上海港E-pilot在洋山港“雾航”操作中的应用

陈晨

摘 要：上海洋山港自2005年12月10日竣工并开港以来，一直承担着腹地内远洋箱源和国际中转箱业务的重任，在2017年12月10日洋山深水港四期自动化码头正式投入使用后，这座“无人码头”是全球规模最大、自动化程度最高、全自动化集装箱码头。为保证上海洋山港安全高效通航及运输，港口引航在其中发挥着至关重要的作用。本文就在雾情或能见度不良等天气影响下如何通过上海港E-pilot在洋山港“雾航”操作中的应用作出设想和建议。为上海洋山港引航安全生产提供技术手段，加快上海港“智慧港口”建设步伐，提升上海国际航运中心核心竞争力和安全保障能力。

关键词：E-pilot;E-navigation;雾航;智慧港口

中图分类号：U675.5+3          文献标识码：A            文章编号：1006—7973（2021）03-0112-03

2020年下半年，由于疫情的影响以及地缘经济因素，世界海运贸易量不降反升，特别是集装箱运费的报复性增长导致各船公司对于船期准点率的要求大为提高。洋山港承担了上海港集装箱吞吐量的近一半，如何能保证有条件下的全天候操作，从而更好地为港航服务，成为一个重要课题放在广大港航服务者面前。从2015年起，上海港引航站就提出了E-pilot的概念，并将之运用到实际的引航工作中去，取得了良好的成果。

1 E-pilot的概念

1.1 E-pilot的由来

E-pilot顾名思义，是一个船舶引航跨部门、跨系统业务协同和资源整合的概念体。准确来说，E-pilot是2006年国际航标协会第16届大会上提出的E-navigation概念在船舶引航领域的应用及发展。E-navigation是通过现代化电子手段将船-岸航行安全相关信息进行整合处理及分析，通過传输终端提供给相应安全负责人员或部门，保障航运安全及高效率。而E-pilot是借鉴E-navigation的模式，通过整合现有的技术手段及信息来源，从而能高效保障引航安全的一种手段。以上海港的经验为例，基于完备的港航基础设施，它还整合了先进的信息、通讯及传感技术。E-pilot的提出及实施是引航方式现代化的具体表现，随着电子海图（ECDIS）的不断发展，以及与AIS技术的融合，以岸基AIS为技术支持的各种港口引航系统不断应用于实践之中。作为上海港E-pilot项目的主要输出终端，上海港引航站也研发了本港自主知识产权的便携式终端输出系统。在提高引航员信息获取效率的同时，E-pilot系统利用遥感技术及引航大数据整合，实现了以引航调度为载体，将引航安全监控由原来二维的时间、空间向实时风向、流速、航警等与引航安全相关的多因素多维发展。

1.2 E-pilot的发展

随着技术的不断进步，E-pilot以现下流行的大数据云平台为基础，囊括了诸如物联网、人工智能、大数据、5G通信等新一代信息技术手段，是主要服务于港口引航相关单位的信息平台，具有信息规范化、生产和管理智能化以及业务处理协同化的特点，能够更好地满足上海港引航生产安全和高效的要求，通过现代化技术为广大港航企业提供多维高效的引航服务。下图为上海港E-pilot系统流程图。

为响应国家有关发展“智慧港口”的号召，E-pilot的设计及实施理念从最开始的以数据处理服务器为载体的简单信息归纳、处理及分析发展到以云数据处理服务平台为基础的，通过“互联网+”技术概念，对上海港E-pilot港航企业相关用户进行需求分析，并通过与现有的引航安全系统比对进行差距分析，推导出实际客户需求。E-pilot不再是简单的技术应用的整合、数据和信息系统的集成，而是在更高层次上基于服务的引航生产、引航管理及决策和引航服务的整合。通过在实际应用中的不断调整，E-pilot系统最终将实现智慧化的引航管理操作模式，实现多维高效的引航服务，为未来港口、航运和海事多领域协同化发展构建实践平台。通过“互联网+”技术模式，E-pilot将为港航企业及相关单位提供数据管理、应用开发和部署平台，从而进一步实现大数据及人工智能技术的创新应用。

2 E-pilot在洋山的运用

2.1 洋山港概况

洋山深水港区位于杭州湾口外的浙江省嵊泗列岛，坐落于大、小洋山岛之间。洋山深水港西北端距上海市区约32公里，南至宁波港约90公里，向东经黄泽洋水道至东海，是距上海最近的深水良港，解决了长期困扰上海港集装箱吞吐量发展的瓶颈。

其设立目的就是要利用洋山港独有的良好地理和航运条件，将其建设成为国际航运枢纽港，进而促进上海国际航运中心建设。自2005年12月10日正式封关运转以来，国际航线逐年落户，集装箱吞吐量不断递增，2019年达到1980.8万标准箱，在上海港占比达45.7%。2013年，上海自贸区成立为洋山港带来了新的发展机遇，洋山港区实行自由港政策后，港口的市场定位为国际中转枢纽大港，进一步提升了集装箱吞吐量的增长。

2.2 洋山港“雾航”操作

洋山港及附近海域的雾季多发生在4～6月，整个海区雾情比较严重，平均每年有42天存在雾情，海面能见度下降，从而给船舶瞭望、航行定位带来不便，严重影响船舶的通航安全，对港口的生产效率产生影响。洋山深水港主航道位处舟山列岛岛礁水域，是中国沿海特别是内贸船舶海上干线南北交汇之处，同时周边有很多传统渔场，交通密集，通航环境复杂。由于雾情等不良天气的影响，2014年航班准点率只有55%。为此，上海海事局2014年开始建设“上海自由贸易区洋山港E-navigation示范平台”，重点开展洋山港水域“雾航”条件下的大型集装箱船航行和离靠泊助航相关研究。在此之前，出于对于港口条件以及安全考虑，通常当洋山港水面能见度小于1000米时，VTS会停止船舶进出港作业。2015年上海港引航站在上述框架下，提出了E-pilot概念，结合引航实际工作情况以及港航相关服务对象的业务需求，提出了能见度500米以上的“雾航”操作规程，利用E-pilot技术平台实现了能见度不良条件下的船舶航行安全保障问题，切实做到了保障盲航、雾航时被引船舶的通航安全，从而有效延长通航时长，提升港口经济效益。依靠E-pilot的实施、实现“雾航”后，被引船舶在洋山港水域遭遇到能见度不良天气时也可以航行、靠泊，“相当于飞机的盲降”。这将进一步提高港口和航运公司的运营效率、降低运营成本，惠及往来上海洋山深水港的世界各大航运公司，极大提升上海国际航运中心核心竞争力和安全保障能力。实现“雾航”后，洋山港每年将提升近30万标准箱的吞吐能力，每年将节省约15亿元因天气原因造成的延误成本。

在实际“雾航”的操作过程中，通过接收不同传感器信息反馈，为引航作业提供更多的信息来源，将机器视觉技术应用于导航仪的实时过程监控将实现智能助航，对船舶实时运动航迹带进行推算，并对可能产生的航线及船位偏离发出预警，保障引航安全，并在能见度不良的情况下切实降低引航员工作强度。

2.3 E-pilot在洋山港的运用

本文以上海港引航站洋山港引航员所使用的E-pilot系统输出终端智能导航系统可视界面为例，针对能见度不良时的操纵实例，说明E-pilot系统在洋山“雾航”操纵中的功能及效用。

展示实例发生时间为2020年4月25日，能见度500米，由洋山二期码头离泊，正常出口。由于能见度的不良，引航员主要依靠的是雷达及E-pilot智能引航终端。E-pilot系统通过对引航过程中的相关信息（如船舶进出口航道、停靠泊位、计划航线、潮高的修正量、船舶的静态参数等）进行选择性的设定，通过综合化、智能化获取来自不同传感器（如GPS和AIS）的信息，并且根据当班引航员设定的引航作业内容（进/出港）、报警环境参量、显示方式等，通过电子海图显示对船舶进行引航服务。系统功能包含了海图显示、参数设置（引航方向等、报警参数）、引航回放、靠泊跟踪、潮汐查询与修正、引航跟踪、扩展功能（保存屏幕位图等）。

近年来，随着进出港口船舶数量逐年上涨，港口、港航企业发展迅速。对引航员而言，日常的引航工作也带来了更高更大的挑战。为了保证船舶引航工作安全，对引航工作的全过程进行实时监控非常必要。当前，E-pilot系统利用信息化技术将电子海图和AIS通信等方式有效结合起来进行引航监测。例如当引航员运用AIS通信进行引航监测时，通过利用无线电发送船舶的定位信息，岸基调度在接收到信息后，对引航船舶的航行状态进行多方位的监控，从而提升引航的安全性。对船舶航行状态的动态监控，将信息化技术在引航监控和监测中得以有效的应用。通过运用GPS技术对船舶进行精准定位，然后运用AIS通信技术将精准的位置信息通过无线电向外发送，在电子海图上将所监测的信息直观地呈现出来。从实际的应用情况来看，E-pilot系统在智能导航终端上可以通过动态监控对海域状态进行准确判断，同时制定出针对性的航行计划，例如在航经风流压差较大地区时，船舶和海域的实时状态还在电子海图上得到主观的展示，从而避免航行中发生危险。

3 结语

在“十三五”阶段，上海港引航站全面落实创新发展理念，重點推进“E-pilot”体系建设，将“互联网+”、智慧引航等创新理念运用于引航生产及运营管理。但E-pilot的全面应用和发展还处于起步阶段。作为E-navigation的延伸及补充，随着技术的发展，E-pilot系统将不断改善引航员在实际操船过程中的工作压力及劳动强度。E-pilot系统引入“大数据云平台”，提高了引航员对引航过程的事后评估和分析的能力，并辅助引航员快速感知船舶的态势、分析船舶引航安全问题并快速提供合适的操纵方案。未来E-pilot系统的发展方向将呈现数据来源多元化、立体化、小型化、网络化和多种水域拓展的趋势，水上便携导航系统将不断优化，将动态潮汐及实时航警等因素引入应用，可定制或整合其他E-navigation产品，更好迎合未来大数据时代各种港航企业的发展需要。

参考文献：

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[3]王翟， 资料 2015上海国际航运中心建设十大事件. 董云虎 主编，上海年鉴，《上海年鉴》编辑部，2016，183-184，年鉴.