科技賦能內河海事監管與服務跨越式發展的思考

陳振奮

2021年9月，交通運輸部海事局作出了建設全要素水上“大交管”的工作部署，提出以推進構建“多維感知、高效協同、智能處置、優質服務”的現代化、智能化水上交通動態管控新格局為導向，全面實現“全水域覆蓋、全數據集成、全業務協同、全要素管理”目標。其中，“全水域覆蓋”明確提出海事監管與服務全面覆蓋我國內河、沿海及國際重要通道，實現水上監控目標“看得見、聽得到、傳得回”。

一、內河水上交通安全不平衡不充分問題突出

《海事系統“十四五”發展規劃》[1]總結海事系統“發展不平衡不充分等問題依然存在”“水上交通動態感知實時化、精細化和智能化仍有短板”?！稄V西海事局“十四五”綜合發展規劃綱要》[2]歸納出轄區“陸?？仗臁币惑w化水上交通安全保障體系建設基礎相對薄弱、智能化綜合監管支持智能航運和新型產業發展后勁不足的突出問題。四川、湖南等有關省區市承擔內河水上交通監管職責部門在相關發展規劃中也提出，內河低等級航道水上交通安全長期基礎差、底子薄、短板多、優勢少、發展慢，服務保障能力與經濟社會發展不相適應。

水路運輸成本低廉，具有陸路運輸所不具備的優勢，但水運建設投入大、難度高，較鐵路、公路發展滯后，內河低等級航道的水運更是基礎弱、欠賬多，水上交通本質安全水平不高，服務保障能力還不能完全適應航運經濟發展需求。針對內河水上交通安全不平衡不充分問題，怎樣著力構建“陸?？仗臁币惑w化水上交通運輸安全保障體系，實現海事監管能力信息化智能化高質量發展，是當前內河低等級航道水域海事管理機構需要著重考慮的命題。

二、科技發展為內河低等級航道水域海事智慧監管提供條件

近年來，科學技術迅猛發展，基礎設施日趨完善，特別是智能手機廣泛應用，為內河低等級航道水上交通安全監管實現跨越式發展提供了機遇。

（一）定位技術廣泛應用

定位功能已成為智能手機的標配。據中國信息通信研究院統計，2022年1月國內市場手機出貨量3 302.2萬部，智能手機占比98%[3]。經過查閱部分市面在售智能手機配置參數，發現這些智能手機基本上已預裝了地圖導航APP，支撐導航應用的是手機定位系統，該系統基于北斗衛星導航系統（BDS）、全球定位系統（GPS）等特定定位技術來確定手機所在位置（即高精度的經緯度坐標）。同時，廣西2021年信息通信業發展情況統計，廣西手機上網用戶5 011.4萬戶，對移動電話用戶滲透率90.9%[4]。在偏遠水域開展客渡船監督檢查時發現不少客渡船駕駛員已使用智能手機。有了手機定位系統和移動上網人群，就有了船舶通過手機基于位置服務（LBS）提供航行動態的首要前提條件。

船舶自動識別系統（AIS）和北斗應用持續擴大。十多年來，海事管理機構持續推進AIS設備在船舶導航的應用，目前在內河，長江干線、珠江干線、京杭運河及黃浦江的旅游船、游覽船以及總噸位大于100總噸的其他船舶均已配備A級或B級AIS。此外，北斗衛星導航系統于2014年11月在航海領域開始應用，如今內置北斗定位模塊的AIS設備已經廣泛應用在航行船舶上?！?022中國衛星導航與位置服務產業發展白皮書》指出，目前全國超過47 000艘船舶應用北斗系統，在重點營運車輛、海事公務船、長航公務船、助導航設施及系統中的裝備率已經達到100%[5]。按照船舶AIS和北斗應用發展趨勢，這類導航設備的船舶標配化和泛在化已經由沿海、內河干線向內河低等級航道水域逐漸滲透，也是船舶主動提供航行動態的另一種形式的前提條件。

（二）基礎設施日漸完善

海事管理機構要獲得船舶動態，需要依賴各類基礎設施通信網絡信息數據傳遞。

通信基礎設施建設深入、信號覆蓋面擴大，較好支撐LBS應用的普及。以內河偏遠水域龍灘庫區所在的河池市為例，《河池市5G通信基礎設施專項規劃（2021—2025年）》[6]提出要加快通信基礎設施建設布局規劃，大力發展信息通信業，加快推動第五代移動通信（5G）、獨立組網規模部署，2021—2025年實現城區、縣城、鄉鎮、工業園區等重點區域、重點道路連續覆蓋，完成100%行政村覆蓋。

AIS岸基網絡系統和北斗地基增強系統建設，推動水上監控目標逐步實現“看得見”“看得準”。近十年來，國家對AIS岸基網絡系統運維建設持續投入，AIS岸基網絡系統不斷完善、覆蓋范圍持續擴大。除了傳統的航運發達地區外，廣西內河水域AIS岸基網絡系統已向上游覆蓋至右江百色市、紅水河河池市部分航道，預計覆蓋范圍還將持續擴大。北斗三號全球系統2020年7月31日建成并開通服務，全國范圍內大批量的北斗地基增強基準站建成投入應用，提供了厘米級高精度定位服務。

國家重視基礎設施的建設和持續資金投入，各類通信信號覆蓋由“點”“面”向全域覆蓋拓展，已然具備船舶動態信息數據傳遞的前提條件。

（三）科技與業務融合逐步加深

近十年來，隨著科技飛速發展，各類安全通信、監控監管信息系統在海事廣泛應用，船舶管控能力逐步提高。廣西海事局在建成和投入應用的綜合指揮系統，集成高等級航道水域的電子地圖、AIS、視頻監控系統（CCTV）等信息資源中配置了相應監控終端、視頻會議終端，具備了基本綜合顯示與視頻指揮調度功能。同時，廣西海事局開展智慧海事試點應用，嘗試打通數據資源應用壁壘，提出“現場成圖、監控成網、數據成鏈、支撐有力、服務便捷、管理智能”的目標，推進廣西海事智慧海事建設。海事管理機構運用科技的積累將為后續海事智慧監管系統建設提供寶貴經驗。

縱觀經濟社會與科學技術發展軌跡，船岸通信經歷了從“大聲喊話”到短距離通信（使用擴音器或手持甚高頻對講機等）的過程。如今智能手機普及、各類通信信號覆蓋擴大、信息技術向水運行業日漸滲透和融合，內河低等級航道水域已經具備海事智慧監管基礎條件。

三、科技賦能內河低等級航道水域海事智慧監管的實現途徑

把握好機遇，運用科技手段，實現內河低等級航道水上交通安全監管實現跨越式發展，做到全要素水上“大交管”的“全水域覆蓋”，可以從三個層面齊驅并進。

（一）擴大船舶提供航行動態的覆蓋面

上文提到，經過十多年持續推進AIS在船舶導航的應用，一方面船舶依靠AIS獲得了導航與航行安全保障，另一方面海事管理機構通過AIS岸基網絡系統掌握了已安裝AIS設備船舶的航行動態，更有效地維護了水上交通安全。但在內河低等級航道水域，若采取全面建設AIS岸基網絡系統和所有船舶配備AIS方式，就成本投入、實施成效方面而言，顯然不具備經濟性和技術適用性。在當前AIS岸基網絡系統未全面覆蓋、多數內河低等級航道船舶未安裝AIS設備的情況下，船舶可以通過基于手機LBS服務、小型化船載AIS設備或北斗終端等手段主動提供航行動態從而獲得航行安全保障。

船舶基于手機LBS服務提供航行動態易于實現。隨著手機導航、車聯網的普及，大眾在開車時已經習慣使用導航來規劃行程、避開擁堵路段。獲取道路擁堵信息一方面來自安裝了BDS、GPS的出租車、公交車、營運大貨車提供的包括車輛動態位置在內的交通大數據，另一方面來自手機導航、車聯網軟件收集上傳的用戶動態位置。航運業也可以參照開車使用手機導航的方法，推廣使用包含導航服務、航行通警告信息、氣象水文信息等功能的APP，寓監管于服務之中。例如在中國海事綜合服務平臺APP中增加類似功能，推廣給船舶應用，從而掌握實時船舶位置信息。

小型化船載AIS設備適用于小型運輸船舶。隨著芯片技術的發展，電子產品功能越來越強大，同時芯片體積越來越小，最具代表性的是手機。目前市場已出現小型的AIS信號接收模塊（見圖1），對功能完整、低功耗、低成本、體積小巧的小型AIS收發模塊的研究也越來越成熟?？梢砸龑群铀虼鞍惭b小型船載AIS，如在橫越航道的客渡船安裝，對渡船自身和過往的運輸船舶都能提供安全保障。

船舶北斗終端可作為偏遠水域航行保障的補充。北斗短報文通信是北斗系統的特色，通過短報文通信功能可實現位置信息傳輸，這在海上作業漁船上得到大量的應用。在缺乏通信網絡和AIS岸基網絡系統的大型庫區、湖泊等偏遠水域，可以安裝船舶北斗終端，或安裝基于北斗信息傳輸的AIS設備，向岸基提供船舶動態位置信息，從而獲得航行安全保障和應急救援支持。

（二）多途徑提升船舶航行動態跟蹤探測能力

內河低等級航道通航環境通常水道彎曲、山地起伏，有時通航建筑物、橋梁、城市高樓等還對無線電信號產生遮擋。海事管理機構實施水上交通安全監督管理，若通過建設大功率岸基雷達系統或織密AIS岸基網絡系統的方式，性價比不高、效益不明顯?？梢圆捎眯⌒虯IS接收機、智能卡口、人工智能（AI）智能攝像頭、小型雷達等小而精且易于實現的手段獲取船舶航行動態，從而有效履行海事監管職責。

小型AIS接收機是經濟有效的手段。針對內河特別是內河低等級航道通航環境特點，應用小型化、經濟、易于安裝的AIS接收機，部署在內河低等級航道重要港口碼頭、船舶密集區、船舶必經水域（橋梁、大壩水域等）、事故易發多發水域，或者作為AIS岸基網絡系統的補充，部署在通航建筑物、橋梁橋區等信號弱覆蓋水域，是一種經濟、有效的獲取船舶動態的途徑。圖2是小型AIS接收機在南寧大橋接收附近航行船舶的AIS動態信息[7]。

圖2 小型AIS接收機在橋梁橋區水域測試

智能卡口系統應用在“卡口水域”。智能卡口可能包括激光雷達、高清攝像頭、AIS接收模塊和相應智能算法等，能夠較準確捕捉船舶船位、智能監控船舶動態，從而有效管控船舶、高效執法?？梢栽谥匾拇巴窘淈c、船閘、橋梁等航道水域（“卡口水域”），對航經卡口水域的船舶進行檢測感知、各類信息采集、特征識別、關聯分析、異常預警等操作。當前，廣西海事局已經在西江梧州扶典口特大橋等水域試點安裝了智能卡口系統（見圖3），該卡口系統前端主要由船舶探測設備、高清攝像機、補光燈、智能分析主機、小型AIS基站和其他附屬設備組成，船舶行駛經過時卡口系統自行喚醒并開展目標探測、動態跟蹤，綜合船舶各類信息向海事執法人員提供船舶異常的告警信息，試點卡口系統上線首日便輔助海事執法人員查獲了“冠洋XXXX”輪的水上無線電違法行為。

圖3 在梧州扶典口特大橋水域試點應用的卡口系統

AI智能攝像頭運用于某些特殊場景。AI智能攝像頭在路面應用中已能夠識別車牌信息、車輛車軸、可用車位，通過智能算法聯動跟蹤運送?；奋囕v、燃油車違規停放新能源車位等。道路交通管理與水上交通管理具有一定的相似性，完全可以通過移植，在內河低等級航道水域應用AI智能攝像頭。通過AI智能攝像頭推算大致的船舶船位，自動識別船舶船名、船舶載重線（是否超載）、船舶配員情況、艙外作業人員是否穿戴救生衣等，適應不同業務場景需求。

小型雷達部署在港口交通密集水域?？梢圆捎脻M足江面覆蓋距離、識別精度要求、易于安裝的6.5～9 ft天線的小型雷達，實現對水面移動目標的監測、跟蹤、識別。在國內外利用小型雷達作為船舶交通管理應用已有不少成功案例，有些小型雷達性能上已與大型岸基雷達接近，起到了較好的水上交通組織、預警預控等作用。當前，廣西海事局已經在西江航運干線重點水域建設了12個小型雷達站和南寧、貴港、梧州監管中心，形成“12站3中心”布局，有力保障了西江航運干線的暢通，特別是在枯水期大量船舶滯航時有效維護了水上交通安全穩定。

（三）進一步強化科技手段的融合應用

上述科技手段在相關行業已有應用且相對成熟，部分在沿海水域或高等級航道水域發揮較明顯作用，移植到內河低等級航道水域難度不大。各地內河低等級航道通航環境、航行船舶存在較大差異，因此海事監管側重點也不一樣，可以因地制宜選用或剪裁使用以上科技手段。獲得船舶航行動態只是初步具備了海事智慧監管的基礎，還需要進一步加強多源數據融合、數據中心、智慧監管平臺等建設，才能加快實現科技手段賦能。

多源數據融合是尤為突出的關鍵技術。采集到的船舶位置信息，數據來源相對獨立，數據形式多樣（為結構化或非結構化數據），系統間不能兼容導致數據不能融合等系列問題仍會對接下來“一鍵巡航”“精準監控”“管理智能”智慧監管建設造成阻礙，必須特別重視多源數據融合?？山梃b船舶交通管理系統（VTS）的多路跟蹤處理器（MT）對雷達、船舶AIS數據融合的成功經驗，深入對適用海事智慧監管的多源數據融合研究、研制。

數據中心建設是智慧監管的基礎。凌亂的數據是不可用的數據，大量凌亂數據是數據應用及管理的災難，需要在起始階段就重視數據中心的建設，做到同步規劃、同步建設、同步投入使用。應依照海事監管所需進行數據規范、元數據管理，存入各數據倉庫，建立起各類數據的關聯，并進行統一整合與集中管理，形成數據資產，為船舶動態監控、協同管理和海事綜合服務提供完整、準確、及時的數據支撐。

海事管理機構致力于為航行船舶提供優質海事服務，寓監管于服務之中，船舶各類海量數據積累后，對數據的縱向挖掘、橫向拉通、多層次多維度分析成為可能，推動海事智能、智慧發展進入新階段。智慧海事將融匯船舶基礎數據、航道條件數據、實時水文氣象、船舶動態信息等，通過各類人工智能，可以對船舶自動識別、自動跟蹤、自動記錄、提前向船舶和執法人員發出預警信息，從而做到水上交通“全時段、全方位、多角度、多時像”的全要素水上“大交管”管理，防范重點船舶事故險情，保障船舶航行安全。組織實施方面，國家層面可加強總體規劃、頂層設計、政策引導，各地各部門具體實施時應選用與實際通航環境、監管實際相適應的技術實現手段，編制相應的項目實施計劃。同時要考慮體制機制因素，建議采用國家補助、各地自籌的資金籌措方式，分層分步穩妥推進項目實施，通過各個實施項目的“積木搭建”，形成統一的智慧監管平臺，從而最終實現海事監管服務由“汗水型”向“智慧型”轉變。

新時代我國社會主要矛盾是人民日益增長的美好生活需要和不平衡不充分的發展之間的矛盾。建設全要素水上“大交管”聚焦水上交通安全不平衡不充分問題，將通過系列建設任務實施提升人民群眾對海事監管與服務的獲得感、幸福感。