王海青

（北海航海保障中心天津航標處，天津 300450）

1 引言

黨中央、國務院印發(fā)的《交通強國建設綱要》中明確要求加快推進裝備技術升級，推廣新能源、智能化、環(huán)保型交通裝備及成套技術裝備。交通運輸部海事局發(fā)布的《海事信息化一體化發(fā)展總體方案》提出，要建設一體化應用平臺、一體化數據資源中心，構建海事一體化信息平臺，推動海事信息化高質量發(fā)展。基于以上要求和考慮，天津航標處于2018年開始著手航標運行保障系統(tǒng)的研制與開發(fā)。

現階段北方海區(qū)航標管理信息化系統(tǒng)主要有：航標基礎數據庫系統(tǒng)、航標運行信息監(jiān)控系統(tǒng)、值班管理系統(tǒng)、AIS 鏈路監(jiān)控系統(tǒng)、航標巡檢系統(tǒng)等，存在的主要問題是各系統(tǒng)相互獨立、功能交叉，并且信息資源無法有效共享，限制了航標管理效率提升及社會用戶的使用需求。因此，航標管理機構迫切需要開發(fā)建設綜合性的智能管理平臺，實現沿海航道及港口航標數據全天候動態(tài)感知，提升管理效率和服務能力。

2 系統(tǒng)功能和架構

航標運行保障系統(tǒng)設有日常管理、工況監(jiān)控、業(yè)務報表及系統(tǒng)設置四大功能模塊。其中，日常管理模塊包含基礎資料管理、航標維護管理、航標動態(tài)管理、航標應急管理等功能，并建立相應的線上審批流程；工況監(jiān)控模塊包含航標遙測遙控、船舶AIS 監(jiān)控、CCTV 視頻監(jiān)控、AIS 鏈路監(jiān)控功能，并為終端生產廠商開通系統(tǒng)線上測試接口；業(yè)務報表模塊可實現航標運維、管理、統(tǒng)計等數據直觀可視化展示；系統(tǒng)設置模塊可對機構、用戶及角色進行有效管理。

系統(tǒng)設計參考了國家電子政務總體框架，確定了六橫三縱的體系模型，按照體系模型分層進行了各部分的設計，整個系統(tǒng)的整體框架結構可以分為基礎支撐層、信息資源層、數據管理層、應用服務層、接口訪問層和系統(tǒng)應用層，以及安全保障體系、運維質量管理體系、技術標準規(guī)范管理體系等。

3 技術創(chuàng)新和應用成效分析

3.1 技術創(chuàng)新方面

航標運行保障系統(tǒng)遵循交通運輸部海事局關于信息化工作的頂層設計思路，以多元化數據為基礎，依托物聯網平臺和北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)，借助云計算、大數據、AI 等高科技應用手段，完成系統(tǒng)架構升級，搭建了具有公用協(xié)議的開放式航標遙測遙控平臺。

（1）基于北斗指揮集群和指令調度算法的航標遙測遙控方案。為滿足對轄區(qū)內航標全覆蓋、響應快、時效性高的監(jiān)管要求，系統(tǒng)結合北斗衛(wèi)星短報文通信頻率規(guī)律和北斗指揮機工作原理，提出基于北斗指揮集群和指令調度算法的航標遙測遙控解決方案。系統(tǒng)根據現有的北斗通訊資源，將北斗指揮機和通信從機進行編排組合，組成北斗指揮集群，制定北斗通信指令調度算法，將系統(tǒng)下發(fā)的遙測遙控指令生成任務隊列，在最短時間內完成指令分發(fā)，既緩解了鏈路層通訊壓力，也保證了北斗遙測遙控指令執(zhí)行的效率和成功率。

（2）以全棧AI 能力為基礎，融合航標業(yè)務場景智能算法。以全棧AI 能力為基礎，融合業(yè)務場景智能算法，自動化生成航標業(yè)務申請單模板，生成業(yè)務表單。支持表單在線生成、預覽、打印和導出，達到業(yè)務管理的規(guī)范化、透明化。分析各業(yè)務模塊之間的業(yè)務邏輯，將數據進行有機關聯，實現業(yè)務數據之間的的自動流轉，并銜接航標遙測遙控功能，達到對航標全方位立體跟蹤管理的目標。

（3）BI（行為識別系統(tǒng)）定義全生命周期，一站式報表生成。融合傳統(tǒng)BI、自助BI、智能BI，滿足BI定義全生命周期數據需求，提供數據連接、數據準備、數據分析、數據應用等全流程功能，滿足復雜報表、自助探索分析、機器學習建模、預測分析等全場景需求。對接各種業(yè)務數據庫和大數據分析平臺，進行加工處理、分析挖掘和可視化展現；提供豐富的數據看板、數據報表、指標體系和可視化組件，實時數據、歷史數據一覽無余，為業(yè)務運營提供決策分析平臺。

3.2 應用效果方面

航標運行保障系統(tǒng)將航標管理全業(yè)務流程納入系統(tǒng)平臺，在一個平臺上實現對航標動、靜態(tài)信息的全面掌控和基礎性數據資源的集中集約化運維管理，推動了航標運行保障能力的提升。

（1）提高航標遙測遙控數據的可用率。按照《航標遙測遙控通信協(xié)議》要求，各航標遙測遙控設備生產廠商按要求生產終端設備，遙測遙控數據在計量單位、采樣精度、采樣耗時和采樣誤差進行全面規(guī)范，從源頭上提高數據采集質量，配合彈性化的大數據故障判斷機制，確保了航標故障報警的準確性。

（2）提高航標遙測遙控全面覆蓋的可行性。系統(tǒng)在通信機制上全面打通GPRS、CDMA、物聯網、北斗短報文及 AIS 6 號報文等各類通信通道，形成了不同通信方式的融合，通信通道實現從高級信道向低級信道的兼容模式，實現了全海區(qū)航標遙測遙控覆蓋應用的可行性。

（3）實現各類航標數據的互聯互通。遵從數據共享、系統(tǒng)互聯原則，在統(tǒng)一數據元結構上建設數據平臺，統(tǒng)一存儲航標的靜態(tài)及動態(tài)數據，在系統(tǒng)架構和數據應用機制上全面打破傳統(tǒng)系統(tǒng)所形成的孤島。通過開放的API 數據接口實現系統(tǒng)與系統(tǒng)間的數據交換，實現各類航標數據在不同系統(tǒng)的互聯互通。

4 經濟和社會效益分析

該系統(tǒng)在推廣用戶中均獲得較高的評價。沿海航標管理機構認為該系統(tǒng)的應用不僅提高了工作效率，而且保障了航標運行維護工作高質高效；海事管理機構認為該系統(tǒng)的推廣應用，是海事監(jiān)管和航海保障一體化融合發(fā)展的具體舉措，也是雙方在智慧港口、智能航保等領域取得的實質性成果；航標設備生產廠商認為該系統(tǒng)為企業(yè)新產品研發(fā)提供遠程測試平臺和技術支持，大幅提高了產品測試和交付工作效率。

4.1 經濟效益

（1）顯著降低航標巡檢維護費用。利用航標運行保障系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的遙測遙控功能及智能化輔助決策機制，可針對性地開展航標巡視巡檢，有效提高日常計劃性巡視、巡檢的工作效率，大幅降低了航標巡檢維護費用。以天津航標處為例，2021年在轄區(qū)航標維護數量比2019年增加8.7%的情況下，海上航標巡視巡檢里程同比2019年均降低了50%以上。經統(tǒng)計，天津航標處2019年巡檢作業(yè)船舶共航行22613 海里，2020年巡檢作業(yè)共航行13141 海里，2021年巡檢作業(yè)共航行8472海里，兩年合計節(jié)約燃油費用為600 余萬元。

（2）智能助力事故追索。航標運行保障系統(tǒng)的航標碰撞智能識別功能可大幅提高對航標觸碰事故肇事船舶的識別和鎖定效率，有效提升航標觸碰事故索賠成功率。在該系統(tǒng)正式運行后的2年時間內，天津航標處通過系統(tǒng)成功完成“TRANS FUTURE 1”“金海洋1 號”等11 起船舶碰撞航標事故分析、證據固定，通過追償挽回經濟損失達到200 多萬元。

（3）精準追蹤漂移的浮標。航標運行保障系統(tǒng)可對航標位置、燈器發(fā)光、電池電量、重力加速度等情況進行有效監(jiān)控，當發(fā)現航標位置異常時，系統(tǒng)將根據航標漂移距離及時發(fā)出報警，并自動縮短航標漂移位置的報告時間，增加報告頻率，便于管理人員實時監(jiān)控航標漂移情況，精準追蹤漂移航標，提高漂移航標尋獲率。以天津航標處為例，2020-2021年度成功尋獲漂移浮標28 座。

4.2 社會效益

（1）航標運行保障系統(tǒng)是保障水上交通安全的重要抓手。航標運行保障系統(tǒng)已應用在北方海區(qū)5 千余座航標上，同時融合顯示重要航路點CCTV、沿海AIS 鏈路等多元數據，形成了立足于航標橫向拓展的綜合導助航管理平臺，有效提升了航標智能化管理水平。建立了科學的需求分析機制，逐漸形成與航運發(fā)展和風險程度相適應的綜合航海保障服務體系。該系統(tǒng)可及時發(fā)現航標工作趨勢性變化及失常情況，可提前采取預防性措施，大幅提高航標工作穩(wěn)定性和正常率，有效降低因航標失常引發(fā)的事故風險，為船舶航行和港區(qū)作業(yè)提供精準、高效的航海保障服務，從而保障水上交通安全形勢的持續(xù)穩(wěn)定。

（2）航標運行保障系統(tǒng)是踐行綠色低碳理念的開拓性舉措。為認真貫徹落實黨中央、國務院重大決策部署，大力推動節(jié)能減排，推進經濟社會發(fā)展全面綠色轉型，助力實現碳達峰、碳中和目標，航標運行保障系統(tǒng)推廣應用引導公共機構踐行綠色低碳工作方式，是充分發(fā)揮公共機構在全社會綠色低碳發(fā)展中的示范引領作用的具體實踐。航標運行保障系統(tǒng)推廣應用后，實現了船舶燃油消耗量和二氧化碳排放量年均降低了40%左右，海上航標巡視巡檢船舶航次、里程壓縮50%以上。

（3）航標運行保障系統(tǒng)是踐行海事信息化頂層設計的重要成果。航標運行保障系統(tǒng)嚴格按照海事信息化工作頂層設計思路，以航標管理為中心，以業(yè)務協(xié)同為主線，以數據共享為核心，從全局視角進行整體設計與建設，打造航標管理業(yè)務一體化應用平臺，采用更具兼容性和擴展性的B/S 結構，以統(tǒng)一需求和統(tǒng)一功能規(guī)劃為設計思想，通過統(tǒng)一數據管理和統(tǒng)一技術架構方式實現，并基于統(tǒng)一標準規(guī)范、統(tǒng)一建設和統(tǒng)一運維管理機制打造一體化信息平臺，滿足國務院“互聯網+政務服務”和“互聯網+監(jiān)管”總體要求，助推了航海保障業(yè)務一體化、信息化建設和應用的進程。

5 結束語

航標運行保障系統(tǒng)應用兩年來，大幅提高了航標管理機構的工作效率，為海事管理機構提供了經濟、便捷的監(jiān)管手段，切實推動了智能航保的建設，為船舶的安全航行提供了可靠助航服務，具有很大的推廣使用價值。