海上交通安全管理数字化能力提升建议

李乾源

(中远海运科技股份有限公司， 上海 200135)

0 引 言

当前全球范围内的很多领域都已进入数字化转型的蓬勃发展期。然而，国内海上管理方面的信息化基础设施仍存在发展不平衡的问题，这与当前的新技术发展形势不相适应。为全面贯彻十九大“交通强国”的战略，服务“四个交通”发展，满足国际履约要求，有必要分析传统领域数字化转型的内涵和关键要素，总结我国社会产业可复制、可推广的经验和模式，从研究对象的现状出发，抓住一些可操作性强的部分，运用“大物移云智”的数字化手段和工具与海上交通管理事务深度融合，构建现代化海上交通安全管理体系，这是实现“智慧海事”建设目标的重要进程。目前，国内有关海事数字化转型的研究相对较少。谢卫红等通过对国内外的数字化创新研究进行对比，从内涵和特征等方面梳理了其中的知识脉络；PUTRA等运用数字化手段对交通运输领域存在的实际问题提出了解决方案；尹先明等对船舶交通管理系统(Vessel Traffic Service，VTS)在船舶交通管理智能化方面的应用和发展进行了研究；李志文等从立法层面和制度层面对海上交通安全管理的内涵进行了扩展，并围绕海事相关部门的执法边界，突出了公共服务的特征；FERNANDES等通过模型对比分析的方式论证了数字工具在金融领域的关键作用。在城市治理方面，智慧城市和城市大脑的解决方案是数字化转型应用的最佳实践。

本文首先探讨海上交通安全管理数字化转型的内涵，从数字化转型的背景及定义、数字化体系框架结构、数字化的应用领域和数字化转型的价值等方面进行说明；其次，从海上交通安全现实情况出发，以浙江省水域辖区为例，总结海上交通安全管理业务现状，并结合技术操作的可行性分析，为数字化转型解决方案提供参考路径；最后，给出海上交通安全管理数字化能力提升的方法建议。

1 海上交通安全管理数字化的内涵

1.1 数字化转型的背景和定义

维护海上交通安全、保障航运经济平稳发展是海上交通管理部门的重要责任。随着新一代信息技术的深入发展，利用科技手段完善海上安全治理体系和提高海上安全治理能力是国家的战略要求。海洋经济发展也提升到了战略的高度，海上活动大量增加，使得海上交通安全管理面临着前所未有的挑战，给海事管理部门的工作提出了更高的要求。

从具体内容的角度分析，不同领域的数字化转型的定义不尽相同。数字孪生体的概念在工业系统中很早就得到了广泛应用，但数字化转型并非单纯的技术升级，而是建立在管理运营上的有益补充，在时间上和路线上都需从实际出发进行规划设计。本文将数字化转型定义为：利用新一代信息技术，充分发挥计算机的运算能力，联通不同层级各业务节点的数据，进行平台融合治理，实现数字生态运营的闭环。

1.2 数字化体系框架结构

根据数字化转型的定义，建设完善的“智慧海事”管理平台，结合国家海上交通运输管理部门数据中心的数据、感知设备的数据，以及自然气象、水文和通航要素等外部环境数据，实现海上安全管控在感知能力、监管能力和应急能力上的升级，为执法部门精准高效地运转提供重要支撑。

从信息技术(Information Technology,IT)架构的角度分析，主要分为4个层次(见图1)：

图1 数字化体系架构

1) 基础设施层，主要由一些物理硬件组成，主要负责数据的采集、传输和指令执行；

2) 平台治理层，体现数据汇集能力，提供数据仓库的清洗和运算等能力，由智能中台、数据中台和算力中台提供支撑；

3) 数字服务层，由数据分析和数据可视化共同构成数字资产，是物理底层在结合一系列数字化手段和工具之后映射到虚拟空间的一种延展性服务，可在数字端实现整个现实过程的虚拟“孪生”；

4) 应用服务层，实现海上交通安全管理智能化服务。

1.3 数字化的应用领域

数字化转型是新时代社会进步的重要手段，是IT与社会产业深度融合的里程碑，广泛应用于各个领域。

1) 在种植业，利用数字工具与生物技术的融合打造农业绿色革命，推动我国从“传统农业”向“智慧农业”发展变革，使得农业生产进入高级阶段，加快现代化农业的发展；

2) 在制造业，传统制造业的数字化转型被普遍认为是复杂性与适用性高度统一的实践，万伦等和陆洋等研究了较为先进的数字化转型量化方法；

3) 在交通行业，在新冠肺炎疫情影响全球公共卫生安全的背景下，智慧交通与韧性城市建设结合的研究应用较为广泛。

1.4 数字化转型的价值

以可量化的标准衡量，数字资产是先进的互联网技术与生产过程融合的产物，是数字化转型的突出价值。数字资产的价值特征需从其组成部分出发进行分析，本文将其生命周期抽象为数据资源、数据处理技术和数据驱动力。实际带来的价值表现为以下3个方面：

1) 通过数字产品生命周期的快速迭代，提升业务过程的敏捷度，突出数据资源的灵活性；

2) 技术加速创新，有助于优化业务，提高效率，突出数据处理技术的功能性；

3) 延伸整个业务流程的长度，重新定义服务价值，体现扩展性和创新性。

2 海上交通安全管理现状和基础

2.1 海上交通安全管理现状

近年来，我国的经济发展进入了增速换挡、结构优化和动力转换的新常态。随着海洋经济的高速发展，海上生产活动日益繁忙，交通安全风险越来越高。据统计，海上安全事故已成为道路交通事故之后的第二大事故来源。浙江省海域辖区(以下简称“辖区”)广阔，海岸线总长为6 634 km，占全国海岸线总长的20%，居全国首位。2019年，浙江省海船登记数量全国第一，达到5 608 艘，在册渔船3.18万艘，沿海港口货物吞吐量13.54亿t，其所辖水域是我国水上交通安全重点监管水域之一，具有良好的数字化应用基础支撑，将其作为研究对象进行说明，具有说服力。

2019年，辖区沿海水域共有227艘次船舶发生水上交通险情，遇险人员2 423人，死亡失踪45人，沉船39艘，直接经济损失达10 342.13万元。在这些事故中，等级以上事故以一般等级事故居多，一般及以上等级的事故占全国事故总数的13.9%，死亡失踪人数占全国死亡失踪总数的18.9%，沉船数占全国沉船总数的24.3%(数据统计来源为浙江省海上搜救中心，见表1)，整体形势不容乐观，对海事部门的海上监管和应急指挥搜救工作提出了更高的要求。目前，辖区内的涉海单位已通过在沿海建设或扩建VTS、船舶自动识别系统(Automatic Identification System，AIS)、闭路电视(Closed Circuit Television，CCTV)、渔业监控系统和港口作业系统等实现海上监管、监控覆盖，通过甚高频(Very High Frequency，VHF)实现通信覆盖，这些应用效果显著，在海上交通安全管理方面发挥了重要作用，为数字化能力提升打开了空间，为转型升级创造了条件。但是，这些应用也存在一些不足，如数字资源整合程度不高、精准执法能力不足和各部门监管合力有待提升等。

表1 2017—2019年一般等级及以上事故数据统计

在基础设施方面：VTS大多数仍采用进口设备，网络安全性难以得到保证，且复用性和扩展性极低，实施国产化改造工程刻不容缓；AIS基站受网络信号接收能力的限制，需进行补点建设；另外，需在重点水域加大对CCTV系统进行更新升级的力度，完善VHF系统的盲区清扫覆盖等工作。在数字服务方面：信息化水平应用“有余”，但“智能不足”，通过调查得到辖区相关涉海部门信息化应用情况见表2。

表2 浙江省涉海相关单位应用系统情况

相关单位在数字化应用方面都有一些积累，但缺乏统筹规划，造成了“数据孤岛”现象，因此无法充分发挥资源优势。

2.2 基于底层架构的技术可行性分析

经过“十三五”时期的发展，依托“互联网+”和“E航海”的理念，我国已基本建成覆盖全面、管理高效、服务优质、保障及时的综合航海保障体系，具备深度融合研究的基础条件。本文围绕动态管理、智能感知和数据智享等对数字化能力提升方法进行研究。基于底层架构的IT系统一般由感知终端、网络传输、软件基础设施和新一代信息技术等构成，总体架构分为物理层、支撑层和服务层等3层(见图2)。

图2 基于底层架构的IT系统总体架构图

1) 物理层，利用VTS、AIS、CCTV、北斗、卫星AIS、精准定位和水文气象采集等感知终端设备，融合互联网、卫星AIS通信、移动互联网、北斗卫星通信和VHF等通信手段，实现船与船之间、船与数字平台之间异构网络的泛在物联；通过实时采集海上基础数据，实现对海上交通管理物理要素的“全覆盖”。

2) 支撑层，可依托现有的云端资源，利用云计算和大数据等新一代信息技术，打造基于云服务架构的数据中心作为“智能中枢”，融合汇聚涉海全域数据资源，通过信息共享、业务贯通和整体智控的发展逻辑，构建统一的数据标准体系和数据治理体系，实现部门之间互联互通，海上交通安全“全管控”，使数据资产的价值最大化。

3) 服务层，具有很好的功能延展性，服务可定制，基于管理“全智能”的设计理念实现主体业务数字化；通过动态监控实现海上交通智慧组织管理，有效提升交通效率；通过精准识别对潜在风险进行智能预警和干预，降低海上事故发生率；通过不同应用系统之间的互联互通，打破数据壁垒，形成应急指挥快速响应机制，提高搜救相关部门的协同处置能力。

技术可行性的前提是基础设施资源的完备性，其中中台技术需结合庞大的可信数据源，数字资产的统筹规划能力是关键。新技术的应用必将重新定义业务全生命周期过程，可优化流程，提高效率，加速创新服务的实现，在应对复杂问题方面，灵活操作的可持续性更强。

3 海上交通管理数字化能力提升建议

3.1 探索新技术组织模式，丰富平台柔性化实践

新一代信息技术的发展为解决问题提供了可行性方案。为推进数字化转型，需建立一套全新的技术路线，并科学地转变管理方式，面向未来，由局部设计向全局规划推进，充分发挥系统平台的柔性化优势，打造技术与组织体系融合的新业态。数据资产的实用性价值一般表现为以下几点：

1) 通用性，具有平台化的特征，通过催生新业态发展新理念，实现管理模式的创新变革；

2) 标准性，即高效协同，一旦解决数据确权问题，基于数据统一标准规范，可实现跨平台互操作；

3) 敏捷性，即可持续，数字标准化到自动化，业务集成化到智能化。

3.2 提升业务管理水平，切实履行海事职责

在《海事系统“十四五”发展规划》指导文件中，为打造一流的海事服务，将水上安全形势保持稳定放在了首位，并量化了一些预期性指标，强调安全风险防控，对应急处置能力提出了更高要求。基于“一张图”的数据服务构建海上“智能中枢”，全面提升保障服务能力。

1) 数字化手段应用于风险的预警，辅助排查发现隐患，可减少渔船与商船碰撞等海上事故的发生；

2) 数字宏观态势管控海上交通流，通过远程实时监管，重点解决航道堵塞和船舶压港等问题，有助于提升港航服务能力；

3) 平台模式适用于以“指挥中心”为特征的工作组织模式，在加强海上应急联动能力建设，建立跨层级、跨部门、跨区域和跨业务的统一高效联动应急指挥体系方面具有突出优势；

4) 大数据技术的智能化应用发展能为海上业务管理和科学决策提供重要支持，进一步提升数据的辅助决策能力，为“智慧海事”的发展奠定基础。

3.3 融入“十四五”大局，保障航运经济健康发展

“十四五”时期是海事系统加快建设交通强国和构建国家综合立体交通网，推动现代化高质量发展的关键时期，也是航运经济转型发展的关键窗口。在催生航运经济新业态的背景下，要建立海事管理与智能航运兼容并进发展的安全监管机制，政策工具是关键，着力提升海上交通安全管理服务水平是抓手，初步形成“水上大交管”动态管控格局，推动“陆海空天”一体化水上交通运输安全保障体系建设，有助于改善航运营商环境，为航运经济健康、高速发展提供坚实保障。

3.4 打造区域试点新模式，服务国家战略实施

加快推进数字海事建设工作，助力国家区域协调发展战略，津冀海事区、长三角海事区和粤港澳大湾区海事区因地制宜，先行示范，有助于推动交通强国海事战略任务。数字创新服务的成功试点，有助于提升国际合作的广度和深度，拓展与“一带一路”沿线国家和地区的海事合作。有助于持续深化改革，推进水上交通动态管控机制改革，创新管理机制，重构业务流程，构建现代化、智能化的海上交通动态管控新格局。

4 结 语

在新经济模式下，技术引领发展和改革方面的研究日益重要。高效解决海上交通安全管理问题是新时期航运经济创新可持续发展的重要保障。服务能级策略的相关研究，积极应用数字化相关技术，充分发掘数字资产的潜在价值，通过技术驱动管理变革是一种值得探索的道路。

本文的研究以数字化转型解决方案为牵引，旨在推动海上交通安全管理系统优化、管理模式升级和管理理念创新，推进海上交通治理向数字化、智能化和智慧化发展；同时探索“大物移云智”新一代信息技术在海上交通管理方面的融合应用，为海事系统和航运经济高质量发展研究提供参考。