上海港E-pilot在洋山港“霧航”操作中的應用

陳晨

摘 要：上海洋山港自2005年12月10日竣工并開港以來，一直承擔著腹地內遠洋箱源和國際中轉箱業務的重任，在2017年12月10日洋山深水港四期自動化碼頭正式投入使用后，這座“無人碼頭”是全球規模最大、自動化程度最高、全自動化集裝箱碼頭。為保證上海洋山港安全高效通航及運輸，港口引航在其中發揮著至關重要的作用。本文就在霧情或能見度不良等天氣影響下如何通過上海港E-pilot在洋山港“霧航”操作中的應用作出設想和建議。為上海洋山港引航安全生產提供技術手段，加快上海港“智慧港口”建設步伐，提升上海國際航運中心核心競爭力和安全保障能力。

關鍵詞：E-pilot;E-navigation;霧航;智慧港口

中圖分類號：U675.5+3? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2021）03-0112-03

2020年下半年，由于疫情的影響以及地緣經濟因素，世界海運貿易量不降反升，特別是集裝箱運費的報復性增長導致各船公司對于船期準點率的要求大為提高。洋山港承擔了上海港集裝箱吞吐量的近一半，如何能保證有條件下的全天候操作，從而更好地為港航服務，成為一個重要課題放在廣大港航服務者面前。從2015年起，上海港引航站就提出了E-pilot的概念，并將之運用到實際的引航工作中去，取得了良好的成果。

1 E-pilot的概念

1.1 E-pilot的由來

E-pilot顧名思義，是一個船舶引航跨部門、跨系統業務協同和資源整合的概念體。準確來說，E-pilot是2006年國際航標協會第16屆大會上提出的E-navigation概念在船舶引航領域的應用及發展。E-navigation是通過現代化電子手段將船-岸航行安全相關信息進行整合處理及分析，通過傳輸終端提供給相應安全負責人員或部門，保障航運安全及高效率。而E-pilot是借鑒E-navigation的模式，通過整合現有的技術手段及信息來源，從而能高效保障引航安全的一種手段。以上海港的經驗為例，基于完備的港航基礎設施，它還整合了先進的信息、通訊及傳感技術。E-pilot的提出及實施是引航方式現代化的具體表現，隨著電子海圖（ECDIS）的不斷發展，以及與AIS技術的融合，以岸基AIS為技術支持的各種港口引航系統不斷應用于實踐之中。作為上海港E-pilot項目的主要輸出終端，上海港引航站也研發了本港自主知識產權的便攜式終端輸出系統。在提高引航員信息獲取效率的同時，E-pilot系統利用遙感技術及引航大數據整合，實現了以引航調度為載體，將引航安全監控由原來二維的時間、空間向實時風向、流速、航警等與引航安全相關的多因素多維發展。

1.2 E-pilot的發展

隨著技術的不斷進步，E-pilot以現下流行的大數據云平臺為基礎，囊括了諸如物聯網、人工智能、大數據、5G通信等新一代信息技術手段，是主要服務于港口引航相關單位的信息平臺，具有信息規范化、生產和管理智能化以及業務處理協同化的特點，能夠更好地滿足上海港引航生產安全和高效的要求，通過現代化技術為廣大港航企業提供多維高效的引航服務。下圖為上海港E-pilot系統流程圖。

為響應國家有關發展“智慧港口”的號召，E-pilot的設計及實施理念從最開始的以數據處理服務器為載體的簡單信息歸納、處理及分析發展到以云數據處理服務平臺為基礎的，通過“互聯網+”技術概念，對上海港E-pilot港航企業相關用戶進行需求分析，并通過與現有的引航安全系統比對進行差距分析，推導出實際客戶需求。E-pilot不再是簡單的技術應用的整合、數據和信息系統的集成，而是在更高層次上基于服務的引航生產、引航管理及決策和引航服務的整合。通過在實際應用中的不斷調整，E-pilot系統最終將實現智慧化的引航管理操作模式，實現多維高效的引航服務，為未來港口、航運和海事多領域協同化發展構建實踐平臺。通過“互聯網+”技術模式，E-pilot將為港航企業及相關單位提供數據管理、應用開發和部署平臺，從而進一步實現大數據及人工智能技術的創新應用。

2 E-pilot在洋山的運用

2.1 洋山港概況

洋山深水港區位于杭州灣口外的浙江省嵊泗列島，坐落于大、小洋山島之間。洋山深水港西北端距上海市區約32公里，南至寧波港約90公里，向東經黃澤洋水道至東海，是距上海最近的深水良港，解決了長期困擾上海港集裝箱吞吐量發展的瓶頸。

其設立目的就是要利用洋山港獨有的良好地理和航運條件，將其建設成為國際航運樞紐港，進而促進上海國際航運中心建設。自2005年12月10日正式封關運轉以來，國際航線逐年落戶，集裝箱吞吐量不斷遞增，2019年達到1980.8萬標準箱，在上海港占比達45.7%。2013年，上海自貿區成立為洋山港帶來了新的發展機遇，洋山港區實行自由港政策后，港口的市場定位為國際中轉樞紐大港，進一步提升了集裝箱吞吐量的增長。

2.2 洋山港“霧航”操作

洋山港及附近海域的霧季多發生在4～6月，整個海區霧情比較嚴重，平均每年有42天存在霧情，海面能見度下降，從而給船舶瞭望、航行定位帶來不便，嚴重影響船舶的通航安全，對港口的生產效率產生影響。洋山深水港主航道位處舟山列島島礁水域，是中國沿海特別是內貿船舶海上干線南北交匯之處，同時周邊有很多傳統漁場，交通密集，通航環境復雜。由于霧情等不良天氣的影響，2014年航班準點率只有55%。為此，上海海事局2014年開始建設“上海自由貿易區洋山港E-navigation示范平臺”，重點開展洋山港水域“霧航”條件下的大型集裝箱船航行和離靠泊助航相關研究。在此之前，出于對于港口條件以及安全考慮，通常當洋山港水面能見度小于1000米時，VTS會停止船舶進出港作業。2015年上海港引航站在上述框架下，提出了E-pilot概念，結合引航實際工作情況以及港航相關服務對象的業務需求，提出了能見度500米以上的“霧航”操作規程，利用E-pilot技術平臺實現了能見度不良條件下的船舶航行安全保障問題，切實做到了保障盲航、霧航時被引船舶的通航安全，從而有效延長通航時長，提升港口經濟效益。依靠E-pilot的實施、實現“霧航”后，被引船舶在洋山港水域遭遇到能見度不良天氣時也可以航行、靠泊，“相當于飛機的盲降”。這將進一步提高港口和航運公司的運營效率、降低運營成本，惠及往來上海洋山深水港的世界各大航運公司，極大提升上海國際航運中心核心競爭力和安全保障能力。實現“霧航”后，洋山港每年將提升近30萬標準箱的吞吐能力，每年將節省約15億元因天氣原因造成的延誤成本。

在實際“霧航”的操作過程中，通過接收不同傳感器信息反饋，為引航作業提供更多的信息來源，將機器視覺技術應用于導航儀的實時過程監控將實現智能助航，對船舶實時運動航跡帶進行推算，并對可能產生的航線及船位偏離發出預警，保障引航安全，并在能見度不良的情況下切實降低引航員工作強度。

2.3 E-pilot在洋山港的運用

本文以上海港引航站洋山港引航員所使用的E-pilot系統輸出終端智能導航系統可視界面為例，針對能見度不良時的操縱實例，說明E-pilot系統在洋山“霧航”操縱中的功能及效用。

展示實例發生時間為2020年4月25日，能見度500米，由洋山二期碼頭離泊，正常出口。由于能見度的不良，引航員主要依靠的是雷達及E-pilot智能引航終端。E-pilot系統通過對引航過程中的相關信息（如船舶進出口航道、?？坎次弧⒂媱澓骄€、潮高的修正量、船舶的靜態參數等）進行選擇性的設定，通過綜合化、智能化獲取來自不同傳感器（如GPS和AIS）的信息，并且根據當班引航員設定的引航作業內容（進/出港）、報警環境參量、顯示方式等，通過電子海圖顯示對船舶進行引航服務。系統功能包含了海圖顯示、參數設置（引航方向等、報警參數）、引航回放、靠泊跟蹤、潮汐查詢與修正、引航跟蹤、擴展功能（保存屏幕位圖等）。

近年來，隨著進出港口船舶數量逐年上漲，港口、港航企業發展迅速。對引航員而言，日常的引航工作也帶來了更高更大的挑戰。為了保證船舶引航工作安全，對引航工作的全過程進行實時監控非常必要。當前，E-pilot系統利用信息化技術將電子海圖和AIS通信等方式有效結合起來進行引航監測。例如當引航員運用AIS通信進行引航監測時，通過利用無線電發送船舶的定位信息，岸基調度在接收到信息后，對引航船舶的航行狀態進行多方位的監控，從而提升引航的安全性。對船舶航行狀態的動態監控，將信息化技術在引航監控和監測中得以有效的應用。通過運用GPS技術對船舶進行精準定位，然后運用AIS通信技術將精準的位置信息通過無線電向外發送，在電子海圖上將所監測的信息直觀地呈現出來。從實際的應用情況來看，E-pilot系統在智能導航終端上可以通過動態監控對海域狀態進行準確判斷，同時制定出針對性的航行計劃，例如在航經風流壓差較大地區時，船舶和海域的實時狀態還在電子海圖上得到主觀的展示，從而避免航行中發生危險。

3 結語

在“十三五”階段，上海港引航站全面落實創新發展理念，重點推進“E-pilot”體系建設，將“互聯網+”、智慧引航等創新理念運用于引航生產及運營管理。但E-pilot的全面應用和發展還處于起步階段。作為E-navigation的延伸及補充，隨著技術的發展，E-pilot系統將不斷改善引航員在實際操船過程中的工作壓力及勞動強度。E-pilot系統引入“大數據云平臺”，提高了引航員對引航過程的事后評估和分析的能力，并輔助引航員快速感知船舶的態勢、分析船舶引航安全問題并快速提供合適的操縱方案。未來E-pilot系統的發展方向將呈現數據來源多元化、立體化、小型化、網絡化和多種水域拓展的趨勢，水上便攜導航系統將不斷優化，將動態潮汐及實時航警等因素引入應用，可定制或整合其他E-navigation產品，更好迎合未來大數據時代各種港航企業的發展需要。

參考文獻：

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