船聯網：智慧航運底層邏輯

本刊記者 王思佳

船聯網為船舶與航運領域的發展指明了一個全新方向。

日前發布的《國家綜合立體交通網規劃綱要》（以下簡稱《綱要》）提出，到2035年基本建成便捷順暢、經濟高效、綠色集約、智能先進、安全可靠的現代化高質量國家綜合立體交通網；到本世紀中葉，全面建成現代化高質量國家綜合立體交通網。明確要健全關鍵信息基礎設施安全保護體系，提升車聯網、船聯網等重要融合基礎設施安全保障能力，加強交通信息系統安全防護，加強關鍵技術創新力度，提升自主可控能力。那么，船聯網到底是什么？目前國內外的船聯網研究發展進展如何？適合我國的船聯網是怎樣的？

船聯網為何物？

物聯網技術的應用極大影響了現代交通行業的發展格局，其在陸地交通領域的應用，助力了車聯網產業的蓬勃發展。2014年前后，物聯網技術延伸至傳統的船舶與航運領域，孕育催生了具有一定創造性和探索性的全新概念——船聯網。顧名思義，船聯網就是通過網絡將船舶都聯起來。這個概念為船舶與航運領域的發展指明了一個全新方向。

中國工程院院士、合肥工業大學管理學院教授楊善林曾表示：“互聯網與大數據發展到今天，已經成為一種非常重要的戰略性引導資源。這種資源全面融入到經濟社會系統運行的全過程，廣泛滲透到生產生活的各個方面，促進線上線下資源的融合與重構，從而推動生產和生活方式變革。”水運業也不例外，互聯網與大數據的應用將使智慧水運成為行業未來發展方向。想要發展智慧水運，首先需要將水路運輸的主要載體船舶連接起來，建立船聯網，然后再將船聯網拓展成船岸協同，如此以來，大數據將通過這種無縫覆蓋的多維度的感知獲取，形成通過數據的匯聚、辨識、關聯，形成對物流有價值的物流大數據。顯然，船聯網是打造智慧水運的關鍵步驟。

對于“船聯網”的理解和定義，目前在國內外并未形成統一。據公開資料顯示，國內學者、機構一般將“船聯網”譯作“Internet of ships”“Internet of vessels”，在定義上偏重三方面：物聯網技術、多種航運要素（船舶及貨物、船載設施、岸基設施、航路設施、環境信息及相關人員）及（內河）智能航運信息綜合服務。例如，上海海事大學的研究人員將船聯網界定為：基于航運管理精細化、行業服務全面化、出行體驗人性化的目的，以企業、船民、船舶、貨物為對象，覆蓋航道、船閘、橋梁、港口和碼頭，融合物聯網核心技術，以數據為中心，實現人船互聯、船船互聯、船貨互聯及船岸互聯的內河智能航運信息綜合服務網絡，該解釋被百度百科等平臺采用；尚普咨詢行業分析師則認為，船聯網是通過網絡把船舶都聯起來，基于實現航運治理精細化、行業服務全面化、出行體驗人性化的目標，融合了物聯網技術的智能航運信息服務的網絡。而且我國船聯網現階段的發展具有一定的中國特色，在技術上強調了物聯網技術的行業應用；在示范應用及實踐層面又繼承了歐洲RIS所提及的“內河航運信息服務”，從而體現了其智能航運、智能海事的特點。但由于船聯網涉及信息標準規范、信息安全保障、船舶電子身份認證、航運信息資源共享等多個細分領域。

而國外相關機構更多使用“Connected shipping”“Connected ships”“Connected vessels”，強調“智能船舶”的概念，側重各種信息和通信技術（ICT）對航運信息的互聯互通作用以及在航運海事信息服務領域的應用。例如，歐盟提出了構建統一的內河航運綜合信息服務系統（簡稱 RIS 系統）；我國也開展了“長三角航道網及京杭運河水系智能航運信息服務（船聯網）應用示范工程”等。因此，在新一代信息和通信技術——物聯網技術蓬勃發展的背景下，船聯網作為其智能交通行業應用的重要方向之一，將可以利用物聯網的傳感、定位、標識、跟蹤、導航等多種手段，實現航運海事的精細化管理，并向信息化、網絡化、綠色化、智能化趨勢發展。

有行業專家表示，船聯網的概念具備技術融合性、要素載體多樣性以及服務功能集成化的特點。技術融合性，雖然“船聯網”更多地強調了新一代ICT技術－物聯網技術的應用，但也包括與其它信息通信技術的融合應用；要素載體多樣性，船聯網的要素具有多樣化特點，其中，船舶、貨物及船載設施本身的自動化、信息化水平將對船聯網的發展產生重要影響，這在一定程度上也體現了“智能船舶”的發展方向；服務功能集成化，船聯網的最終目的在于實現各種航運要素載體信息的有效傳輸、互聯互通（共享），從而達到智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理等集成服務的功能。

國外船聯網發展狀況

為促進航運綠色發展，確保航運安全并實現高效管理，國內外均已啟動了針對智能航運系統的相關研究。近幾年，隨著ICT技術的不斷發展，各國對于船聯網的研究已經逐步從概念研究階段過渡到船聯網體系研究、示范工程、產品開發等階段。

最早啟動智能航運系統研究的是歐洲。2006年，歐盟啟動了內河航運綜合信息服務系統RIS（River Information System）示范工程，該系統通過建設與完善船舶跟蹤與追蹤系統、電子報文系統、內河電子江圖及顯示系統等航運基礎設施,將先進的信息技術、通信技術、電子控制技術和計算機處理技術等集成應用于傳統的內河航運體系，通過異構系統的互聯互通、資源共享，實現海量航運信息的采集、傳輸和處理，建立起大范圍內協同、實時、準確、高效的內河航運信息服務綜合系統。之后，歐洲各國紛紛建立起本國的綜合信息服務系統，一同形成了覆蓋萊茵河與多瑙河流域的泛歐內河航運綜合信息服務系統。該系統主要包括交通信息、航道信息、交通監管、應急救援、運輸物流信息、只發信息、統計信息和規費征稽等八大服務功能領域，，實現了泛歐內河航運交通運輸的高效、安全、環保。該系統的成功為內河航運現代化、信息化發展樹立了典范，為內河航運信息化發展未來趨勢開辟了新道路，在當時便引起了全球范圍的高度關注。

2010年，歐盟啟動了蒙娜麗莎工程（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，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、航運管理信息、水上安全信息貨物及航運市場信息、公共服務信息等在內的所有信息，并按照不同的用戶業務需求提供數據信息，實現信息的無縫共享。

2011年，韓國電子通信研究院（ETRI）和韓國現代重工共同研發了船舶通信技術——船域網（SAN，Ship Area Network）。利用該技術不僅能夠對發動機等船內部各種航海裝置的狀態進行綜合管理，還可以使海運公司實現在陸地上對船舶的實時遠程監控，以及進行軟件升級等設備維護，大幅減少航運管理的費用。船舶在航行過程中一旦出現航海裝置的異常報告，海運公司就能及時確認船只狀態，并進行修理維護，有效降低了維修成本。目前，該技術已被成功應用到全球集裝箱航運巨頭丹麥A.P.穆勒－馬士基集團的船上。

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領域通過IT融合創造更多的附加值。2014年5月，韓國大宇造船與海洋工程公司（DSME）與移動運營商電訊（SKT）簽署合作協議，聯手研發以信息和通信技術為基礎的“智能船”。新一代智能船將配備全球電信網絡的導航和監控系統，而所有船上的服務將被融合到一個單一網絡，其主要任務是建立一個多鏈接船舶監控系統，進行自動化和無人化服務。

2012年，瑞典網絡巨頭瑞典愛立信通信公司與馬士基集團旗下的馬士基航運公司達成一項戰略合作協議,愛立信為馬士基船隊近400艘船舶提供海上通信無線網絡解決方案，包括船隊（集裝箱船）端到端集成技術，并部署移動和衛星通信設備。愛立信的VSAT解決方案將把移動連接性延展到整支船隊，從而提供新的通信方式，提高效率和可靠性，同時降低成本。該解決方案還為實時遠程通信鋪平道路，在更大范圍內獲取信息，從而提高船舶的日常運行效率以及整個船隊的溝通效率蘋2020年3月，愛立信與馬士基航運公司再度聯手，通過物聯網將馬士基海上船隊三分之二的船舶連接了起來。據了解，愛立信花費了四年時間才連線成功。愛立信建立了一個浮動DSM網絡，該網絡可以跟蹤單個貨物負載并向馬士基航運公司客戶提供實時信息。未來，兩家公司還試圖通過利用已經在陸地上實施的IoT技術使航運業進入智能時代。

作為聯合國專門負責海上航行安全和防止船舶造成海洋污染的專門機構國際海事組織（IMO）也較早開啟了促進航運海事信息化技術新發展的相關研究。2006年，IMO便提出了一個航海技術的新概念—“電子航海”(E-NAVIGATION)概念，該項戰略計劃的主要功能就是強調通過電子信息方式，整合現有的和新的導航設備，特別是電子設備，在船上和岸上收集、綜合和顯示海事信息，實現船-船、船-岸和岸-岸之間信息的相互溝通，以達到實現船舶安全、經濟航行和環境保護的最終目標。目前，芬蘭、日本等國家都采取了相應的措施及實踐活動。例如，芬蘭的COAST WATCH系統將AIS、VTS、CCTV等導航設備整合到一個統一的平臺，構建了國家水上交通管理平臺；日本的電子航海支持系統（ENSS）以AIS、ECDIS 為基礎建立，通過AIS持續將動態信息發送到船舶。

我國船聯網發展狀況

相較于其他國家和地區，我國的船聯網發展起步較晚。“十一五”期間，我國開始大力加強內河水域航道整治與建設，全國各地水運管理信息服務建設取得顯著成效。信息服務應用范圍覆蓋船舶簽證、船舶助航、船舶交通管理、航運管理、航運信息服務、水上安全監控、應急救援支持等業務領域。長三角等內河航運發達地區已部分建成了基于船舶自動識別系統（AIS）、全球定位系統（GPS）、射頻識別（RFID）等技術的內河船舶信息管理系統，并取得了一定的社會和經濟效益。2015年前后，我國成功打造了國內首個智慧水運物流平臺。為實現船與船、船與航道間互聯互通，平臺在全國沿海、長江、大運河等航線，每隔20至30公里，岸邊都安裝有AIS（船舶自動識別系統）基站，并配置了我國自主研發的北斗船聯網系統，用于實時接收船舶的位置、狀態、速度、時間、方向和運行軌跡等信息，船上的各類數據通過傳感器實時動態采集并匯聚到云端的大數據中心后便形成了“船聯網”。

據了解，平臺接收到信息后可為船舶提供不同水域的氣象、水文、通航、事故預警信息及電子導航等服務。航運部門可通過SDVR船載視頻監控系統，在線視頻監控及遠程指揮船舶，避免因船舶錯報、不報船位而影響通行效率，提升了港航管理部門監控數據提取和處理能力。在突發狀況下，船上的物聯網設備將主動連接指揮中心，向指揮中心傳輸視頻信號并提供船舶位置，幫助搜救隊快速找到目標。在救援工作展開的同時，系統會在第一時間對事故區域其他船舶進行有效引導，預防航道出現堵塞，全方位保障航運安全，提高水上運輸效率。此外，“船聯網”系統還能實時跟蹤顯示船舶的船期、預配艙單、進出計劃及船東信息，中國物流與采購聯合會就是通過“船聯網”來了解大宗商品交易市場流通情況，動態分析經濟活躍度的變化。“船聯網”通過融合應用信息通信技術和物聯網技術，為水上物流提供全方位的信息服務，促進物流各環節信息公開透明。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，為船舶安全與航運暢通提供保障，也有利于降低運輸能源消蘋和污染排放。

盡管我國“船聯網”已初見成效，但與《綱要》所要求的船聯網還存在一定距離。長期從事智慧航道、智慧海事等總體設計工作的中國電子科技集團公司高級工程師吳紅光曾表示：“相比于完善配套設施撐起的公路運輸體系，內河航運存在著明顯的安全管理痛點，水路導航技術落后：大家常用的百度、高德等地圖軟件，都不支持水路航運信息，這也間接導致了水路導航的缺乏。內河航道‘天生缺陷’：內河河面較窄，橋梁眾多，貨運船舶行駛通過，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：內河船舶大部分無雷達、無導航，也鮮見智能駕駛技術應用，整體信息化水平低，船舶依靠自身能力躲避障礙，規避安全風險的能力差。不過，目前內河船舶都強制安裝了自動上傳定位數據的AIS終端，船舶之間能夠做到位置共享，這一點優于公路，是‘船聯網’建設的潛在優勢。”

對于應如何推進我國船聯網的發展，綜合行業人士及專家的意見與建議，已達成共識的有以下五點：首先需要建立統一的標準體系。標準是一個產業興起的重要標志。船聯網的構建需要跨越眾多行業，包括政府管理、船舶制造、信息產業、互聯網等。只有建立一套統一、易用的標準體系，才能實現產業的融合與快速發展。第二，建立綜合信息服務平臺。數據流動起來才有價值，數據流動需要一個公平公正、透明的載體和平臺。第三，建立健全的信息共享機制與監督機制。由于各地政策與技術發展存在不對等情況，使得有限信息資源難以及時、充分、有效被應用，導致信息資源相對不足，難以實現真正的互聯互通。第四，突破帶寬瓶頸。移動通信網絡的帶寬瓶頸是制約船聯網發展的另一個技術難題。在移動數據的流量方面，目前的網絡帶寬難以滿足船聯網對圖像和流媒體的傳輸需求。但隨著5G時代的來臨，船聯網將會迎來跨越式發展。第五，強化安全防范。安全可靠性將決定船聯網的推廣與普及程度。例如應用過程中的數據隱私安全、權益保護等問題將變得尤為突出，因此，構建安全、可靠的船聯網應用系統將是今后研究的重點及難點。

隨著5G、區塊鏈、數字孿生等新興技術的發展與進步，相信未來的船聯網將越織越密，并讓存在于這張網中的各方都形成有效互聯互通，進一步推進智慧航運的發展，讓航運安全變得盡在掌控中！