科技赋能内河海事监管与服务跨越式发展的思考

陈振奋

2021年9月，交通运输部海事局作出了建设全要素水上“大交管”的工作部署，提出以推进构建“多维感知、高效协同、智能处置、优质服务”的现代化、智能化水上交通动态管控新格局为导向，全面实现“全水域覆盖、全数据集成、全业务协同、全要素管理”目标。其中，“全水域覆盖”明确提出海事监管与服务全面覆盖我国内河、沿海及国际重要通道，实现水上监控目标“看得见、听得到、传得回”。

一、内河水上交通安全不平衡不充分问题突出

《海事系统“十四五”发展规划》[1]总结海事系统“发展不平衡不充分等问题依然存在”“水上交通动态感知实时化、精细化和智能化仍有短板”。《广西海事局“十四五”综合发展规划纲要》[2]归纳出辖区“陆海空天”一体化水上交通安全保障体系建设基础相对薄弱、智能化综合监管支持智能航运和新型产业发展后劲不足的突出问题。四川、湖南等有关省区市承担内河水上交通监管职责部门在相关发展规划中也提出，内河低等级航道水上交通安全长期基础差、底子薄、短板多、优势少、发展慢，服务保障能力与经济社会发展不相适应。

水路运输成本低廉，具有陆路运输所不具备的优势，但水运建设投入大、难度高，较铁路、公路发展滞后，内河低等级航道的水运更是基础弱、欠账多，水上交通本质安全水平不高，服务保障能力还不能完全适应航运经济发展需求。针对内河水上交通安全不平衡不充分问题，怎样着力构建“陆海空天”一体化水上交通运输安全保障体系，实现海事监管能力信息化智能化高质量发展，是当前内河低等级航道水域海事管理机构需要着重考虑的命题。

二、科技发展为内河低等级航道水域海事智慧监管提供条件

近年来，科学技术迅猛发展，基础设施日趋完善，特别是智能手机广泛应用，为内河低等级航道水上交通安全监管实现跨越式发展提供了机遇。

（一）定位技术广泛应用

定位功能已成为智能手机的标配。据中国信息通信研究院统计，2022年1月国内市场手机出货量3 302.2万部，智能手机占比98%[3]。经过查阅部分市面在售智能手机配置参数，发现这些智能手机基本上已预装了地图导航APP，支撑导航应用的是手机定位系统，该系统基于北斗卫星导航系统（BDS）、全球定位系统（GPS）等特定定位技术来确定手机所在位置（即高精度的经纬度坐标）。同时，广西2021年信息通信业发展情况统计，广西手机上网用户5 011.4万户，对移动电话用户渗透率90.9%[4]。在偏远水域开展客渡船监督检查时发现不少客渡船驾驶员已使用智能手机。有了手机定位系统和移动上网人群，就有了船舶通过手机基于位置服务（LBS）提供航行动态的首要前提条件。

船舶自动识别系统（AIS）和北斗应用持续扩大。十多年来，海事管理机构持续推进AIS设备在船舶导航的应用，目前在内河，长江干线、珠江干线、京杭运河及黄浦江的旅游船、游览船以及总吨位大于100总吨的其他船舶均已配备A级或B级AIS。此外，北斗卫星导航系统于2014年11月在航海领域开始应用，如今内置北斗定位模块的AIS设备已经广泛应用在航行船舶上。《2022中国卫星导航与位置服务产业发展白皮书》指出，目前全国超过47 000艘船舶应用北斗系统，在重点营运车辆、海事公务船、长航公务船、助导航设施及系统中的装备率已经达到100%[5]。按照船舶AIS和北斗应用发展趋势，这类导航设备的船舶标配化和泛在化已经由沿海、内河干线向内河低等级航道水域逐渐渗透，也是船舶主动提供航行动态的另一种形式的前提条件。

（二）基础设施日渐完善

海事管理机构要获得船舶动态，需要依赖各类基础设施通信网络信息数据传递。

通信基础设施建设深入、信号覆盖面扩大，较好支撑LBS应用的普及。以内河偏远水域龙滩库区所在的河池市为例，《河池市5G通信基础设施专项规划（2021—2025年）》[6]提出要加快通信基础设施建设布局规划，大力发展信息通信业，加快推动第五代移动通信（5G）、独立组网规模部署，2021—2025年实现城区、县城、乡镇、工业园区等重点区域、重点道路连续覆盖，完成100%行政村覆盖。

AIS岸基网络系统和北斗地基增强系统建设，推动水上监控目标逐步实现“看得见”“看得准”。近十年来，国家对AIS岸基网络系统运维建设持续投入，AIS岸基网络系统不断完善、覆盖范围持续扩大。除了传统的航运发达地区外，广西内河水域AIS岸基网络系统已向上游覆盖至右江百色市、红水河河池市部分航道，预计覆盖范围还将持续扩大。北斗三号全球系统2020年7月31日建成并开通服务，全国范围内大批量的北斗地基增强基准站建成投入应用，提供了厘米级高精度定位服务。

国家重视基础设施的建设和持续资金投入，各类通信信号覆盖由“点”“面”向全域覆盖拓展，已然具备船舶动态信息数据传递的前提条件。

（三）科技与业务融合逐步加深

近十年来，随着科技飞速发展，各类安全通信、监控监管信息系统在海事广泛应用，船舶管控能力逐步提高。广西海事局在建成和投入应用的综合指挥系统，集成高等级航道水域的电子地图、AIS、视频监控系统（CCTV）等信息资源中配置了相应监控终端、视频会议终端，具备了基本综合显示与视频指挥调度功能。同时，广西海事局开展智慧海事试点应用，尝试打通数据资源应用壁垒，提出“现场成图、监控成网、数据成链、支撑有力、服务便捷、管理智能”的目标，推进广西海事智慧海事建设。海事管理机构运用科技的积累将为后续海事智慧监管系统建设提供宝贵经验。

纵观经济社会与科学技术发展轨迹，船岸通信经历了从“大声喊话”到短距离通信（使用扩音器或手持甚高频对讲机等）的过程。如今智能手机普及、各类通信信号覆盖扩大、信息技术向水运行业日渐渗透和融合，内河低等级航道水域已经具备海事智慧监管基础条件。

三、科技赋能内河低等级航道水域海事智慧监管的实现途径

把握好机遇，运用科技手段，实现内河低等级航道水上交通安全监管实现跨越式发展，做到全要素水上“大交管”的“全水域覆盖”，可以从三个层面齐驱并进。

（一）扩大船舶提供航行动态的覆盖面

上文提到，经过十多年持续推进AIS在船舶导航的应用，一方面船舶依靠AIS获得了导航与航行安全保障，另一方面海事管理机构通过AIS岸基网络系统掌握了已安装AIS设备船舶的航行动态，更有效地维护了水上交通安全。但在内河低等级航道水域，若采取全面建设AIS岸基网络系统和所有船舶配备AIS方式，就成本投入、实施成效方面而言，显然不具备经济性和技术适用性。在当前AIS岸基网络系统未全面覆盖、多数内河低等级航道船舶未安装AIS设备的情况下，船舶可以通过基于手机LBS服务、小型化船载AIS设备或北斗终端等手段主动提供航行动态从而获得航行安全保障。

船舶基于手机LBS服务提供航行动态易于实现。随着手机导航、车联网的普及，大众在开车时已经习惯使用导航来规划行程、避开拥堵路段。获取道路拥堵信息一方面来自安装了BDS、GPS的出租车、公交车、营运大货车提供的包括车辆动态位置在内的交通大数据，另一方面来自手机导航、车联网软件收集上传的用户动态位置。航运业也可以参照开车使用手机导航的方法，推广使用包含导航服务、航行通警告信息、气象水文信息等功能的APP，寓监管于服务之中。例如在中国海事综合服务平台APP中增加类似功能，推广给船舶应用，从而掌握实时船舶位置信息。

小型化船载AIS设备适用于小型运输船舶。随着芯片技术的发展，电子产品功能越来越强大，同时芯片体积越来越小，最具代表性的是手机。目前市场已出现小型的AIS信号接收模块（见图1），对功能完整、低功耗、低成本、体积小巧的小型AIS收发模块的研究也越来越成熟。可以引导内河水域船舶安装小型船载AIS，如在横越航道的客渡船安装，对渡船自身和过往的运输船舶都能提供安全保障。

船舶北斗终端可作为偏远水域航行保障的补充。北斗短报文通信是北斗系统的特色，通过短报文通信功能可实现位置信息传输，这在海上作业渔船上得到大量的应用。在缺乏通信网络和AIS岸基网络系统的大型库区、湖泊等偏远水域，可以安装船舶北斗终端，或安装基于北斗信息传输的AIS设备，向岸基提供船舶动态位置信息，从而获得航行安全保障和应急救援支持。

（二）多途径提升船舶航行动态跟踪探测能力

内河低等级航道通航环境通常水道弯曲、山地起伏，有时通航建筑物、桥梁、城市高楼等还对无线电信号产生遮挡。海事管理机构实施水上交通安全监督管理，若通过建设大功率岸基雷达系统或织密AIS岸基网络系统的方式，性价比不高、效益不明显。可以采用小型AIS接收机、智能卡口、人工智能（AI）智能摄像头、小型雷达等小而精且易于实现的手段获取船舶航行动态，从而有效履行海事监管职责。

小型AIS接收机是经济有效的手段。针对内河特别是内河低等级航道通航环境特点，应用小型化、经济、易于安装的AIS接收机，部署在内河低等级航道重要港口码头、船舶密集区、船舶必经水域（桥梁、大坝水域等）、事故易发多发水域，或者作为AIS岸基网络系统的补充，部署在通航建筑物、桥梁桥区等信号弱覆盖水域，是一种经济、有效的获取船舶动态的途径。图2是小型AIS接收机在南宁大桥接收附近航行船舶的AIS动态信息[7]。

图2 小型AIS接收机在桥梁桥区水域测试

智能卡口系统应用在“卡口水域”。智能卡口可能包括激光雷达、高清摄像头、AIS接收模块和相应智能算法等，能够较准确捕捉船舶船位、智能监控船舶动态，从而有效管控船舶、高效执法。可以在重要的船舶途经点、船闸、桥梁等航道水域（“卡口水域”），对航经卡口水域的船舶进行检测感知、各类信息采集、特征识别、关联分析、异常预警等操作。当前，广西海事局已经在西江梧州扶典口特大桥等水域试点安装了智能卡口系统（见图3），该卡口系统前端主要由船舶探测设备、高清摄像机、补光灯、智能分析主机、小型AIS基站和其他附属设备组成，船舶行驶经过时卡口系统自行唤醒并开展目标探测、动态跟踪，综合船舶各类信息向海事执法人员提供船舶异常的告警信息，试点卡口系统上线首日便辅助海事执法人员查获了“冠洋XXXX”轮的水上无线电违法行为。

图3 在梧州扶典口特大桥水域试点应用的卡口系统

AI智能摄像头运用于某些特殊场景。AI智能摄像头在路面应用中已能够识别车牌信息、车辆车轴、可用车位，通过智能算法联动跟踪运送危化品车辆、燃油车违规停放新能源车位等。道路交通管理与水上交通管理具有一定的相似性，完全可以通过移植，在内河低等级航道水域应用AI智能摄像头。通过AI智能摄像头推算大致的船舶船位，自动识别船舶船名、船舶载重线（是否超载）、船舶配员情况、舱外作业人员是否穿戴救生衣等，适应不同业务场景需求。

小型雷达部署在港口交通密集水域。可以采用满足江面覆盖距离、识别精度要求、易于安装的6.5～9 ft天线的小型雷达，实现对水面移动目标的监测、跟踪、识别。在国内外利用小型雷达作为船舶交通管理应用已有不少成功案例，有些小型雷达性能上已与大型岸基雷达接近，起到了较好的水上交通组织、预警预控等作用。当前，广西海事局已经在西江航运干线重点水域建设了12个小型雷达站和南宁、贵港、梧州监管中心，形成“12站3中心”布局，有力保障了西江航运干线的畅通，特别是在枯水期大量船舶滞航时有效维护了水上交通安全稳定。

（三）进一步强化科技手段的融合应用

上述科技手段在相关行业已有应用且相对成熟，部分在沿海水域或高等级航道水域发挥较明显作用，移植到内河低等级航道水域难度不大。各地内河低等级航道通航环境、航行船舶存在较大差异，因此海事监管侧重点也不一样，可以因地制宜选用或剪裁使用以上科技手段。获得船舶航行动态只是初步具备了海事智慧监管的基础，还需要进一步加强多源数据融合、数据中心、智慧监管平台等建设，才能加快实现科技手段赋能。

多源数据融合是尤为突出的关键技术。采集到的船舶位置信息，数据来源相对独立，数据形式多样（为结构化或非结构化数据），系统间不能兼容导致数据不能融合等系列问题仍会对接下来“一键巡航”“精准监控”“管理智能”智慧监管建设造成阻碍，必须特别重视多源数据融合。可借鉴船舶交通管理系统（VTS）的多路跟踪处理器（MT）对雷达、船舶AIS数据融合的成功经验，深入对适用海事智慧监管的多源数据融合研究、研制。

数据中心建设是智慧监管的基础。凌乱的数据是不可用的数据，大量凌乱数据是数据应用及管理的灾难，需要在起始阶段就重视数据中心的建设，做到同步规划、同步建设、同步投入使用。应依照海事监管所需进行数据规范、元数据管理，存入各数据仓库，建立起各类数据的关联，并进行统一整合与集中管理，形成数据资产，为船舶动态监控、协同管理和海事综合服务提供完整、准确、及时的数据支撑。

海事管理机构致力于为航行船舶提供优质海事服务，寓监管于服务之中，船舶各类海量数据积累后，对数据的纵向挖掘、横向拉通、多层次多维度分析成为可能，推动海事智能、智慧发展进入新阶段。智慧海事将融汇船舶基础数据、航道条件数据、实时水文气象、船舶动态信息等，通过各类人工智能，可以对船舶自动识别、自动跟踪、自动记录、提前向船舶和执法人员发出预警信息，从而做到水上交通“全时段、全方位、多角度、多时像”的全要素水上“大交管”管理，防范重点船舶事故险情，保障船舶航行安全。组织实施方面，国家层面可加强总体规划、顶层设计、政策引导，各地各部门具体实施时应选用与实际通航环境、监管实际相适应的技术实现手段，编制相应的项目实施计划。同时要考虑体制机制因素，建议采用国家补助、各地自筹的资金筹措方式，分层分步稳妥推进项目实施，通过各个实施项目的“积木搭建”，形成统一的智慧监管平台，从而最终实现海事监管服务由“汗水型”向“智慧型”转变。

新时代我国社会主要矛盾是人民日益增长的美好生活需要和不平衡不充分的发展之间的矛盾。建设全要素水上“大交管”聚焦水上交通安全不平衡不充分问题，将通过系列建设任务实施提升人民群众对海事监管与服务的获得感、幸福感。