航标运行保障系统建设成效分析

王海青

（北海航海保障中心天津航标处，天津 300450）

1 引言

党中央、国务院印发的《交通强国建设纲要》中明确要求加快推进装备技术升级，推广新能源、智能化、环保型交通装备及成套技术装备。交通运输部海事局发布的《海事信息化一体化发展总体方案》提出，要建设一体化应用平台、一体化数据资源中心，构建海事一体化信息平台，推动海事信息化高质量发展。基于以上要求和考虑，天津航标处于2018年开始着手航标运行保障系统的研制与开发。

现阶段北方海区航标管理信息化系统主要有：航标基础数据库系统、航标运行信息监控系统、值班管理系统、AIS 链路监控系统、航标巡检系统等，存在的主要问题是各系统相互独立、功能交叉，并且信息资源无法有效共享，限制了航标管理效率提升及社会用户的使用需求。因此，航标管理机构迫切需要开发建设综合性的智能管理平台，实现沿海航道及港口航标数据全天候动态感知，提升管理效率和服务能力。

2 系统功能和架构

航标运行保障系统设有日常管理、工况监控、业务报表及系统设置四大功能模块。其中，日常管理模块包含基础资料管理、航标维护管理、航标动态管理、航标应急管理等功能，并建立相应的线上审批流程；工况监控模块包含航标遥测遥控、船舶AIS 监控、CCTV 视频监控、AIS 链路监控功能，并为终端生产厂商开通系统线上测试接口；业务报表模块可实现航标运维、管理、统计等数据直观可视化展示；系统设置模块可对机构、用户及角色进行有效管理。

系统设计参考了国家电子政务总体框架，确定了六横三纵的体系模型，按照体系模型分层进行了各部分的设计，整个系统的整体框架结构可以分为基础支撑层、信息资源层、数据管理层、应用服务层、接口访问层和系统应用层，以及安全保障体系、运维质量管理体系、技术标准规范管理体系等。

3 技术创新和应用成效分析

3.1 技术创新方面

航标运行保障系统遵循交通运输部海事局关于信息化工作的顶层设计思路，以多元化数据为基础，依托物联网平台和北斗卫星导航系统，借助云计算、大数据、AI 等高科技应用手段，完成系统架构升级，搭建了具有公用协议的开放式航标遥测遥控平台。

（1）基于北斗指挥集群和指令调度算法的航标遥测遥控方案。为满足对辖区内航标全覆盖、响应快、时效性高的监管要求，系统结合北斗卫星短报文通信频率规律和北斗指挥机工作原理，提出基于北斗指挥集群和指令调度算法的航标遥测遥控解决方案。系统根据现有的北斗通讯资源，将北斗指挥机和通信从机进行编排组合，组成北斗指挥集群，制定北斗通信指令调度算法，将系统下发的遥测遥控指令生成任务队列，在最短时间内完成指令分发，既缓解了链路层通讯压力，也保证了北斗遥测遥控指令执行的效率和成功率。

（2）以全栈AI 能力为基础，融合航标业务场景智能算法。以全栈AI 能力为基础，融合业务场景智能算法，自动化生成航标业务申请单模板，生成业务表单。支持表单在线生成、预览、打印和导出，达到业务管理的规范化、透明化。分析各业务模块之间的业务逻辑，将数据进行有机关联，实现业务数据之间的的自动流转，并衔接航标遥测遥控功能，达到对航标全方位立体跟踪管理的目标。

（3）BI（行为识别系统）定义全生命周期，一站式报表生成。融合传统BI、自助BI、智能BI，满足BI定义全生命周期数据需求，提供数据连接、数据准备、数据分析、数据应用等全流程功能，满足复杂报表、自助探索分析、机器学习建模、预测分析等全场景需求。对接各种业务数据库和大数据分析平台，进行加工处理、分析挖掘和可视化展现；提供丰富的数据看板、数据报表、指标体系和可视化组件，实时数据、历史数据一览无余，为业务运营提供决策分析平台。

3.2 应用效果方面

航标运行保障系统将航标管理全业务流程纳入系统平台，在一个平台上实现对航标动、静态信息的全面掌控和基础性数据资源的集中集约化运维管理，推动了航标运行保障能力的提升。

（1）提高航标遥测遥控数据的可用率。按照《航标遥测遥控通信协议》要求，各航标遥测遥控设备生产厂商按要求生产终端设备，遥测遥控数据在计量单位、采样精度、采样耗时和采样误差进行全面规范，从源头上提高数据采集质量，配合弹性化的大数据故障判断机制，确保了航标故障报警的准确性。

（2）提高航标遥测遥控全面覆盖的可行性。系统在通信机制上全面打通GPRS、CDMA、物联网、北斗短报文及 AIS 6 号报文等各类通信通道，形成了不同通信方式的融合，通信通道实现从高级信道向低级信道的兼容模式，实现了全海区航标遥测遥控覆盖应用的可行性。

（3）实现各类航标数据的互联互通。遵从数据共享、系统互联原则，在统一数据元结构上建设数据平台，统一存储航标的静态及动态数据，在系统架构和数据应用机制上全面打破传统系统所形成的孤岛。通过开放的API 数据接口实现系统与系统间的数据交换，实现各类航标数据在不同系统的互联互通。

4 经济和社会效益分析

该系统在推广用户中均获得较高的评价。沿海航标管理机构认为该系统的应用不仅提高了工作效率，而且保障了航标运行维护工作高质高效；海事管理机构认为该系统的推广应用，是海事监管和航海保障一体化融合发展的具体举措，也是双方在智慧港口、智能航保等领域取得的实质性成果；航标设备生产厂商认为该系统为企业新产品研发提供远程测试平台和技术支持，大幅提高了产品测试和交付工作效率。

4.1 经济效益

（1）显著降低航标巡检维护费用。利用航标运行保障系统稳定可靠的遥测遥控功能及智能化辅助决策机制，可针对性地开展航标巡视巡检，有效提高日常计划性巡视、巡检的工作效率，大幅降低了航标巡检维护费用。以天津航标处为例，2021年在辖区航标维护数量比2019年增加8.7%的情况下，海上航标巡视巡检里程同比2019年均降低了50%以上。经统计，天津航标处2019年巡检作业船舶共航行22613 海里，2020年巡检作业共航行13141 海里，2021年巡检作业共航行8472海里，两年合计节约燃油费用为600 余万元。

（2）智能助力事故追索。航标运行保障系统的航标碰撞智能识别功能可大幅提高对航标触碰事故肇事船舶的识别和锁定效率，有效提升航标触碰事故索赔成功率。在该系统正式运行后的2年时间内，天津航标处通过系统成功完成“TRANS FUTURE 1”“金海洋1 号”等11 起船舶碰撞航标事故分析、证据固定，通过追偿挽回经济损失达到200 多万元。

（3）精准追踪漂移的浮标。航标运行保障系统可对航标位置、灯器发光、电池电量、重力加速度等情况进行有效监控，当发现航标位置异常时，系统将根据航标漂移距离及时发出报警，并自动缩短航标漂移位置的报告时间，增加报告频率，便于管理人员实时监控航标漂移情况，精准追踪漂移航标，提高漂移航标寻获率。以天津航标处为例，2020-2021年度成功寻获漂移浮标28 座。

4.2 社会效益

（1）航标运行保障系统是保障水上交通安全的重要抓手。航标运行保障系统已应用在北方海区5 千余座航标上，同时融合显示重要航路点CCTV、沿海AIS 链路等多元数据，形成了立足于航标横向拓展的综合导助航管理平台，有效提升了航标智能化管理水平。建立了科学的需求分析机制，逐渐形成与航运发展和风险程度相适应的综合航海保障服务体系。该系统可及时发现航标工作趋势性变化及失常情况，可提前采取预防性措施，大幅提高航标工作稳定性和正常率，有效降低因航标失常引发的事故风险，为船舶航行和港区作业提供精准、高效的航海保障服务，从而保障水上交通安全形势的持续稳定。

（2）航标运行保障系统是践行绿色低碳理念的开拓性举措。为认真贯彻落实党中央、国务院重大决策部署，大力推动节能减排，推进经济社会发展全面绿色转型，助力实现碳达峰、碳中和目标，航标运行保障系统推广应用引导公共机构践行绿色低碳工作方式，是充分发挥公共机构在全社会绿色低碳发展中的示范引领作用的具体实践。航标运行保障系统推广应用后，实现了船舶燃油消耗量和二氧化碳排放量年均降低了40%左右，海上航标巡视巡检船舶航次、里程压缩50%以上。

（3）航标运行保障系统是践行海事信息化顶层设计的重要成果。航标运行保障系统严格按照海事信息化工作顶层设计思路，以航标管理为中心，以业务协同为主线，以数据共享为核心，从全局视角进行整体设计与建设，打造航标管理业务一体化应用平台，采用更具兼容性和扩展性的B/S 结构，以统一需求和统一功能规划为设计思想，通过统一数据管理和统一技术架构方式实现，并基于统一标准规范、统一建设和统一运维管理机制打造一体化信息平台，满足国务院“互联网+政务服务”和“互联网+监管”总体要求，助推了航海保障业务一体化、信息化建设和应用的进程。

5 结束语

航标运行保障系统应用两年来，大幅提高了航标管理机构的工作效率，为海事管理机构提供了经济、便捷的监管手段，切实推动了智能航保的建设，为船舶的安全航行提供了可靠助航服务，具有很大的推广使用价值。