基于錨泊浮臺組網(wǎng)的海洋信息網(wǎng)絡(luò)在海上交通安全監(jiān)管的應(yīng)用思考

李玉輝 張立偉 周雄偉 趙淑莉 鄭作亞

【摘? 要】海上交通安全是人們非常關(guān)心的問題，有效的安全監(jiān)管手段是海上安全的有力支撐。目前我國海上交通安全監(jiān)管的技術(shù)手段諸多集中在近岸，制約了新時期航行監(jiān)管能力的提高。因此，通過新一代網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)技術(shù)提升中遠(yuǎn)海安全監(jiān)管能力顯得尤為重要。文中總結(jié)了我國主要海域安全監(jiān)管系統(tǒng)存在的問題，介紹了一種可在中遠(yuǎn)海部署的錨泊浮臺系統(tǒng)，提出了基于錨泊浮臺組網(wǎng)的海洋信息網(wǎng)絡(luò)在海上交通安全監(jiān)管的應(yīng)用思考。

【關(guān)鍵詞】海上交通安全監(jiān)管;海洋信息網(wǎng)絡(luò);錨泊浮臺

引言

海上交通安全是人們非常關(guān)心的問題，有效的安全監(jiān)管手段是海上交通安全的有力支撐。隨著國際貿(mào)易的發(fā)展和海上通導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展，海上通航船舶數(shù)量多、噸位大，對交通安全監(jiān)管提出了更高、更嚴(yán)峻的要求。世界各國通過各種安全監(jiān)管手段不斷降低通航安全風(fēng)險，但諸如撞船、翻船、漏油、火災(zāi)等海上事故仍會不時發(fā)生，給海洋經(jīng)濟(jì)和環(huán)境造成巨大的損失和破壞。目前，我國交通海事部門的監(jiān)管手段多以行政手段為主，而技術(shù)支撐手段諸多集中在近岸，制約了新時期海上航行安全監(jiān)管能力的提高。因此，通過新一代網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)技術(shù)提升中遠(yuǎn)海重點(diǎn)海域安全監(jiān)管能力顯得尤為重要。

1.我國海上交通安全監(jiān)管現(xiàn)狀

經(jīng)過多年建設(shè)，尤其是自2007年《國家水上交通安全監(jiān)管和救助系統(tǒng)布局規(guī)劃（2006～2020 年）》經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn)實(shí)施以來，我國水上交通安全監(jiān)管系統(tǒng)建設(shè)實(shí)現(xiàn)了重大突破，目前，已形成以船舶交通管理系統(tǒng)（VTS）、甚高頻通信系統(tǒng)（VHF）、船舶自動識別系統(tǒng)（AIS）、電視監(jiān)控系統(tǒng)（CCTV）等為主體的通信監(jiān)控系統(tǒng)，目前該系統(tǒng)可有效覆蓋我國沿海水域，并在沿海近岸水域和內(nèi)水重要航段水域?qū)崿F(xiàn)多重覆蓋，覆蓋范圍離岸約20公里;同時，我國當(dāng)前的海上安全通信業(yè)務(wù)主要是通過建設(shè)在沿海的多座海岸電臺承擔(dān)和完成的，其主要進(jìn)行窄帶通信，傳輸數(shù)據(jù)量很低。當(dāng)下的近岸安全監(jiān)管系統(tǒng)可滿足沿海近岸20公里內(nèi)的監(jiān)管需求，但仍存在諸多問題，以南中國海為例，主要包括以下幾個方面：

1.1監(jiān)管系統(tǒng)覆蓋能力不夠

南海是世界上最繁忙的運(yùn)輸通道之一，37條國際航線和全球商船（按噸位計算）的50%、貨運(yùn)總量的1/3途經(jīng)南海。我國外貿(mào)貨物總量的40%以上、進(jìn)口石油總量的80%以上通過南海運(yùn)輸。船舶交通量的增長，隨之帶來的南海海域的海上交通事故和險情發(fā)生數(shù)量的增加。我國的安全監(jiān)管手段，在近岸海域已全面實(shí)時覆蓋，但對中遠(yuǎn)海的監(jiān)管手段比較薄弱。目前我國在中遠(yuǎn)海，僅在有島礁依托的海域，建設(shè)了具有目視航標(biāo)功能的燈塔，其服務(wù)覆蓋范圍約20km，未能覆蓋西沙重點(diǎn)航路。由于缺乏可供安全監(jiān)管設(shè)備搭載的平臺以及穩(wěn)定可靠的海上寬帶通信傳輸手段，一體化安全監(jiān)管系統(tǒng)無法在中遠(yuǎn)海進(jìn)行部署，因此，不能滿足日益繁忙的海上交通對安全監(jiān)管系統(tǒng)的迫切需求。

1.2監(jiān)控手段相對單一且融合度不夠

目前，海上安全監(jiān)管手段以VTS、VHF、AIS、CCTV等手段為主，但各數(shù)據(jù)間的融合度不夠，雖在近岸完成了實(shí)時、連續(xù)覆蓋，但手段相對單一，針對一些特殊情況，如木質(zhì)船只，單純靠VTS雷達(dá)就很難發(fā)現(xiàn)，若針對一些非法船只，惡意關(guān)閉臺站，無法正常有效監(jiān)控;同時各手段間，缺乏數(shù)據(jù)融合及應(yīng)用，對船舶的一些異常行為不能進(jìn)行有效的事前預(yù)判及事后分析。

1.3近岸監(jiān)管系統(tǒng)與中遠(yuǎn)海島礁基監(jiān)管系統(tǒng)相對孤立

我國近岸及中遠(yuǎn)海島礁基安全監(jiān)管系統(tǒng)，雖各自發(fā)揮著有效作用，但由于缺乏穩(wěn)定可靠的海上寬帶通信傳輸手段，不能有效協(xié)同，信息無法互通及共享，無法實(shí)現(xiàn)一體化協(xié)同監(jiān)管。

2.錨泊浮臺信息系統(tǒng)介紹

2.1系統(tǒng)概況

錨泊浮臺系統(tǒng)是一新型集海洋多維信息感知、海上信息傳送、多源信息融合處理和綜合信息應(yīng)用服務(wù)等多功能于一體的海洋信息網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，具備靈活機(jī)動、無人值守、生存能力強(qiáng)、可持續(xù)工作、能源自保障等特點(diǎn)。該系統(tǒng)以半潛式海上錨泊平臺為載體，以智能化能源系統(tǒng)為保障，可搭載雷達(dá)（VTS雷達(dá)）、CCTV監(jiān)控、AIS、海洋環(huán)境監(jiān)測設(shè)備、通信設(shè)備（衛(wèi)通、VHF、LTE、短波、北斗等）、航標(biāo)燈等設(shè)備，可部署于中遠(yuǎn)海重點(diǎn)航道周邊，為海上交通安全監(jiān)管提供信息采集、傳輸節(jié)點(diǎn)中繼等服務(wù)。

浮臺系統(tǒng)海域部署圖

2.2主要組成及功能

錨泊浮臺系統(tǒng)主要由承載平臺、任務(wù)載荷、能源系統(tǒng)三大部分組成。

承載平臺是任務(wù)載荷的搭載平臺，為任務(wù)載荷在惡劣海況中可靠運(yùn)行提供空間基礎(chǔ)和安全保障。其主要包括臺體和系泊系統(tǒng)，臺體用于提供所有搭載設(shè)備所需的空間。系泊系統(tǒng)用于對臺體進(jìn)行限位，通過系泊系統(tǒng)的設(shè)計，可以有效提升臺體的水動力學(xué)性能，提高臺體的安全性和可靠性。

任務(wù)載荷由信息感知、信息傳送、信息服務(wù)等分系統(tǒng)組成。可為航道過往船只提供通信接入服務(wù)、VHF通信服務(wù)、感知信息就近服務(wù)接入、助航信息播發(fā)、遇險救助信息播發(fā)等服務(wù)。

能源系統(tǒng)是一種智能化的離網(wǎng)自主供電系統(tǒng)，利用光/柴/風(fēng)等多種能源互補(bǔ)形成發(fā)電系統(tǒng)，可滿足系統(tǒng)在不同工作模式下的能源自供給。

系統(tǒng)的主要功能指標(biāo)如下：

（1）全系統(tǒng)可抵御8級海況;

（2）系統(tǒng)可接收20km內(nèi)民用船只發(fā)送的AIS信息;

（3）系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星通信、短波通信和北斗通信，其中寬帶通信速率不小于6Mbps;

（4）具有對濕度、溫度、氣壓風(fēng)速風(fēng)向、雨量和輻射數(shù)據(jù)等海洋環(huán)境要素進(jìn)行測量的能力。

3.錨泊浮臺組網(wǎng)的海洋信息網(wǎng)絡(luò)在海上安全監(jiān)管的應(yīng)用

為解決中遠(yuǎn)海域海上交通安全監(jiān)管系統(tǒng)覆蓋能力不足問題，可綜合考慮利錨泊浮臺組網(wǎng)的海洋信息網(wǎng)絡(luò)，通過在中遠(yuǎn)海重點(diǎn)海域部署錨泊浮臺組網(wǎng)形成的海洋網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對其周邊信息的實(shí)時感知及穩(wěn)定可靠的傳輸，結(jié)合岸基綜合處理中心的大數(shù)據(jù)處理能力，為海事監(jiān)管部門提供有效的數(shù)據(jù)服務(wù)支撐。主要解決以下幾個主要問題：

（1）利用海基錨泊浮臺等各組網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，部署海上交通安全監(jiān)管設(shè)備，實(shí)現(xiàn)監(jiān)管系統(tǒng)由近岸向中遠(yuǎn)海的覆蓋延伸，提升安全監(jiān)管能力，有效降低海上交通事故、減少機(jī)動巡航頻次;

（2）利用海洋信息網(wǎng)絡(luò)，可實(shí)現(xiàn)島基、海基、岸基等安全監(jiān)管系統(tǒng)的有效連接，實(shí)現(xiàn)我國管轄海域安全監(jiān)管系統(tǒng)的互聯(lián)互通;

（3）利用岸基綜合處理中心，可實(shí)現(xiàn)多源數(shù)據(jù)的匯聚、融合處理、態(tài)勢生成及分發(fā)等，為海事部門的決策及應(yīng)急指揮提供支撐。

4.結(jié)語

本文分析了目前我國南海海上交通安全監(jiān)管系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀，介紹了錨泊浮臺信息系統(tǒng)的基本能力，提出了利用錨泊浮臺組網(wǎng)的海洋信息網(wǎng)絡(luò)，使近岸安全監(jiān)管系統(tǒng)的覆蓋范圍向中遠(yuǎn)海延伸，進(jìn)一步提升我國海上交通安全監(jiān)管能力，適應(yīng)航運(yùn)經(jīng)濟(jì)和航海技術(shù)發(fā)展的更高需求。

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作者簡介：李玉輝（1983-），男，山東人，工程師，主要研究方向?yàn)楹Ｑ笮畔⒕W(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。張立偉（1986-），男，山東人，高級工程師，主要研究方向?yàn)楹Ｑ笮畔⒕W(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

周雄偉（1968-），男，江西人，高級工程師，主要研究方向?yàn)殡娮有畔⑾到y(tǒng)總體。

趙淑莉（1983-），女，河北人，工程師，主要研究方向?yàn)楹Ｑ笮畔⒕W(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

郭明瑞（1986-），男，山東人，工程師，主要研究方向?yàn)楹Ｑ笮畔⒕W(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

鄭作亞（1978-），男，浙江人，高級工程師，主要研究方向?yàn)樾l(wèi)星導(dǎo)航與定位、空間信息服務(wù)、衛(wèi)星應(yīng)用等。