內河與封閉性水域立體監管與救助體系研究

非鵬 龔? 周昱城

摘 要：本研究首先分析了內河與封閉水運航運現狀和所面對的問題，分析國內外航運監管新業態新技術，并應用新技術，構建立體監管與救助體系。

關鍵詞：衛星AIS 水下機器人;北斗-AIS終端

中圖分類號：U698? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2020）10-0044-03

中共中央、國務院于2019年9月印發實施了《交通強國建設綱要》，《綱要》中指出，“加強區域綜合交通網絡協調運營與服務技術、城市綜合交通協同管控技術、基于船岸協同的內河航運安全管控與應急搜救技術等研發”[1]。

與此同時，航運經濟進一步快速發展，全國內河航道通航里程12.73萬公里，比上年增加172公里。等級航道里程6.67萬公里，占總里程52.4%，提高0.2個百分點。三級及以上航道里程1.38萬公里，占總里程10.9%，提高0.3個百分點[2]，港口吞吐量和貨運量連續多年穩居世界前列。航運經濟的快速發展對海事監管部門，從業人員都提出了更高的要求。

中華人民共和國海事局履行水上交通安全監督管理、船舶及相關水上設施檢驗和登記，防止船舶污染和航海保障等行政管理和執法職責，并配合海上維權執法行動[3]。海事監管的科學性是保證航運經濟發展的重中之重。

1 背景

我國內河資源較為豐富，具有航運開發價值的主要河流眾多，我國內河航運資源主要分布在長江、珠江及淮河流域。，長江干線的通航能力由于長江口航道的整治工程和三峽工程成功實施大為提升，航道等級也因此大幅度的升級。2017年，長江干線貨物通過量達25億t，三峽船閘通過量達1.38億t。[4]

我國是一個湖泊眾多的國家，湖泊作為封閉性水域，具有易污染難治理，微小型船舶多監管復雜等特點，推進“高原湖泊”旅游和航運融合發展，將極大地促進地方經濟社會發展。進入新時代，堅決貫徹落實習近平生態文明思想和習近平總書記考察云南重要講話精神，如何在保護金山銀山的大前提下發展并監管旅游航運，也是新的挑戰和機遇。

總體來說，航運在綜合交通運輸體系所占的比重小，這是因為我國大量水資源屬于流域的上游，都處在高山峽谷之中，航道等級低，船舶噸位小，沿江缺少中心城市和產業布局，電站建設未充分考慮通航要求，阻斷了航道的連通性，這些制約因素，致使航運難以充分發揮運距遠、噸位大、耗能低的運輸優勢。

重點通航水域在安全風險防控水平與能力上與保障水運平安運行、保證人民群眾安全便捷出行還有不少差距，需要在技術研究、裝備開發、系統集成與能力建設方面開展大量的工作。

2 監管體系建立的必要性

2.1自然條件導致船舶和通信水平發展參差不齊

大量水域通航環境復雜，流域通航里程較長，管理范圍廣，流域內小型船舶數量眾多，分布較廣，內河運輸裝備水平參差不齊，安全防控難度大，安全應急體系與處置能力明顯不足，航運安全防控與應急處置工作壓力較大。而流域內的安全事故時有發生，極大影響了人民生命財產和流域的航運安全。

惡劣的自然條件，使得公用移動網絡和海事甚高頻（VHF）等通信網絡都無法良好地對全流域進行覆蓋，海事監管效率低，無法對航道、通航環境以及船舶進行合理有效的監控。

2.2海事部門配備巡邏艇信息化建設存在不足

海事巡邏艇信息化建設缺乏整體思考，各方面信息難以互通集成，信息交流不暢，限制了搜救服務的及時有效性。部分船舶因服役時間較長，缺乏必備的應急通信設備。海事巡邏艇的對外信息服務能力較弱，未能充分滿足對外服務的需求，只覆蓋了業務所需的系統。

2.3經費不足及高水平人才流失

據統計，國內僅從事瀾滄江航運的注冊船員達到818名，其中，高級船員345名，普通船員473名，而東南亞船員人數更多。其管理和溝通都需要大量的人力和時間成本，但由于客觀原因，海事執法人員收入相較企業較低，造成了大量的人才流失。而且相較于長江流域，瀾滄江航道整體信息化投資不足，新技術應用不到位，海事管理人員巧婦難為無米之炊。

3 立體監管技術發展現狀與趨勢

3.1水面安全監管技術

水面安全監管主要內容之一是通過實時采集內河航道內船舶的位置信息、視頻信息、AIS信號等，對船舶進行遠程監控，對航道交通流進行管控。近年來，隨著水上交通安全監管技術的快速發展，我國建設規模龐大、技術先進的船舶交通管理系統（VTS系統）、視頻監控系統（CCTV系統）、船舶自動識別系統（AIS系統）等裝備設施。

近些年來，衛星AIS系統發展十分迅速，對內河交通的監管效率也在大幅度提升，歐美國家開發了AMS、AST Ltd、Free Port-Eye from a sky等系統。這些系統的共同特點是集成了GPS和衛星信號，通過使用這些信號，聯通內河船舶與岸上監管部門，能夠實現全天候的監管。但是衛星通訊的資費較高，只適用于緊急通訊，例如應急搜救等，不適用于全天候的監管。

為了打破歐美國家對導航系統的壟斷，我國自主研發組網了北斗系統，北斗系統同事具備定位和通信功能，可以通過短報文進行必要的信息交流，在搜救領域有著廣泛應用。北斗系統在內河航運中的應用，不僅是對系統的一種應用檢驗，也為北斗系統在世界范圍內的推廣奠定了基礎。

3.2空中安全監管技術

近年來，隨著無人機技術的快速發展，無人機正在成為空中安全監管的主要技術手段。2015年經國家海洋局批準在寧波開展“寧波海洋災害調查無人機系統”試點項目，并列入了寧波市政府的“三年行動”計劃考核的項目之一。目前，用于海洋災害調查的無人機設備采購已經基本完成，形成了高低搭配的系列無人機監測硬件系統。主要應用于海洋自然災害的監測調查、海洋災害風險源調查與監測、海域海島的定期巡查與管護、海洋環境動態監視監測等方面。

3.3水下安全監管技術

由于海事部門承擔著水上搜救和船舶防污染的職責，因此水下安全監管也是必不可少的。目前，應用在沿海以及內河高等級航道的水下安全監管設備主要是自主潛水器（AUV），包括Kongsberg公司的REMUS系列和HUGIN系列，以及bluefin robotics公司的bluefin系列。自主潛水器中裝備有聲學探測和光電成像設備，能夠實現對海底大范圍、高分辨率的搜尋與掃描，確定遇險目標位置，并提供水下遇險目標的高清晰光學圖像，能夠為救助打撈的決策提供技術支撐。

4 內河與封閉性水域立體監管體系的建立

針對重點通航水域的監管需求，分析高山河流、旅游湖庫區的水面、空中、水下監管與服務手段，建立立體監管體系。監管體系具有以下系統：

4.1衛星AIS系統

AIS系統是工作在VHF頻段上的船舶岸基廣播系統，利用161.075和163.025兩個頻段進行信號的發射與接收。而衛星AIS系統是普通AIS的進階，使用多顆低軌道衛星搭載AIS載荷對報文進行解析，并發送到相應的管理機構，使得管理機構掌握船舶航行動態，對內河與封閉性水域船舶運行情況進行監控。目前AIS載荷并沒有大規模搭載于衛星發射，AIS衛星系統對系統的監控并非實時。衛星接收并存儲AIS報文信息，并根據覆蓋范圍把信息發送給指定基站。

衛星AIS具有以下特點：地理覆蓋范圍廣，可包括全球范圍;可顯示并跟蹤的對象多，所有安裝AIS的船舶及航標都可以在系統中表現;數據內容涵蓋量大，不僅顯示船舶基本信息，還顯示了MMSI碼等;更新頻率高;數據可靠性強;安全性高等。

4.2水下機器人

水下救援與應急打撈前的偵察保障是避免二次事故的不可或缺的重要措施，傳統手段是進行人工偵察或條件不允許時的簡單探測，這對救助打撈的實施是非常不利的，并且人工偵察的危險系數很高，極易發生突發事件，造成生命財產的損失。

海洋中的事故隨著海上運輸和相應的資源開發而急劇增加，例如我國“1124”特大海難和埃及的“薩拉姆98號”海難，造成了巨大的經濟和社會損失，針對此類事故，救助打撈無疑是國家應急保障體系的重要組成部分，承擔著我國海上人命、財產、環境救助等多項重要任務。然而水下環境十分復雜，水下救援與應急打撈存在著巨大的風險，需要具備強大的偵察保障能力以避免救援時二次事故的發生。針對水下救援與應急打撈的偵察保障需求，利用仿生技術研制了靈活機動的小型化檢查作業平臺，其水動力模型與真實的魚類極其相似，降低了偵察裝備引發二次事故的風險;基于多任務的應急環境模擬及演練評估技術開發了通用的任務平臺，可根據實際的任務需求模擬作業環境進行演練評估，為海上救助打撈提供偵察保障服務。

水中仿生機器人，續航能力強、低噪音、環境好，適合在內河及封閉水域中運行。目前通過“智能化水上救助處置機器人暨海參捕撈”，“基于水上應急處置機器人的海底打撈及水下抓取作業”等研究課題的廣泛應用，可根據實際的任務需求，模擬作業環境進行演練評估，應用效果良好。

4.3通信終端

北斗-AIS一體式船載終端主要包括北斗/GNSS模塊、AIS模塊、數據通信主控模塊和顯控終端模塊， 使用數據通信主控模塊以協調北斗模塊與AIS模塊之間的工作，將數據量較大AIS數據進行篩選及智能壓縮，將其中對時效性要求最高的部分數據優先通過北斗系統回傳，同時將北斗/GNSS模塊生成的位置信息輸入AIS模塊，以便AIS系統在其傳統頻段內播發常規AIS數據。

在自主模式下，AIS數據自動地以不同的更新頻率發送，其中，動態信息由航速與航向變化決定，靜態信息和航行狀態信息的數據每6分鐘或者按要求發送，AIS文本信息按要求時間發送。

AIS短消息分為安全相關短消息和二進制短消息。AIS安全相關短消息內容應與航行安全相關，例如看到冰山或浮標不在位。AIS短消息可以對指定目標發送或對區域內所有安裝AIS的船舶廣播。AIS二進制短消息根據國際通用或者區域標準播發，不能無序播發。

值班駕駛員應確保顯示和接收安全信息，并按照要求發送信息。AIS短消息也可廣播海上安全信息。值班駕駛員應當注意特殊的安全相關消息和特殊用戶身份（如AIS-SART設備）的短消息。

無論船舶是在航行還是錨泊，AIS設備應一直保持正常工作。當船長認為AIS的連續操作可能危害船舶安全時可以關閉AIS，并在航海日志中記錄。AIS被關閉后，靜態數據和航次相關信息可保留存儲。重啟后，本船數據將在2分鐘內初始化后發射。在船舶進出港口或者航行于強制報告制的水域，AIS操作應當符合有關要求。

5 總結

當前我國航運還處在發展階段，在發展過程中，應注意新技術新手段的應用，打造符合我國國情的內河與封閉水域立體監管與救助體系。

參考文獻：

[1] 國務院.交通強國建設綱要[Z]，2019.

[2] 交通運輸部.2019年交通運輸行業發展統計公報[Z]，2020.

[3] 中央編辦.中央編辦關于交通運輸部有關職責和機構編制調整的通知[Z]，2013.

[4] 賈大山，紀永波，焦芳芳.抓住新時期發展機遇加快內河航道基礎設施建設[J]，中國水運，2019

基金項目：受云南省重點研發計劃項目《云南省重點通航水域立體監管關鍵技術研究與應用示范》資助，項目號2018IB021