水平，標志著第二代船舶交通管理系統的誕生。接著出現了美國、加拿大、日本、法國、蘇聯等國家建設計算機化的船舶交通管理系統的高潮。1977年2月，日本具有雷達數據處理和交通數據處理功能的東京灣VTMS正式投入運行，形成了VTMS自動化高級監視系統的基本格局。到1980年世界上已有約 150個不同規模的船舶交通管理系統，共擁有約300個岸基雷達監視站。這些系統的任務、管理方法和管理對象不完全相同.船舶交通管理系統的規模和設備因地理條件、交通狀況、事故記錄、發展需要、投資效益、歷史背景等的不同而有很大差異。

2.2國內船舶交通管理系統的應用情況

從上世紀八十年代開始，我國從國外引進船舶交通管理系統至2015年，我國建設的VTS工程基本上都是采用的國外VTS系統[2]，受制于關鍵技術和工藝的限制，國產VTS系統的研發緩慢，未能提供成套實用的VTS系統。國外的VTS在國內的使用存在一定的問題如兼容性問題、不滿足國內監管需求問題等。

由于信息源種類、信息交流范圍的不斷擴大，對信息的采集手段、處理方法、傳輸方法、存儲方法和信息的綜合顯示等都提出了越來越高的要求，而計算機網絡技術、多媒體技術和通信技術的發展，對滿足上述要求提供了技術可能。船舶交管系統在功能上，由于船舶交通密度的增加和船速的提高，要求系統能提供更高的信息服務質量和更加智慧的管理方式。在國家的深入實施創新驅動發展戰略下，為了解決VTS適應性的問題，國產型VTS系統的研發快速發展。

3 VTS在國內應用中存在的不適應性問題

3.1存在大量的“信息孤島”，降低了海事部門的監管效率

隨著水上交通運輸量的快速增長，各地海事局與港口、航運等單位的信息化集成與一體化協同運作要求越來越高。在傳統信息化模式下，巨量的數據資源掌握在各個海事職能部門手上，形成了一個個“信息孤島”，無法實現有效的集成和互通共享，傳統巡查、監管模式，無法適應航運發展新形勢和人民群眾的新需求，嚴重制約了各個單位和部門的工作效率。例如，船代公司掌握的船舶預抵信息、港口調度單位掌握的靠泊計劃和船舶裝卸貨情況，以及拖輪公司、引航單位掌握的拖輪和引水員等信息等，海事交管中心難以及時獲得，也無法掌握海事局內部其他部門辦理的船舶簽證、安檢滯留等情況，且無法將其掌握的船舶動態即時通報給其他相關單位及部門。

3.2智慧化水平不高，不能滿足“智慧海事”建設要求

近年來，全國海事部門發揮科技信息化的引領作用，構建智慧海事，有力地服務水上交通安全和經濟社會發展。交通運輸部副部長何建中在廣東海事局調研智慧海事建設時指出，智慧海事建設是智慧交通的具體行動，海事系統應當結合“兩學一做”學習教育，把“做”作為核心要求，把智慧海事建設納入到智慧交通建設中來認真抓落實，扎實做。目前，海事系統正在按照“一個系統，兩個平臺”的總體要求和規劃推進海事信息化建設，多個直屬海事局也針對轄區重點水域開展了VTS區域聯網的論證和實踐。隨著水上交通流量的日益增加，VTS中心值班員的負荷和工作壓力越來越大，對VTS系統的智慧化水平和輔助支持能力的需求也越來越高。然而，由于正在使用的VTS系統缺乏對環境的自適應感知能力，系統對高海況、密集目標環境下的水上目標監測跟蹤能力不足、交通態勢監視手段單一，缺乏對水上交通情況的三維直觀展現手段、交通態勢評估告警缺乏數據自匯聚手段，未與水文氣象、通航環境等有效結合、需要值班員重復錄入系統已經掌握的若干信息，效率不高、受限于技術體制和系統架構，加上接口不開放，難以適應海事區域聯網和“智慧海事”的建設要求。

3.3適應性不強，難以滿足國內海事監管需要

隨著通航船舶數量和種類不斷增加，水上交通安全管理的難度持續加大，信息服務要求也越來越高，系統的綜合信息服務能力需要進一步提升。目前德國的ATLAS、法國的SOFRELOG在國內市場的占有率較高，達百分之80以上。系統設備主要是從國外引進的，建設投資花費大，投入后存在不完全符合我國水上交通管理現狀和使用需求、不符合交管人員操作習慣、維修不及時、維修成本高以及核心關鍵技術及部件受制于人等問題；且由于其系統的封閉性，與我國港口、航運以及海事其他信息系統共享困難，不能有效集成和整合。這些都給海事部門有效的監管提高了難度。

4國產船舶交通管理系統的研究

近幾年，在國家的相關政策支持下，為打破國外壟斷，解決信息有效的集成和互通共享、提高傳統VTS的技術水平，滿足“智慧海事”的監管需求、以及提高信息的安全性等問題，國內的傳統交通管理系統大力發展，已在多個城市投入使用，如連云港、南通、南京、鎮江、鹽城、丹東、三峽、秦皇島和滄州等。在使用過程中，國產VTS表現出的適應性優勢如下：

1. 解決“信息孤島”問題，提高系統集成能力

隨著水上交通運輸的迅速發展，船舶密度急劇增加，發生海上事故的危險也在增大，各地海事局對重點關聯水域VTS系統進行區域聯網的建設需求越來越迫切，希望通過VTS系統聯網建設，可以有效實現VTS數據共享和信息互通，實現對船舶動態的全程監控和無縫管理，減少船舶報告次數，提高海事監管智能化水平和信息服務能力。

國產VTS的快速發展使得系統具有完整的架構設計，且實現了多路雷達、AIS、VHF、CCTV、氣象等各子系統的全部接入，VTS中心數據處理實現各類數據完整融合、流轉、顯示和存儲；系統具備開放的數據接口，能夠通過IALA V-128、IVEF V-145 的VTS 數據交換格式與其他VTS系統交互，能夠通過ITU-R 1371 AIS數據格式與AIS系統、AIS基站交互，能夠通過北斗用戶設備數據要求與北斗設備交互，能夠通過海事信息系統技術規范（V1.0）與海事二級數據中心交互，能夠延伸到各級海事單位和業務部門以及海事巡邏船，能夠與港口、航運相關單位信息系統交互信息，能夠支持電子巡航、海上搜救等業務拓展；系統可向各級海事單位、海事巡邏船等平臺以及港口、航運等相關單位進行拓展，有助于消除大量存在的“信息孤島”問題。

2. 應用智能化的新技術，適應“智慧化”海事監管需求

國產VTS支持虛擬化、云計算架構，提高VTS系統運行的可靠性與縮短故障應急恢復時間。可以按照國內網絡安全要求，提升VTS整體安全防護水平。運用新技術實現交通圖像三維展示，利用web、移動APP，擴展VTS的服務通道，提升服務水平。按照海事監管要求，增加了VTS應急搜救、電子巡航等方面的應用功能。

系統提供的智能信息服務功能，可將航行通告/警告、危險預警信息通過VHF、AIS、北斗、互聯網等多種方式快速發布，大幅提高了系統對外信息服務能力，有助于降低海上交通事故發生概率；系統提供的流程化應急事件處置功能，實現了對各類海事應急事件的流程化便捷操作，提高了對應急事件的處置效率；通過系統建設，可以減輕工作強度，提高工作效率，降低人力、物力消耗，減少監督管理人員和海巡艇的盲目出勤次數，為節約安全管理方面的開支創造了條件；系統與監督管理、值班室、搜救中心等部門有機結合，通過直觀的交通態勢監管和智慧安全信息服務，有助于減輕值班員日常作業壓力，提高海事局轄區水域監管效率，適應“智慧化”海事監管需求。

3. 管理信息系統按需定制，滿足國內海事監管需要

國產VTS均考慮到了國內海事監管的特點與海事信息化現狀，集成了海事數據中心、船舶動態系統、口岸聯檢EDI等多方數據，按照用戶的不同功能需求和使用習慣進行模塊化設計，修改完善及時，軟件迭代升級迅速，比進口VTS更適應國內用戶的需求。

MIS通過船舶數據庫，與交通信息顯示模塊之間實現動態連接，在交通顯示態勢上手動設置可將船舶的交通組織信息如進出轄區、進出報告線、拋起錨、靠離泊、船舶違章等信息自動記錄到MIS數據庫中，在MIS中進行的船舶基本信息修改或交通組織服務，都可以在交通顯示界面上實時更新顯示[7]。多數國產VTS的VTS-MIS已應用于海事日常VTS值班工作，運行穩定可靠，比國外VTS提供的VTS-MIS更適應國內用戶的使用習慣。

5結論

我國現有的VTS系統，基本上采用的是國外VTS技術。由于存在技術壁壘，不同VTS在區域成網和互聯互通及二次開發等方面存在不少障礙。近兩年，在發揮國家鼓勵政策對VTS國產化支撐作用的同時，國產船舶交通管理系統快速發展，在解決“不符合國內需求”的問題和兼容性差的方面體現了優勢，可以更好的符合國情，滿足國內海事部門的監管需求以及更加符合“智慧海事”的建設需要。不過，在整體技術水平上，國外VTS比國內VTS存在一定的優勢。因此在支持國產VTS平穩發展的同時要整合國外先進的技術，以提高國產VTS的整體技術水平。

參考文獻：

[1]林澤強.面向智慧海事的船舶交通管理信息系統框架設計. 碩士學位論文.天津：天津科技大學，2016..

[2]李瑞詳.VTS綜合信息處理與顯示系統的研究：碩士學位論文.大連：大連海事大學，2013.

[3]楊鑫.智能船舶交通管理系統關鍵技術的研究與應用：博士學位論文）.大連：大連海事大學，2012.