與智能航運適配的新一代VTS系統關鍵能力研究

趙顯峰 田池

摘 要：隨著云計算、人工智能、無線通信等技術的發展，航運領域正在面臨智能化的新變革，在船舶航行、管理、維保、運輸等方面發展智能化運行的船舶。本文總結分析與智能航運適配的船舶交通管理系統的關鍵能力，旨在適應智能航運發展需求，更好地促進航行安全和效率。

關鍵詞：智能航運;VTS系統

中圖分類號：U675.7? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2021）04-0067-02

1 研究背景

2019年5月，交通運輸部等七部門聯合發布《智能航運發展指導意見》，指出以法規、標準、規范制定為重點，加快構建智能航運治理體系。2020年4月，工信部編制完成《智能船舶標準體系建設指南》（征求意見稿）。征求意見稿提出到2025年，智能船舶基礎共性、關鍵技術應用、智能船舶設計、智能船載系統及設備、智能船舶測試與驗證專業標準體系基本形成，岸基服務、運營管理標準配套完善，標準體系進一步健全，滿足智能船舶設備智能化升級、測試與驗證能力提升以及實現遠程控制等要求，引領智能船舶、智能航運、智能服務與監管產業發展。

船舶交通管理系統（VTS系統）是我國水上交通安全監管和應急處置的重要手段。截至2020年底，全國已建成并對外運行的VTS中心40個，雷達站227座，系統監管覆蓋水域為7萬余平方公里，基本實現了對我國沿海港區及重要航段的覆蓋。

為進一步貫徹落實《交通強國建設綱要》、《數字交通發展規劃綱要》、《智能航運發展指導意見》等相關文件要求，新一代VTS系統旨在適應智能航運發展需求，強化創新引領，推進協同與共享，提升系統智能化技術應用，促進航行安全和效率，與智能船舶等技術發展相適應、相同步。

2 關鍵能力

根據《智能航運發展指導意見》提出的十大主要任務，新一代VTS系統應重點圍繞信息感知、數據認知、風險防控、信息交互、服務應用和區域協同等關鍵技術，顯著增強航運生產運行管理的智能化水平，提升船舶交通安全和通航效率。

2.1信息感知

現階段的VTS系統主要實現了對船舶動態信息的感知，但水上航行安全取決于人、機、環境，新一代VTS系統應進一步實現對通航水域和船舶的全要素、全過程感知。

動態信息感知：在現有X波段交管雷達、AIS系統的基礎上，加強對北斗衛星、無人航行器、無人智能船、被動雷達、毫米波、相控陣等新的感知手段等研究和應用，延長監管范圍;

船舶信息感知：包括船舶外在特征、船舶適航狀態、船載航程數據記錄儀、船載貨物、駕引人員、船舶登記、簽證、安檢、行政處罰數據等。

環境信息感知：一方面應結合智慧航道和智慧航保的發展，實現對水流、浪流、氣象等航行環境和航行標志的感知，實現對航道的動態更新;另一方面應實現對船舶溢油、船舶尾氣排放等污染物的感知。

監管資源感知：包括海事基地、執法大隊等機構，海巡艇、無人機、無人船等監管設施，社會救助力量等資源的分布與配置。

2.2數據認知

數字中臺是將企業的共性需求進行抽象，并打造成平臺化、組件化的系統能力，以接口、組件等形式共享給各業務單元使用。隨著智能航運的發展，新一代VTS系統需綜合處理的數據量會呈指數級增加，需要利用數據中臺進行處理，一方面是處理復雜的數據關系，另一方面是為后續大數據處理提供基礎數據支撐，因此應研究確立基于數字中臺的新一代VTS系統架構，通過大數據技術建立VTS系統的規則模型庫和各類業務的數學模型。

2.3風險防控

新一代VTS系統應基于全要素和全過程信息感知的基礎上，研究制定符合智慧航運發展的船舶監管服務模式和智能輔助決策系統，構建基于機器學習技術的船舶風險分析評估和防控模型，實現水上交通態勢智能分析、船舶航行計劃的智能編排、通航船舶監控的智能報警、多維通航要素的智能顯示等，為水上交通智能組織與管理提供實時有效的技術支撐，從而減輕值班人員管理壓力，提升全過程管理效能和港口運營效率。

2.4信息交互

信息交互的核心是信息交換內容。新一代VTS系統應建立對外信息共享平臺，收集、分析、分類、清洗系統交互數據，規范信息交互的數據通信機制，統一數據交換接口格式和通信協議，實現與航運相關的外部數據的接入、整合和存儲，推進信息互聯互通和數據質量持續提升，主要涉及港口、海關、公安、船閘、引航等各類業務數據;在交互方式上，應積極研究5G、VDES、低軌衛星等新型通信技術在VTS領域的應用，為多渠道、多方式的信息交互需求提供技術手段。

2.5服務應用

VTS系統的服務應用是其自身的屬性，通常包括信息服務、助航服務、交通組織服務和支持聯合行動等。新一代VTS系統應積極探索“互聯網+”的對外服務模式，進一步豐富和明確具體服務內容，建立統一的對外服務平臺，制定對外服務的相關流程標準和服務反饋機制，通過互聯網、手機終端、微信公眾號、專用船岸通信網絡等手段提供智能化、規范化、專業化的航運服務。

2.6區域協同

構建新一代VTS系統可以通過“雙隨機、一公開”等方式向企業、船舶和船員等相關要素及時反饋安全隱患、違法違規等信息。建立區域性執法的水上協調機制，強化大數據技術挖掘，智能識別和關聯各個要素的內在聯系，促進海事管理部門與地方港航管理部門、口岸單位和相關企業等的信息共享和事件響應，進一步提升海事執法管理效能。

3 新型應用場景

3.1與智能船舶的信息交互

通過梳理VTS系統和智能船舶的業務數據，規范業務數據標準和數據交換接口標準，使數據輸入輸出統一化、標準化，對數據進行分類、整理、清洗和融合，實現船岸信息的互聯互通。

3.2通航水域風險智能管控

以船岸信息交互內容為基礎，采用面向宏觀決策與管理控制的風險異常行為識別與評估方法，獲得基于交通流參量的水上智能船舶交通風險評估，結合監管資源的實時感知，為交通調度管理和風險管控等的制定提供實時有效的科學依據。

3.3通航數據監測和分析處理

通過對智能船舶自身適航狀態數據及其對外感知數據等，結合水域環境監測數據，實現對通航環境的數據監測和數據分析等應用功能，更好地輔助管理人員對智能船舶航行的管理以及水上交通安全事故的調查和應急處置，為我國E航海的后續實施提供技術支撐。

3.4船舶航行計劃智能管理

根據港口作業計劃和作業動態、錨地信息等相關數據，通過算法分析、云計算、人工智能等技術，打造“智能船舶時刻表”，實現對智能船舶航行計劃的智能審核、計劃編排、動態預演，優化船舶進出港次序，提升航行計劃管理智能化水平，助推航運企業降本增效。

4 結語

新一代VTS系統應以管轄水域全面覆蓋、重點水域智能管控為目標，以系統集成的信息感知體系為抓手，加快推進信息技術與水上交通管控要素高度融合，將物聯網、人工智能等新技術綜合運用到水上交通業務的全過程，實現對通航水域和船舶的全要素感知、全過程監管，推動水上交通安全監管模式的高質量發展。

參考文獻：

[1] 曾青山，王永堅.智能船舶對海事監管的影響和對策研究[J].中國海事.2018（09）.

[2] 孫星，智能船舶在海事監管中的應用[J].中國船檢，2019（10）.