浅析基于E航海战略下多功能航标建设项目的数据应用价值

卓上堂 吴峰

摘要：近年来，随着现代科技的发展，多功能航标在海事服务中的应用也得到了迅速普及和深入，本文以琼州海峡多功能航标部署为例，简析多功能航标主要功能、分析多功能航标模块关键技术，并就航标的功能在实际运用中产生数据的价值进行分析和探讨。

关键词： 多功能航标;关键技术;数据价值

一、背景

琼州海峡多功能航标项目是南海航海保障中心E-航海系统组成部分，旨在通过在现有航标基础上选取关键位置试点建设多功能航标系统，航标改造的总数量为6座，其中灯浮标4座、灯桩2座;改造拟在航标原有功能基础上，增加能见度观测、风速风向观测、表面流观测和CCTV视频监控等多功能模块，收集辖区水域通航信息，并通过网络传输至岸基数据中心，经处理分析后分发至港口航道相关运营单位和监管职能部门，作为日常生产和管理的重要依据。

二、多功能航标系统主要功能

多功能航标系统的功能包括测量流速流向数据、风速风向数据、能见度数据及浮标周围环境数据。搭载的设备包括海流计、风速风向仪、能见度仪和视频监控系统、数据采集器、通信模块等。其中，数据采集器负责采集、存储、处理海流计、风速风向仪、能见度仪、视频监控系统（图像信息）的数据，并通过通信模块实时向岸基中心回传数据。视频监控的视频数据采用本地存储，视频数据调取方式为工作人员登上浮标取换卡提取。

三、分析多功能航标系统关键技术

关键技术分析

多功能航标系统的关键技术主要是从标体、多功能模块、供电、通信、多功能模块的遥测遥控等方面进行。

（一）标体载荷和材质

目前新型材料的浮标、材质、优缺点、应用如下：钢质浮标、超高分子聚乙烯浮标、聚脲浮标、玻璃钢浮标，材质分别为结构钢等金属材料、工程塑料、聚脲敷料、玻璃钢纤维增强塑料;它们应用广泛，目前，大部分浮标均为钢质浮标，灯桩有超高分子聚乙烯浮标、聚脲浮标材料的;不同材质优缺点也明显：钢质浮标优点是成本低、使用广泛，缺点是维护保养成本高，具有磁性会影响某些传感器;超高分子聚乙烯浮标优点是超强的耐磨性、良好的耐低温冲击性、自润滑性，强度比较高、化学性质稳定、抗老化性能强、抗海洋生物附着、无磁性等特点;缺点是成本高、目前的使用率与铁质浮标相比还很少;聚脲浮标优点是极耐碰撞、随波性好、抗腐蚀性强，抵抗海洋生物沾附、无磁性;缺点是成本高;玻璃钢浮标优点是密度小，强度高，耐腐蚀性好、良好的抗磁，隔音，电绝缘性能;缺点是弹性模量低、抗剪切能力差、长期耐热性差、耐磨性差等。

（二）功能模块

功能的实现主要是利用传感器单元+采集传输单元构成，水上数据信息利用温湿度传感器、风速、风向传感器、能见度仪等气象监测设备采集浮标周围的温度、湿度、能见度、风速、风向等气象信息;也可搭载视频监控传感器等等，采集浮标周围的影像数据，监测浮标周围船只的情况等。

（三）供电需求的分析

近来发展迅猛的锂离子电池和阀控式密封铅酸蓄电池相比，重量轻、容量大、使用寿命长，将锂电池和太阳能板相互结合，太阳能板将光能转变成电能，给予锂电池存续，锂电池给予传感器设备供电，具体可根据选择的航标及加载的传感器设备，计算传感器设备总功率，根据总功耗配置蓄电池及太阳能板。

（四）通信的需求

常见的无线数据通信方式包括：电台通信、移动网络通信、WIFI通信、微波通信、卫星通信等等。

多功能航标数据传输采用基于移動网络的数据传输，目前移动通信网络已经发展的相对成熟，使用资费较低，传输数据速度随着3G网络的迅猛发展更到了很大程度的提高。对于大部分地区（比如珠江口水域及我国大部分沿海区域）使用GPRS/CDMA通信方式具有一定的优点。 [1]

四、采集信息的应用数据价值

大数据，就是存储在各种存储介质中的海量的各种形态数据，具有5V特点，即：Volume（大量）、Velocity（高速）、Variety（多样）、Value（价值密度）、Veracity（真实性）。大数据之“大”，不仅在于其“大容量”，更在于其“大价值”; 现代体系离不开数据发展和应用，构建以数据为关键要素的数字经济，数据是融合发展的驱动力。

目前，在公共事业领域，大数据在促进经济发展、维护社会稳定等方面的重要作用已开始得以发挥。多功能航标的建设正式根据此理念和出发点，因此，多功能航标通过采集海域附近的风速、风向、波浪、海流、能见度、图片、视频等数据，通过网络通信，将数据回传至服务器。获得的一手数据资料，可以实时了解相关海域的气象、水文情况，且数据经过处理后可挖掘更多大数据背后的价值。

（一）监管价值

1）为航行保障相关决策提供数据支持

对整片海域的气象、水文充分了解，而经过对海域的气象、水文数据的常年累月的采集，分析，处理，可以为航标设置、航道调整、定线制规划等航行保障相关决策提供有力的数据支持。

2）海事活动提供技术支持

一般需要及时掌握通航水域的自然要素、通航秩序要素，为监管决策、海难搜救处置等海事活动提供技术支持。

3）海事掌握气象、水文信息为港口规划建设、开发开放和产业发展提供技术指导;为港口及涉水项目开发建设提供安全保障，同时为海上交通指挥、搜救提供决策依据;如2018年2月22日凌晨，在海安新港航道1号至3号灯标之间水域，一艘海南陵水籍新盈F069号钢板运输船（长28米）与从海口秀英港开往海安新港的客滚轮“海口9号”发生碰撞，导致海南新盈F069号船上的5人落水，船只沉没，造成了重大的交通安全事故。分析其原因，船舶无法实时掌握准确的航道通航信息是采取封航措施的主要原因，也是容易引发交通安全事故的重要原因

（二）安全航行价值

1）保障航行船舶安全

在航行安全性提高到非常高的现代航运管理要求下，需要分布于航道、锚地等水域的航标平台能够提供即时的小范围精确的能见度数据、及时的现场海流数据和低空气象和冰情数据。随着电子海图导航逐渐成为海图助航主流趋势，因电子海图显示、控制系统（ECDIS或ECS）智能化日益完善，所能够叠加的海洋、航道信息越来越多。为非传统的海洋要素对船舶导航起作用提供了技术上的便捷或助长。即时的水文、气象信息可以通过航标平台传送给船舶的电子海图数据系统，随时更新航道、水域的自然信息，为安全航行提供了保障。

2）让“智能航运”成为可能

多功能航标系统的建立，正是为航标的智能化转型奠定基础，使得进出港船舶对航行航道水域環境的感知能力得以提升，及时、准确的掌握航道风速风向、能见度、潮流、周围环境等水文气象助航信息，从而大大降低船舶航行风险，保障了船舶航行安全。

（三）经济价值

1）满足军民融合布局

航标作为港湾、航道、航路等水域的助航载体，具有布置广泛性、均衡性、唯一性和官方性特点;目前海洋水下空间主导权争夺异常激烈，对于我国领海、领海毗邻水域或经济水域的水下侦听等事项的防务需求逐年上升。水下侦听，一般分为两种方式，其一，使用反潜飞机投放声呐浮标（随意漂浮），获取对方潜器（有人或无人）的声讯号，其二，在海洋中浮体或者水底布置半永久海基床，布放固定水听装置（主动或被动），进行连续监听军事上可以利用某些水域的航标，作为搭载平台，水下安装水听器系统，进行长期的监听，特别是在我国的重要航道、航路（如台湾海峡）、领海基线、南海水域的航标平台，都有非常重要的国防价值，应当加以利用。

2）大数据分析效益回报

对大数据的分析，并根据船舶航行需求，进行数据开发和利用，开发APP等为船舶提供导助航服务，并收取一定费用，为航保事业实现创收。

五、结束语

要使大数据真正产生价值，就必须要研究数据的关联、数据的聚类问题，建立在相关关系分析法基础上的预测是大数据的核心，通过找出关联物并监控它，分析他们的员工是如何交互的，从而发现通过替换工具和技术来提高效率水平的方法。

对于多功能航标的设计运用，是在原有航标基础上进行加装或改装其他设备仪器用来收集、分析，从而实现共享数据。目前我国仍处于初生测试阶段，其可靠性、可用性都有待进一步观察和经验的累积，不同水域不同需求不同，但建设目标都是旨在进一步了解目标水域水文气象情况、保障航行安全，服务需求;目前海南自由贸易港正加快推进和落实，洋浦港西部大通道、琼港澳自由开放水域、三亚游轮母港等对航海保障服务要求也来越高，服务对象范围越来越广，对此，根据琼州海峡多功能航标项目部署实施，建议：

（1）应加快完善环岛水域多功能航标的建设需求调研。

（2）加快数据分析平台建设，对大数据进行分析，挖掘更多潜在价值。

（3）探讨航标数据的开放性和共享性建设。

参考文献：

[1]多功能航标课题研究报告.地瀛仪器科技有限公司