我國海事系統數字化平臺關鍵技術研究

李琳琳，章稷修，李翠翠

（交通運輸部規劃研究院，北京 100028)

0 引言

信息化是海洋強國、交通強國的重要抓手?！?006-2020 年國家信息化發展戰略》將促進信息技術在交通運輸等行業的應用作為戰略重點之一［1］。目前，我國水上交通安全形勢依然嚴峻，海事信息系統跨部門、跨區域協同能力不足［2］，海事數據資源治理能力不足，海事大數據集成應用環境缺乏等問題突出，海事監管和服務壓力持續加大。為了積極推動“數字海事”“智慧海事”建設，提高海事信息化對海事管理業務和綜合服務的支撐能力，交通運輸海事系統積極推動了系列課題研究和工程建設。

1 海事信息系統集成架構研究

為保障海事信息化發展架構的相對穩定性和發展的可持續性，本研究首先開展了海事信息化集成架構研究（如圖1 所示），即面向海事監管協同化和服務一體化應用架構、基于數據資源規劃的海事一體化數據資源架構。

圖1 海事信息系統集成邏輯功能架構

其中，面向海事監管協同化和服務一體化應用架構主要由互聯網＋政務、互聯網＋監管兩個門戶組成，并將業務應用劃分為航政管理、航測管理、資源管理、海事機構內容管理以及海事外部系統共5 個業務域的應用，保障業務域內的應用高內聚，而與跨業務的應用低耦合。

海事一體化數據資源架構主要由海事數據庫、數據共享和交換服務、數據資源管理服務、數據分析和展示組成。其中，海事數據庫包括海事基礎數據庫、應用數據庫、位置數據庫。數據資源管理服務包括元數據管理和服務、數據更新和同步服務、數據關聯和映射服務。數據分析和展示包括數據倉庫、數據集市、數據統計報表、數據挖掘等。

2 面向海事監管協同化和服務一體化應用架構研究

在國務院“互聯網＋政務服務”“互聯網＋監管”總體要求指導下，針對海事信息化當前面臨的問題，以海事系統跨區域、跨部門“一網通管”需求，政府服務“一網通辦”需求為導向，通過TOGAF 應用架構［3］的引入，構建了海事一體化綜合信息平臺技術架構，能為海事管理人員提供統一的“互聯網＋海事監管”門戶入口，為行政相對人提供統一的“互聯網＋海事政務”門戶入口。

針對同一船舶、船員等管理實體對象，按照事前、事中、事后監管時序，按照靜態監管、動態監管分類，進行海事系統監管服務功能的設計，保障同一監管對象，全過程、各環節的實時在線監管，為不同區域、不同部門海事行業管理部門提供一體化監管服務支撐。

針對同一行政相對人的海事服務對象，按照市場進入許可服務、海事業務經營服務、海事動態信息服務等，進行海事系統綜合服務功能的設計，保障同一行政相對人基于同一門戶、同一身份賬號的實時在線服務，為其接受跨區域、跨部門行政許可、船舶營運、信息服務等提供一體化綜合服務支撐。

3 基于數據資源規劃的海事一體化數據資源架構研究

針對同一船舶、船員、通航環境、船載客貨等實體，按照“一數一源”的原則，通過TOGAF 數據架構的引入，構建海事系統一體化數據庫，一體化數據庫采用兩級部署方式，一級數據中心部署一體化業務數據庫、大數據分析應用共兩類數據庫，二級數據中心部署個性化系統數據庫、下發庫，以及大數據應用庫。兩級數據中心之間基于海事數據資源目錄通過一級數據中心的數據共享交換平臺及其在二級數據中心的交換節點進行數據的交換和共享。

基于數據資源規劃理論［4］，按照業務模型，對海事許可、執法、監管等業務的職能域—業務過程—業務活動情況進行業務流程的建模和優化設計，并基于業務模型梳理識別支撐所有海事業務活動的全域數據資源，建立支撐所有業務應用的主題數據庫和權威數據字典，實現海事全域數據資源模型的構建。

基于構建的海事全域數據資源模型，針對不同數據，進行用戶操作接口（CUD）服務的統籌規劃，以及用戶需求服務（R服務）的建設，實現海事數據的一數權威采集、多處共享［5］。

基于海事管理對象、海事管理業務環節，構建二維的業務流轉和數據流向分析模型，其中，橫向可將海事管理業務環節可劃分為海事許可、監管、執法等業務環節，并進一步細化為多個工作環節、工作流程，以及不同工作環節中流轉的數據表單?？v向可根據管理的差異性將海事管理對象劃分為：中國籍船舶、外國籍船舶?；谝陨蠘I務流轉和數據流向分析，實現海事許可、執法、監管等業務環節橫向拉通，并通過船舶登記數據、船舶航次數據等的流向分析，形成高效共享、綜合應用的大數據環境。

4 面向船舶航次的船舶協同監管數據鏈模型研究

以海事系統數據資源的統籌治理為基礎，依托船舶監管對象，構建基于數據鏈的跨區域船舶動態協同監管模型，實現船舶相關靜態、動態數據鏈的關聯和歸集管理。

針對船舶登記信息、船舶航次信息等相對完整的船舶，提出根據IMO 號或MMSI 通信業務標識碼，進行船舶航次監管數據的關聯，可為跨區域、跨部門的船舶協同監管提供數據鏈支撐。

針對部分內河船舶等缺失統一的IMO 船舶代碼、MMSI 通信業務標識碼信息的船舶，充分利用我國目前已建立的58 個船舶交通服務中心（VTS 中心）、200 個雷達站，實時采集的船舶位置信息，根據船舶申報、船舶規費稽征、船舶備案等，進行船舶VTS 位置信息與船舶、船載客貨等船舶航次監管數據的關聯，為跨區域、跨部門的船舶協同監管提供數據鏈支撐。

5 基于語義和數據映射的VTS 船舶位置數據解譯協議構建

目前，我國海事船舶交通服務系統（VTS）95%以上均是國外產品，且主流廠商較為集中，ATLAS、Signalis 市場占有率居多，國外VTS 系統采集的船舶位置數據的語義表達各異。對于不同系統中同一數據資源語義表達的差異性，通過制定語義映射協議的方式，實現多個VTS 采集位置數據與海事共享數據庫位置數據表達語義的一致性。

現有的VTS 主流廠商ATLAS、Signalis 船舶交通服務系統的數據庫雖然均滿足IALA Recommendation V－145 國際標準，但多個數據庫系統之間，與海事船舶數據庫之間異構情況依然較為嚴重。基于可擴展標記語言XML在多個異構數據庫之間進行數據格式的協議轉換，保證了多個VTS 采集位置數據與海事共享數據庫位置數據表達格式的一致性。

6 結語

本文從分析我國海事信息化發展存在的問題入手，深入開展了海事系統數字化平臺關鍵技術研究，提出了集應用架構、數據架構、協同監管數據鏈以及VTS 船舶位置數據解譯協議于一體的海事信息化關鍵技術解決方案，為提升海事管理部門服務型政府便民形象、增強海事部門跨區域協同管理和保障護航能力、提高海事執法人員廉政風險預防控制能力、打破非國產VTS 系統與海事數據體系之間的壁壘，以及基于大數據分析及應用的智慧海事建設提供方案支撐。