“陆海空天”一体化背景下面向船舶智能航行的航海保障思考

北海航海保障中心 主任、党委副书记 柴进柱 正高级工程师 王玉林

随着人工智能、物联网、大数据等先进技术的快速发展以及与航运要素的深度融合，智能航运新业态得以有效培育。相应的，作为交通运输重要的基础性、先导性、战略性资源，航海保障也迎来前所未有转型升级发展新机遇，以全面适应“陆海空天”一体化水上交通运输安全保障体系背景下船舶智能航行的安全保障需要，最终实现智能航海保障（以下简称智能航保）高质量发展。

一、智能航保发展基础

多年来，在交通运输部和部海事局领导支持下，我们相继建成覆盖沿海和内河重要水域船舶自动识别系统（AIS），基本建成沿海北斗地基增强系统和沿海水文站网，陆续开展了天津港、洋山港、长江口和珠江口等e航海试点建设，深入开展了甚高频数据交换系统（VDES）、海上数字广播（NAVDAT）、精准导助航、全球航行安全情报资料系统等研究，深入落实“陆海空天”一体化水上交通运输安全保障体系建设，为智能航保发展奠定了坚实的物质基础。同时，我们积极参加国家重点研发计划项目《基于船岸协同的船舶智能航行与控制关键技术》研究，在智能航行岸基支持服务方面开展了有益探索。

然而，面对船舶智能航行新的发展形势，我们在智能航保研究的深度和广度特别是智能航保总体战略发展的系统性思考方面还显得不足，难以满足日益发展的智能航行安全保障需要。

二、智能航保战略发展需求

众所周知，智能航保是智能航运重要组成之一，其服务对象主要包括智能航行船舶、岸基远程管控中心以及海事监管、引航服务和船公司等岸基管理部门。除船舶自身航行状态感知信息、环境感知信息和远程驾控信息等需要实施船岸协同交换，还需要实时获取岸基（或星基）提供的高精度助航、航路地理、水文气象、交通组织、港口泊位、海图及更新、航线交换以及综合定位、导航与授时（PNT）等实时感知与协同信息，确保船舶全面精确感知和智能航行决策，从而体现智能航保的“全时域、高可靠、精准化”保障服务。

因此，基于“船舶航行到哪儿、智能保障就服务到哪儿”考虑，可靠的水上高速宽带通信服务、精准的全要素安全与助航信息数字服务、全覆盖航路的实时动态海洋空间地理信息服务、实时安全风险监测与智能应急保障服务，以及全航程分布式岸基支持保障服务等，成为面向智能航行的智能航保战略研究之核心。

三、智能航保战略目标与路径

（一）战略目标

智能航保的战略发展，应以船舶智能航行保障服务为宗旨，以落实部海事局“陆海空天”一体化水上交通运输安全保障体系建设为抓手，坚持创新驱动、数字转型、智能发展，最终建成“布局立体、全域覆盖、多维感知、高效协同、智能处置、精准服务”的综合智能航保体系，实现水上数字助航立体协同安全可靠、海洋空间信息全域全息实时精准、水上安全通信多网多模智能组网、智能信息服务分类分级规范标准和关键核心技术完全自主可控的目标，总体保障和服务水平达到国际领先，为交通强国建设和智能航运发展提供强有力的支撑。

（二）实施路径

完善的智能航保发展路径，就是要实现航保业务由相对独立向智能融合转变、航保技术由引进集成创新向自主可控转变、服务范围由近浅海向深远海拓展、服务方式由传统宽泛服务向精准数字服务转变。这就要求我们坚持特色发展、智能发展、协同发展，顶层设计要高点站位、科学谋划、远近结合；坚持目标导向、问题导向、结果导向，具体落实要统一部署、一体推进、分布实施，加快推进“陆海空天”一体化水上交通运输安全保障体系建设，有效促进智能保障技术迭代发展和数字服务升级。

四、智能航保战略任务

面向智能航行，着力深刻谋划并务实推进智能航保以下重点工作：

（一）建设“多元、融通、泛在”的海上通信保障体系

通过岸基通信组网联动和卫星通信系统灵活调配，形成港口近岸水域高速通信多重覆盖、沿海重点水域宽带通信可靠覆盖、远海和相关国际水域卫星通信全面覆盖，全面增强水上智能物联感知、立体互联互通和信息集成共享。

一是构建多元岸基通信系统。大力推进岸基移动5G技术“向海”进程和微波通信示范应用，为沿海港口和近岸水域提供大容量、低时延、高可靠的海上通信“高速公路”。推动甚高频（VHF）数字化语音通信系统、VDES系统、NAVDAT基站以及海上WiFi等船岸通信网络建设，优化通信台站布局，全面提升近岸和中远海通信能力。

二是加快应用星基通信系统。积极跟踪推进星基高速宽带通信和互联网海事应用，加快VDES卫星载荷和航海保障卫星关口站建设，构建基于北斗的综合通信服务系统，深化亚太6D、甚小口径卫星导航系统（VSAT）以及海事卫星等星基通信技术应用，推进北极专用海岸电台建设，为深远海和国际水域、重点航路的智能航行提供通信基础保障和综合信息服务。

三是加强通信网络设施融通。加快海岸电台数字化改造，构建以海区为基础的区域通信管控中心，搭建融合通信平台，提高岸基通信设施与通信卫星、遥感卫星和VDES卫星等“星岸”通信联网联控，数据广泛融通。推进船端综合通信（ICS）系统建设，实现智能航行多场景、多手段融合通信自适应。加快构建水上无线电干扰智能监测体系，更好地维护水上通信环境有序稳定。

（二）打造“立体、绿色、智能”的助航保障服务体系

应用现代物联感知和数字信息技术，加快沿海航标数字改造和星基增强助航应用，实现从远海到近岸的“立体多维监测、绿色智能网联、分区分级助航、精准协同服务”，有效增强船、岸、标三向智能感知和有效认知。

肾素-血管紧张素系统(RAS)可导致NAFLD的发展[19]。CAO等[18]研究发现ACE2基因(血管紧张素转化酶2)敲除(ACE2-/y)小鼠表现出糖耐量受损和第一阶段胰岛素分泌减少，而RAS轴各组分干预肝脏代谢和炎症进程。本研究发现ACEI类药物对NAFLD有治疗效果。

一是加快推进星基导航及增强系统等海事落地应用。完善沿海北斗连续运行卫星定位服务综合系统（CORS）和无线电指向标-差分全球卫星导航系统（RBN-DGNSS），开展高精度卫星定位质量监测服务，提升高精度导航定位服务水平。深化AIS-R、VDES-R和中频R模式等陆基备份系统试验验证建设，为智能航行提供以北斗为主的综合定位导航定时（PNT）服务。

二是加快水上助航设施智能化、绿色化升级改造。深化智能航标研发和标准研究，拓展重点水域航标平台功能，增强智能航行全方位感知认知。加强环保材料和清洁能源开发应用，有序推进绿色航标改造。大力推广四季通用灯浮标、无人机（船）、机器人等技术应用和精准助航服务，促进智能导助航迭代升级和助航设施维护“降本增效”。

三是深化AIS/ASM国产化和VDES核心网研究。推动VDES国家中心建设，实现关键设备和管理系统自主可控。开展全国VDES系统监控和服务，承担国际航标协会（IALA）的数据交换，实现全球智能航保核心节点服务能力。加强电子围栏和虚拟航标应用，促进渔船、渔网等北斗、AIS示位互联共享服务，发布官方S-201数字航标产品，为智能航行提供个性化、定制化服务。

（三）构建“全域、全息、实时”的数字海洋空间地理服务体系

通过打造一流的综合探测技术与装备，建设“陆海空天”一体化综合监测体系和水文气象服务体系，逐步实施全要素高精数字海图产品服务和实时动态海洋地理空间服务，实现“全域智能感知，全息数字孪生，实景动态重构，即时分级服务”，有效增强海洋空间地理信息实时服务现势性。

一是提供实时智慧数字航道（路）空间地理信息服务。建设通航水域水深动态监测系统，强化全要素数据采集，推动沿海水域测绘向深远海拓展覆盖。研究基于时空位置服务的实时实景三维海洋空间地理信息服务技术，实时监测航道水深、水文气象、航标导助航、交通组织状态等信息，拓展智慧航道、智慧航路、智慧水文和新一代高精电子海图服务，增强全域地理空间服务的现势性。

二是提供广域实时海洋水文信息服务。加大沿海水文观测网建设力度，通过岸基、海基、星基实时水文站点监测和远程实时推算预报等，系统构建广域实时动态海洋水文信息服务体系，实现远距离智能航行水文信息多维感知和精准服务。

三是提供全球通航水域数字航海资料服务。通过数据交换、众源测深、卫星反演获取全球通航水域水深数据，增强全域数字水深服务能力。发布官方S-100系列数字产品和标准海事服务（MS），推进测绘产品数字转型和智能升级。开展北极航路测绘，编制发行全球重要国际航线附近水域数字航海资料产品，打造全息高维数字产品谱系，满足全球智能航行发展需要。

（四）强化“自主、可控、可信”的安全保障体系研究

聚焦智能航保网络和数据安全基础设施建设，有效应对数字空间与物理空间安全风险挑战，筑牢智能航保服务安全防线，形成全维防护、全程监管、全时运营的“自主、可控、可信”的智能航保安全保障体系。

一是开展智能服务全链条安全技术研究。面向智能航行，围绕“感、传、智、用”核心业务节点，积极开展通信网络数据链路、应用系统和数据应用等全流程、全链条网络安全技术研究。

二是建立有效的数据应用安全评估体系。开展水上无线电监测技术要求以及航海保障数据分类分级安全标准研究，探索不同数据要素的采集、管理、应用和境外交换要求，推进智能航保数据传输安全。

（五）建设“开放、协同、共享”的智能航保数据服务体系

一是建设智能航保大数据中心，构建国家、海区和港口三级智能航保数据中心，汇集智能航保全要素业务数据，并与海事数据中心互联互通，实时获取船舶航行外部动态信息和水域航行规则、管理信息等常用静态信息，为智能航运服务提供基于港口的实时数据和标准接口服务。

二是建设综合智能航保服务平台，充分发挥国家AIS中心功能，开发基于AIS数据的智能航保系列产品；研发推广基于一张图、一张网的泊位到泊位全航程统一协调的分布式智能航行服务平台，对外提供一站式、标准化数字服务。加强智能航保特色专用系统研发，建设基于风险管理的实时动态效能评价系统、智能应急保障系统和一体化智能巡检维护作业系统等，完善综合业务管理系统，促进全流程、全要素数字共享和转型服务。

（六）打造“系统、智慧、高效”的智能航保应急处置体系

建立智能化的应急处置体系，加强智能航行与实时环境实时综合感知信息采集、标准化处理、预测性分析、智能化预警和实时协同处置等关键技术研究，实现智能航行服务常态化监测、应急过程动态实时监测监控、应急资源统一调度、应急处置智能决策分析等全要素、全过程智能化管理，形成基于大数据和智能技术应用的“系统、智慧、高效”的应急处置典型解决方案。

（七）构建“先进、适用、有效”的智能航保标准体系

加强智能航保标准体系研究，形成包括智能基础设施、技术规范、数据产品、数据交换、数据服务等先进适用、有效覆盖并与国际接轨的标准体系。

一是建立完善数字服务产品标准。重点研究基于S-100结构化标准的《新一代电子海图产品规范》《智能航行潮汐产品规范》《数字航标信息产品规范》《航线信息服务规范》《智能航保数据服务集》等，实现智能航保全要素信息的有效承载与服务。

二是建立规范的数据传输标准，主要研究符合机器语义理解的智能航保数据交换标准体系，修订完善AIS、VDES、NAVDAT、北斗等性能标准和空口规范，推进4G/5G空口标准对海上通信适配的研究，实现泛在通信体系下的高效数据交换。

三是建立全面的设备技术标准，重点开展基础设施数字化改造升级标准研究，推进海岸电台通信设备联网、智能船舶综合通信系统等技术与标准研究，促进智能保障船台设备标准、船载通导设备总线标准以及网络和信息安全标准等研究，规范相关产品的设计、生产、测试和技术设施的维护、管理等环节。

稳步推进智能航保建设，必须做到面向智能航行、立足试点示范、务实做好近期、稳步推进中期和科学谋划远期。为此，一是要积极谋划好智能航保任务基础，依靠专项项目计划积极争取多元化资金保障；二是要深入做好“政产学研用”创新联盟建设，形成智能航保广泛的社会合作与强强联合；三是要充分利用好试点建设契机，加快智能航保高端人才培养，为智能航保高质量发展奠定坚实的智力基础。