船聯(lián)網(wǎng)：智慧航運(yùn)底層邏輯

本刊記者 王思佳

船聯(lián)網(wǎng)為船舶與航運(yùn)領(lǐng)域的發(fā)展指明了一個(gè)全新方向。

日前發(fā)布的《國家綜合立體交通網(wǎng)規(guī)劃綱要》（以下簡稱《綱要》）提出，到2035年基本建成便捷順暢、經(jīng)濟(jì)高效、綠色集約、智能先進(jìn)、安全可靠的現(xiàn)代化高質(zhì)量國家綜合立體交通網(wǎng)；到本世紀(jì)中葉，全面建成現(xiàn)代化高質(zhì)量國家綜合立體交通網(wǎng)。明確要健全關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施安全保護(hù)體系，提升車聯(lián)網(wǎng)、船聯(lián)網(wǎng)等重要融合基礎(chǔ)設(shè)施安全保障能力，加強(qiáng)交通信息系統(tǒng)安全防護(hù)，加強(qiáng)關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新力度，提升自主可控能力。那么，船聯(lián)網(wǎng)到底是什么？目前國內(nèi)外的船聯(lián)網(wǎng)研究發(fā)展進(jìn)展如何？適合我國的船聯(lián)網(wǎng)是怎樣的？

船聯(lián)網(wǎng)為何物？

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用極大影響了現(xiàn)代交通行業(yè)的發(fā)展格局，其在陸地交通領(lǐng)域的應(yīng)用，助力了車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展。2014年前后，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)延伸至傳統(tǒng)的船舶與航運(yùn)領(lǐng)域，孕育催生了具有一定創(chuàng)造性和探索性的全新概念——船聯(lián)網(wǎng)。顧名思義，船聯(lián)網(wǎng)就是通過網(wǎng)絡(luò)將船舶都聯(lián)起來。這個(gè)概念為船舶與航運(yùn)領(lǐng)域的發(fā)展指明了一個(gè)全新方向。

中國工程院院士、合肥工業(yè)大學(xué)管理學(xué)院教授楊善林曾表示：“互聯(lián)網(wǎng)與大數(shù)據(jù)發(fā)展到今天，已經(jīng)成為一種非常重要的戰(zhàn)略性引導(dǎo)資源。這種資源全面融入到經(jīng)濟(jì)社會(huì)系統(tǒng)運(yùn)行的全過程，廣泛滲透到生產(chǎn)生活的各個(gè)方面，促進(jìn)線上線下資源的融合與重構(gòu)，從而推動(dòng)生產(chǎn)和生活方式變革?！彼\(yùn)業(yè)也不例外，互聯(lián)網(wǎng)與大數(shù)據(jù)的應(yīng)用將使智慧水運(yùn)成為行業(yè)未來發(fā)展方向。想要發(fā)展智慧水運(yùn)，首先需要將水路運(yùn)輸?shù)闹饕d體船舶連接起來，建立船聯(lián)網(wǎng)，然后再將船聯(lián)網(wǎng)拓展成船岸協(xié)同，如此以來，大數(shù)據(jù)將通過這種無縫覆蓋的多維度的感知獲取，形成通過數(shù)據(jù)的匯聚、辨識(shí)、關(guān)聯(lián)，形成對物流有價(jià)值的物流大數(shù)據(jù)。顯然，船聯(lián)網(wǎng)是打造智慧水運(yùn)的關(guān)鍵步驟。

對于“船聯(lián)網(wǎng)”的理解和定義，目前在國內(nèi)外并未形成統(tǒng)一。據(jù)公開資料顯示，國內(nèi)學(xué)者、機(jī)構(gòu)一般將“船聯(lián)網(wǎng)”譯作“Internet of ships”“Internet of vessels”，在定義上偏重三方面：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、多種航運(yùn)要素（船舶及貨物、船載設(shè)施、岸基設(shè)施、航路設(shè)施、環(huán)境信息及相關(guān)人員）及（內(nèi)河）智能航運(yùn)信息綜合服務(wù)。例如，上海海事大學(xué)的研究人員將船聯(lián)網(wǎng)界定為：基于航運(yùn)管理精細(xì)化、行業(yè)服務(wù)全面化、出行體驗(yàn)人性化的目的，以企業(yè)、船民、船舶、貨物為對象，覆蓋航道、船閘、橋梁、港口和碼頭，融合物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)，以數(shù)據(jù)為中心，實(shí)現(xiàn)人船互聯(lián)、船船互聯(lián)、船貨互聯(lián)及船岸互聯(lián)的內(nèi)河智能航運(yùn)信息綜合服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，該解釋被百度百科等平臺(tái)采用；尚普咨詢行業(yè)分析師則認(rèn)為，船聯(lián)網(wǎng)是通過網(wǎng)絡(luò)把船舶都聯(lián)起來，基于實(shí)現(xiàn)航運(yùn)治理精細(xì)化、行業(yè)服務(wù)全面化、出行體驗(yàn)人性化的目標(biāo)，融合了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能航運(yùn)信息服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)。而且我國船聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)階段的發(fā)展具有一定的中國特色，在技術(shù)上強(qiáng)調(diào)了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的行業(yè)應(yīng)用；在示范應(yīng)用及實(shí)踐層面又繼承了歐洲RIS所提及的“內(nèi)河航運(yùn)信息服務(wù)”，從而體現(xiàn)了其智能航運(yùn)、智能海事的特點(diǎn)。但由于船聯(lián)網(wǎng)涉及信息標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、信息安全保障、船舶電子身份認(rèn)證、航運(yùn)信息資源共享等多個(gè)細(xì)分領(lǐng)域。

而國外相關(guān)機(jī)構(gòu)更多使用“Connected shipping”“Connected ships”“Connected vessels”，強(qiáng)調(diào)“智能船舶”的概念，側(cè)重各種信息和通信技術(shù)（ICT）對航運(yùn)信息的互聯(lián)互通作用以及在航運(yùn)海事信息服務(wù)領(lǐng)域的應(yīng)用。例如，歐盟提出了構(gòu)建統(tǒng)一的內(nèi)河航運(yùn)綜合信息服務(wù)系統(tǒng)（簡稱 RIS 系統(tǒng)）；我國也開展了“長三角航道網(wǎng)及京杭運(yùn)河水系智能航運(yùn)信息服務(wù)（船聯(lián)網(wǎng)）應(yīng)用示范工程”等。因此，在新一代信息和通信技術(shù)——物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)蓬勃發(fā)展的背景下，船聯(lián)網(wǎng)作為其智能交通行業(yè)應(yīng)用的重要方向之一，將可以利用物聯(lián)網(wǎng)的傳感、定位、標(biāo)識(shí)、跟蹤、導(dǎo)航等多種手段，實(shí)現(xiàn)航運(yùn)海事的精細(xì)化管理，并向信息化、網(wǎng)絡(luò)化、綠色化、智能化趨勢發(fā)展。

有行業(yè)專家表示，船聯(lián)網(wǎng)的概念具備技術(shù)融合性、要素載體多樣性以及服務(wù)功能集成化的特點(diǎn)。技術(shù)融合性，雖然“船聯(lián)網(wǎng)”更多地強(qiáng)調(diào)了新一代ICT技術(shù)－物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，但也包括與其它信息通信技術(shù)的融合應(yīng)用；要素載體多樣性，船聯(lián)網(wǎng)的要素具有多樣化特點(diǎn)，其中，船舶、貨物及船載設(shè)施本身的自動(dòng)化、信息化水平將對船聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展產(chǎn)生重要影響，這在一定程度上也體現(xiàn)了“智能船舶”的發(fā)展方向；服務(wù)功能集成化，船聯(lián)網(wǎng)的最終目的在于實(shí)現(xiàn)各種航運(yùn)要素載體信息的有效傳輸、互聯(lián)互通（共享），從而達(dá)到智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理等集成服務(wù)的功能。

國外船聯(lián)網(wǎng)發(fā)展?fàn)顩r

為促進(jìn)航運(yùn)綠色發(fā)展，確保航運(yùn)安全并實(shí)現(xiàn)高效管理，國內(nèi)外均已啟動(dòng)了針對智能航運(yùn)系統(tǒng)的相關(guān)研究。近幾年，隨著ICT技術(shù)的不斷發(fā)展，各國對于船聯(lián)網(wǎng)的研究已經(jīng)逐步從概念研究階段過渡到船聯(lián)網(wǎng)體系研究、示范工程、產(chǎn)品開發(fā)等階段。

最早啟動(dòng)智能航運(yùn)系統(tǒng)研究的是歐洲。2006年，歐盟啟動(dòng)了內(nèi)河航運(yùn)綜合信息服務(wù)系統(tǒng)RIS（River Information System）示范工程，該系統(tǒng)通過建設(shè)與完善船舶跟蹤與追蹤系統(tǒng)、電子報(bào)文系統(tǒng)、內(nèi)河電子江圖及顯示系統(tǒng)等航運(yùn)基礎(chǔ)設(shè)施,將先進(jìn)的信息技術(shù)、通信技術(shù)、電子控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)處理技術(shù)等集成應(yīng)用于傳統(tǒng)的內(nèi)河航運(yùn)體系，通過異構(gòu)系統(tǒng)的互聯(lián)互通、資源共享，實(shí)現(xiàn)海量航運(yùn)信息的采集、傳輸和處理，建立起大范圍內(nèi)協(xié)同、實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、高效的內(nèi)河航運(yùn)信息服務(wù)綜合系統(tǒng)。之后，歐洲各國紛紛建立起本國的綜合信息服務(wù)系統(tǒng)，一同形成了覆蓋萊茵河與多瑙河流域的泛歐內(nèi)河航運(yùn)綜合信息服務(wù)系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要包括交通信息、航道信息、交通監(jiān)管、應(yīng)急救援、運(yùn)輸物流信息、只發(fā)信息、統(tǒng)計(jì)信息和規(guī)費(fèi)征稽等八大服務(wù)功能領(lǐng)域，，實(shí)現(xiàn)了泛歐內(nèi)河航運(yùn)交通運(yùn)輸?shù)母咝?、安全、環(huán)保。該系統(tǒng)的成功為內(nèi)河航運(yùn)現(xiàn)代化、信息化發(fā)展樹立了典范，為內(nèi)河航運(yùn)信息化發(fā)展未來趨勢開辟了新道路，在當(dāng)時(shí)便引起了全球范圍的高度關(guān)注。

2010年，歐盟啟動(dòng)了蒙娜麗莎工程（MONALISA工程），它立足于國際海事組織（IMO）提出的e-Navigation概念基本架構(gòu)，采集、融合、交換、展示和分析包括航道信息、港口信息、船舶船員信息、航運(yùn)管理信息、水上安全信息貨物及航運(yùn)市場信息、公共服務(wù)信息等在內(nèi)的所有信息，并按照不同的用戶業(yè)務(wù)需求提供數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)信息的無縫共享。

2011年，韓國電子通信研究院（ETRI）和韓國現(xiàn)代重工共同研發(fā)了船舶通信技術(shù)——船域網(wǎng)（SAN，Ship Area Network）。利用該技術(shù)不僅能夠?qū)Πl(fā)動(dòng)機(jī)等船內(nèi)部各種航海裝置的狀態(tài)進(jìn)行綜合管理，還可以使海運(yùn)公司實(shí)現(xiàn)在陸地上對船舶的實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控，以及進(jìn)行軟件升級等設(shè)備維護(hù)，大幅減少航運(yùn)管理的費(fèi)用。船舶在航行過程中一旦出現(xiàn)航海裝置的異常報(bào)告，海運(yùn)公司就能及時(shí)確認(rèn)船只狀態(tài)，并進(jìn)行修理維護(hù)，有效降低了維修成本。目前，該技術(shù)已被成功應(yīng)用到全球集裝箱航運(yùn)巨頭丹麥A.P.穆勒－馬士基集團(tuán)的船上。

除了基于船舶本身的智能化管理外，韓國還積極在通信和航海服務(wù)領(lǐng)域通過IT融合創(chuàng)造更多的附加值。2014年5月，韓國大宇造船與海洋工程公司（DSME）與移動(dòng)運(yùn)營商電訊（SKT）簽署合作協(xié)議，聯(lián)手研發(fā)以信息和通信技術(shù)為基礎(chǔ)的“智能船”。新一代智能船將配備全球電信網(wǎng)絡(luò)的導(dǎo)航和監(jiān)控系統(tǒng)，而所有船上的服務(wù)將被融合到一個(gè)單一網(wǎng)絡(luò)，其主要任務(wù)是建立一個(gè)多鏈接船舶監(jiān)控系統(tǒng)，進(jìn)行自動(dòng)化和無人化服務(wù)。

2012年，瑞典網(wǎng)絡(luò)巨頭瑞典愛立信通信公司與馬士基集團(tuán)旗下的馬士基航運(yùn)公司達(dá)成一項(xiàng)戰(zhàn)略合作協(xié)議,愛立信為馬士基船隊(duì)近400艘船舶提供海上通信無線網(wǎng)絡(luò)解決方案，包括船隊(duì)（集裝箱船）端到端集成技術(shù)，并部署移動(dòng)和衛(wèi)星通信設(shè)備。愛立信的VSAT解決方案將把移動(dòng)連接性延展到整支船隊(duì)，從而提供新的通信方式，提高效率和可靠性，同時(shí)降低成本。該解決方案還為實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程通信鋪平道路，在更大范圍內(nèi)獲取信息，從而提高船舶的日常運(yùn)行效率以及整個(gè)船隊(duì)的溝通效率蘋2020年3月，愛立信與馬士基航運(yùn)公司再度聯(lián)手，通過物聯(lián)網(wǎng)將馬士基海上船隊(duì)三分之二的船舶連接了起來。據(jù)了解，愛立信花費(fèi)了四年時(shí)間才連線成功。愛立信建立了一個(gè)浮動(dòng)DSM網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)可以跟蹤單個(gè)貨物負(fù)載并向馬士基航運(yùn)公司客戶提供實(shí)時(shí)信息。未來，兩家公司還試圖通過利用已經(jīng)在陸地上實(shí)施的IoT技術(shù)使航運(yùn)業(yè)進(jìn)入智能時(shí)代。

作為聯(lián)合國專門負(fù)責(zé)海上航行安全和防止船舶造成海洋污染的專門機(jī)構(gòu)國際海事組織（IMO）也較早開啟了促進(jìn)航運(yùn)海事信息化技術(shù)新發(fā)展的相關(guān)研究。2006年，IMO便提出了一個(gè)航海技術(shù)的新概念—“電子航?！?E-NAVIGATION)概念，該項(xiàng)戰(zhàn)略計(jì)劃的主要功能就是強(qiáng)調(diào)通過電子信息方式，整合現(xiàn)有的和新的導(dǎo)航設(shè)備，特別是電子設(shè)備，在船上和岸上收集、綜合和顯示海事信息，實(shí)現(xiàn)船-船、船-岸和岸-岸之間信息的相互溝通，以達(dá)到實(shí)現(xiàn)船舶安全、經(jīng)濟(jì)航行和環(huán)境保護(hù)的最終目標(biāo)。目前，芬蘭、日本等國家都采取了相應(yīng)的措施及實(shí)踐活動(dòng)。例如，芬蘭的COAST WATCH系統(tǒng)將AIS、VTS、CCTV等導(dǎo)航設(shè)備整合到一個(gè)統(tǒng)一的平臺(tái)，構(gòu)建了國家水上交通管理平臺(tái)；日本的電子航海支持系統(tǒng)（ENSS）以AIS、ECDIS 為基礎(chǔ)建立，通過AIS持續(xù)將動(dòng)態(tài)信息發(fā)送到船舶。

我國船聯(lián)網(wǎng)發(fā)展?fàn)顩r

相較于其他國家和地區(qū)，我國的船聯(lián)網(wǎng)發(fā)展起步較晚。“十一五”期間，我國開始大力加強(qiáng)內(nèi)河水域航道整治與建設(shè)，全國各地水運(yùn)管理信息服務(wù)建設(shè)取得顯著成效。信息服務(wù)應(yīng)用范圍覆蓋船舶簽證、船舶助航、船舶交通管理、航運(yùn)管理、航運(yùn)信息服務(wù)、水上安全監(jiān)控、應(yīng)急救援支持等業(yè)務(wù)領(lǐng)域。長三角等內(nèi)河航運(yùn)發(fā)達(dá)地區(qū)已部分建成了基于船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)（AIS）、全球定位系統(tǒng)（GPS）、射頻識(shí)別（RFID）等技術(shù)的內(nèi)河船舶信息管理系統(tǒng)，并取得了一定的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。2015年前后，我國成功打造了國內(nèi)首個(gè)智慧水運(yùn)物流平臺(tái)。為實(shí)現(xiàn)船與船、船與航道間互聯(lián)互通，平臺(tái)在全國沿海、長江、大運(yùn)河等航線，每隔20至30公里，岸邊都安裝有AIS（船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)）基站，并配置了我國自主研發(fā)的北斗船聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，用于實(shí)時(shí)接收船舶的位置、狀態(tài)、速度、時(shí)間、方向和運(yùn)行軌跡等信息，船上的各類數(shù)據(jù)通過傳感器實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)采集并匯聚到云端的大數(shù)據(jù)中心后便形成了“船聯(lián)網(wǎng)”。

據(jù)了解，平臺(tái)接收到信息后可為船舶提供不同水域的氣象、水文、通航、事故預(yù)警信息及電子導(dǎo)航等服務(wù)。航運(yùn)部門可通過SDVR船載視頻監(jiān)控系統(tǒng)，在線視頻監(jiān)控及遠(yuǎn)程指揮船舶，避免因船舶錯(cuò)報(bào)、不報(bào)船位而影響通行效率，提升了港航管理部門監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)提取和處理能力。在突發(fā)狀況下，船上的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備將主動(dòng)連接指揮中心，向指揮中心傳輸視頻信號并提供船舶位置，幫助搜救隊(duì)快速找到目標(biāo)。在救援工作展開的同時(shí)，系統(tǒng)會(huì)在第一時(shí)間對事故區(qū)域其他船舶進(jìn)行有效引導(dǎo)，預(yù)防航道出現(xiàn)堵塞，全方位保障航運(yùn)安全，提高水上運(yùn)輸效率。此外，“船聯(lián)網(wǎng)”系統(tǒng)還能實(shí)時(shí)跟蹤顯示船舶的船期、預(yù)配艙單、進(jìn)出計(jì)劃及船東信息，中國物流與采購聯(lián)合會(huì)就是通過“船聯(lián)網(wǎng)”來了解大宗商品交易市場流通情況，動(dòng)態(tài)分析經(jīng)濟(jì)活躍度的變化?！按?lián)網(wǎng)”通過融合應(yīng)用信息通信技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，為水上物流提供全方位的信息服務(wù)，促進(jìn)物流各環(huán)節(jié)信息公開透明。消除因水上物流信息不對稱、定位模糊等問題造成的物流效率低下、成本高問題，為船舶安全與航運(yùn)暢通提供保障，也有利于降低運(yùn)輸能源消蘋和污染排放。

盡管我國“船聯(lián)網(wǎng)”已初見成效，但與《綱要》所要求的船聯(lián)網(wǎng)還存在一定距離。長期從事智慧航道、智慧海事等總體設(shè)計(jì)工作的中國電子科技集團(tuán)公司高級工程師吳紅光曾表示：“相比于完善配套設(shè)施撐起的公路運(yùn)輸體系，內(nèi)河航運(yùn)存在著明顯的安全管理痛點(diǎn)，水路導(dǎo)航技術(shù)落后：大家常用的百度、高德等地圖軟件，都不支持水路航運(yùn)信息，這也間接導(dǎo)致了水路導(dǎo)航的缺乏。內(nèi)河航道‘天生缺陷’：內(nèi)河河面較窄，橋梁眾多，貨運(yùn)船舶行駛通過，占用的河面面積較大，在觸碰河岸、橋身等方面存在著較大安全隱患。船舶智能化水平低：內(nèi)河船舶大部分無雷達(dá)、無導(dǎo)航，也鮮見智能駕駛技術(shù)應(yīng)用，整體信息化水平低，船舶依靠自身能力躲避障礙，規(guī)避安全風(fēng)險(xiǎn)的能力差。不過，目前內(nèi)河船舶都強(qiáng)制安裝了自動(dòng)上傳定位數(shù)據(jù)的AIS終端，船舶之間能夠做到位置共享，這一點(diǎn)優(yōu)于公路，是‘船聯(lián)網(wǎng)’建設(shè)的潛在優(yōu)勢。”

對于應(yīng)如何推進(jìn)我國船聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，綜合行業(yè)人士及專家的意見與建議，已達(dá)成共識(shí)的有以下五點(diǎn)：首先需要建立統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)體系。標(biāo)準(zhǔn)是一個(gè)產(chǎn)業(yè)興起的重要標(biāo)志。船聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)建需要跨越眾多行業(yè)，包括政府管理、船舶制造、信息產(chǎn)業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)等。只有建立一套統(tǒng)一、易用的標(biāo)準(zhǔn)體系，才能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的融合與快速發(fā)展。第二，建立綜合信息服務(wù)平臺(tái)。數(shù)據(jù)流動(dòng)起來才有價(jià)值，數(shù)據(jù)流動(dòng)需要一個(gè)公平公正、透明的載體和平臺(tái)。第三，建立健全的信息共享機(jī)制與監(jiān)督機(jī)制。由于各地政策與技術(shù)發(fā)展存在不對等情況，使得有限信息資源難以及時(shí)、充分、有效被應(yīng)用，導(dǎo)致信息資源相對不足，難以實(shí)現(xiàn)真正的互聯(lián)互通。第四，突破帶寬瓶頸。移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的帶寬瓶頸是制約船聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的另一個(gè)技術(shù)難題。在移動(dòng)數(shù)據(jù)的流量方面，目前的網(wǎng)絡(luò)帶寬難以滿足船聯(lián)網(wǎng)對圖像和流媒體的傳輸需求。但隨著5G時(shí)代的來臨，船聯(lián)網(wǎng)將會(huì)迎來跨越式發(fā)展。第五，強(qiáng)化安全防范。安全可靠性將決定船聯(lián)網(wǎng)的推廣與普及程度。例如應(yīng)用過程中的數(shù)據(jù)隱私安全、權(quán)益保護(hù)等問題將變得尤為突出，因此，構(gòu)建安全、可靠的船聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)將是今后研究的重點(diǎn)及難點(diǎn)。

隨著5G、區(qū)塊鏈、數(shù)字孿生等新興技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，相信未來的船聯(lián)網(wǎng)將越織越密，并讓存在于這張網(wǎng)中的各方都形成有效互聯(lián)互通，進(jìn)一步推進(jìn)智慧航運(yùn)的發(fā)展，讓航運(yùn)安全變得盡在掌控中！