与智能航运适配的新一代VTS系统关键能力研究

赵显峰 田池

摘 要：随着云计算、人工智能、无线通信等技术的发展，航运领域正在面临智能化的新变革，在船舶航行、管理、维保、运输等方面发展智能化运行的船舶。本文总结分析与智能航运适配的船舶交通管理系统的关键能力，旨在适应智能航运发展需求，更好地促进航行安全和效率。

关键词：智能航运;VTS系统

中图分类号：U675.7         文献标识码：A            文章编号：1006—7973（2021）04-0067-02

1 研究背景

2019年5月，交通运输部等七部门联合发布《智能航运发展指导意见》，指出以法规、标准、规范制定为重点，加快构建智能航运治理体系。2020年4月，工信部编制完成《智能船舶标准体系建设指南》（征求意见稿）。征求意见稿提出到2025年，智能船舶基础共性、关键技术应用、智能船舶设计、智能船载系统及设备、智能船舶测试与验证专业标准体系基本形成，岸基服务、运营管理标准配套完善，标准体系进一步健全，满足智能船舶设备智能化升级、测试与验证能力提升以及实现远程控制等要求，引领智能船舶、智能航运、智能服务与监管产业发展。

船舶交通管理系统（VTS系统）是我国水上交通安全监管和应急处置的重要手段。截至2020年底，全国已建成并对外运行的VTS中心40个，雷达站227座，系统监管覆盖水域为7万余平方公里，基本实现了对我国沿海港区及重要航段的覆盖。

为进一步贯彻落实《交通强国建设纲要》、《数字交通发展规划纲要》、《智能航运发展指导意见》等相关文件要求，新一代VTS系统旨在适应智能航运发展需求，强化创新引领，推进协同与共享，提升系统智能化技术应用，促进航行安全和效率，与智能船舶等技术发展相适应、相同步。

2 关键能力

根据《智能航运发展指导意见》提出的十大主要任务，新一代VTS系统应重点围绕信息感知、数据认知、风险防控、信息交互、服务应用和区域协同等关键技术，显著增强航运生产运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

现阶段的VTS系统主要实现了对船舶动态信息的感知，但水上航行安全取决于人、机、环境，新一代VTS系统应进一步实现对通航水域和船舶的全要素、全过程感知。

动态信息感知：在现有X波段交管雷达、AIS系统的基础上，加强对北斗卫星、无人航行器、无人智能船、被动雷达、毫米波、相控阵等新的感知手段等研究和应用，延长监管范围;

船舶信息感知：包括船舶外在特征、船舶适航状态、船载航程数据记录仪、船载货物、驾引人员、船舶登记、签证、安检、行政处罚数据等。

环境信息感知：一方面应结合智慧航道和智慧航保的发展，实现对水流、浪流、气象等航行环境和航行标志的感知，实现对航道的动态更新;另一方面应实现对船舶溢油、船舶尾气排放等污染物的感知。

监管资源感知：包括海事基地、执法大队等机构，海巡艇、无人机、无人船等监管设施，社会救助力量等资源的分布与配置。

2.2数据认知

数字中台是将企业的共性需求进行抽象，并打造成平台化、组件化的系统能力，以接口、组件等形式共享给各业务单元使用。随着智能航运的发展，新一代VTS系统需综合处理的数据量会呈指数级增加，需要利用数据中台进行处理，一方面是处理复杂的数据关系，另一方面是为后续大数据处理提供基础数据支撑，因此应研究确立基于数字中台的新一代VTS系统架构，通过大数据技术建立VTS系统的规则模型库和各类业务的数学模型。

2.3风险防控

新一代VTS系统应基于全要素和全过程信息感知的基础上，研究制定符合智慧航运发展的船舶监管服务模式和智能辅助决策系统，构建基于机器学习技术的船舶风险分析评估和防控模型，实现水上交通态势智能分析、船舶航行计划的智能编排、通航船舶监控的智能报警、多维通航要素的智能显示等，为水上交通智能组织与管理提供实时有效的技术支撑，从而减轻值班人员管理压力，提升全过程管理效能和港口运营效率。

2.4信息交互

信息交互的核心是信息交换内容。新一代VTS系统应建立对外信息共享平台，收集、分析、分类、清洗系统交互数据，规范信息交互的数据通信机制，统一数据交换接口格式和通信协议，实现与航运相关的外部数据的接入、整合和存储，推进信息互联互通和数据质量持续提升，主要涉及港口、海关、公安、船闸、引航等各类业务数据;在交互方式上，应积极研究5G、VDES、低轨卫星等新型通信技术在VTS领域的应用，为多渠道、多方式的信息交互需求提供技术手段。

2.5服务应用

VTS系统的服务应用是其自身的属性，通常包括信息服务、助航服务、交通组织服务和支持联合行动等。新一代VTS系统应积极探索“互联网+”的对外服务模式，进一步丰富和明确具体服务内容，建立统一的对外服务平台，制定对外服务的相关流程标准和服务反馈机制，通过互联网、手机终端、微信公众号、专用船岸通信网络等手段提供智能化、规范化、专业化的航运服务。

2.6区域协同

构建新一代VTS系统可以通过“双随机、一公开”等方式向企业、船舶和船员等相关要素及时反馈安全隐患、违法违规等信息。建立区域性执法的水上协调机制，强化大数据技术挖掘，智能识别和关联各个要素的内在联系，促进海事管理部门与地方港航管理部门、口岸单位和相关企业等的信息共享和事件响应，进一步提升海事执法管理效能。

3 新型应用场景

3.1与智能船舶的信息交互

通过梳理VTS系统和智能船舶的业务数据，规范业务数据标准和数据交换接口標准，使数据输入输出统一化、标准化，对数据进行分类、整理、清洗和融合，实现船岸信息的互联互通。

3.2通航水域风险智能管控

以船岸信息交互内容为基础，采用面向宏观决策与管理控制的风险异常行为识别与评估方法，获得基于交通流参量的水上智能船舶交通风险评估，结合监管资源的实时感知，为交通调度管理和风险管控等的制定提供实时有效的科学依据。

3.3通航数据监测和分析处理

通过对智能船舶自身适航状态数据及其对外感知数据等，结合水域环境监测数据，实现对通航环境的数据监测和数据分析等应用功能，更好地辅助管理人员对智能船舶航行的管理以及水上交通安全事故的调查和应急处置，为我国E航海的后续实施提供技术支撑。

3.4船舶航行计划智能管理

根据港口作业计划和作业动态、锚地信息等相关数据，通过算法分析、云计算、人工智能等技术，打造“智能船舶时刻表”，实现对智能船舶航行计划的智能审核、计划编排、动态预演，优化船舶进出港次序，提升航行计划管理智能化水平，助推航运企业降本增效。

4 结语

新一代VTS系统应以管辖水域全面覆盖、重点水域智能管控为目标，以系统集成的信息感知体系为抓手，加快推进信息技术与水上交通管控要素高度融合，将物联网、人工智能等新技术综合运用到水上交通业务的全过程，实现对通航水域和船舶的全要素感知、全过程监管，推动水上交通安全监管模式的高质量发展。

参考文献：

[1] 曾青山，王永坚.智能船舶对海事监管的影响和对策研究[J].中国海事.2018（09）.

[2] 孙星，智能船舶在海事监管中的应用[J].中国船检，2019（10）.