智慧航保重任在肩

文 / 本刊记者 陈楠枰

智慧航保重任在肩

文 / 本刊记者 陈楠枰

虽“春风不度玉门关”，亦能漂洋过海直捣鹿特丹。

在海运通道构成着我国最重要能源原材料运输通道的今天，我们研究和探讨建设21世纪海上丝绸之路，不能不涉及海上航道和重要海峡通道的安全保障问题。

拥有适度超前的基础设施、运输装备、服务能力和支持保障系统，对海运通道具有一定的影响力与控制力，能够有效保障国家重要物资和人员的海上运输。

航保人亦早已清醒地认识到，随着中国经济实力的增强和国家地位的提高，在海上通道和航道安全保障领域应该做出与一个负责任大国形象相匹配的贡献。

而建立装备现代化、管理信息化、反应快速化、巡航搜救立体化的水上支持保障系统，持有强大的航海保障能力已经且必须成为海运强国的特点之一。

由一款航海APP说起

赶在2014年的最后一天，“海E行”终于正式上线，为广大使用手机或平板电脑的航海用户提供电子海图浏览、航线绘制、海上定位及导航、航迹查询等服务。

“以往我们的服务重点更多关注于港口航运企业、中大型船舶，由于成本关系、船员素质等原因，造成许多沿海低配小型船舶不能享受移动助航服务。”据东海航海保障中心主任王鹤荀介绍，作为一款新的海上移动助航软件，“海E行”专门针对小型渔船、低配非公约船舶及个人用户设计开发，正为“贫民船”开启不输于中大型船舶的智慧航保服务。

通过手机APP下载“海E行”后记者发现，通过该款软件不仅可以在线或离线下载电子海图，实时获取定期更新的港口、岛屿、礁石、水深、航标等航海数据，还能随时测量始发港、目的港及任意两点间的航行距离，获取电子海图上任意点的经纬度，或通过经纬度查找目的地位置，为海上航行提供参考依据。

除此之外，不仅能满足于对即将航行的线路进行手工设计、修改及保存，让海上航线设计更加智能、便捷，亦可通过GPS或沿海移动基站配合电子海图进行准确定位、导航。

窥豹一斑，从构思到上线测试，“海E行”的诞生从侧面显现着交通运输部东海航海保障中心以科技为媒、智慧航保的步履坚定。诚然，这仅是骐骥一毛。

e-Navigation 为了更安全高效的航海

过去几十年来，随着数字化航海技术的迅速发展，GPS、BDS、AIS、电子海图、无线电通信和计算机网络等现代技术在航海领域广泛应用，为船舶航行提供了更加安全可靠的服务保障，海上信息技术得到明显进步和飞速发展。

基于云计算平台、web云端和智能手机云端的“海e行”电子航行示意图云服务平台

然而，很多情况下这些技术的进步都是单独发生的，一些为船舶和陆上用户服务的信息应用系统独自运行，缺乏集成。越来越多的设备引入，使航海人员获得信息的负担大大增加，反而影响了航行安全和效率。

尴尬的现实面前，为减轻“大量信息导致的混乱”，“e-Navigation（E-航海）”研究项目应运而生。

国际海事组织将“E-航海”定义为：“通过电子的手段，收集、整合、交换、显示和分析船方和岸方海上信息，以加强泊位到泊位航行和相关服务，从而提高海上航行安全和安保能力，保护海上环境。”

国际航海界普遍认为，“E-航海”不应是硬件设备，而是信息的集成，是航海信息的大平台，是先进导航技术。

本着“航行更安全，成本更低”的最终目标，世界发达国家相继开展“E-航海”战略研究和系统开发等相关工作，从用户需求、框架结构、差距分析、成本/效益分析和风险研究出发，基于这些研究结果，着手制定“E-航海”战略实施计划。

建立中国独有的框架体系

对“E-航海”的受益用户而言，只要关心在信息域获得的信息是否满足自己需要，而不需要知道这些信息具体来源于哪个具体的技术服务子系统或哪个设备。

对“E-航海”系统而言，则只需要根据用户各种业务数据请求，从不同的技术服务子系统中获取数据，并以标准的数据格式、适当的展现形式提供给用户，从而满足用户需求。

近年来，交通运输部东海航海保障中心亦以现有科研成果为技术基础，以自身科技力量为研发主体，联合相关高校、科研院所、港口集团、引航、气象服务、水文管理等有关部门，着手开展“E-航海”项目研究。

“国际上，‘E-航海’的发展已经进入实施阶段，而中国还处于跟踪分析消化状态。”王鹤荀介绍，随着海洋强国战略的深入推进，积极实施中国的“E-航海”项目，参与相关国际技术交流与合作，将有助于提高在国际海事事务中的话语权,更好地融入国际海事发展的趋势与潮流，并更好地服务国家经济建设和社会发展。

王鹤荀这样表述其对“E-航海”中国战略的愿景，“建立中国的‘E-航海’框架体系，实现航海保障类数据信息在船舶和岸上设施之间交换，并整合、转换这些数据，成为各利益相关方支持决策和行动的助航保障服务信息。通过战略实施，达到‘航路更安全、领海更安保、航运更高效、系统更集成’的总体目标。”

为此，东海航海保障中心根据“E-航海”的航海保障服务系统总体架构，在关键技术和创新、海上服务集国际标准化和S-100为标准的海上通用数据交换模型国际标准化等三个方面着力开展此套集成框架在中国的应用研究。

“以技术架构为骨架的基础上，‘E-航海’战略真正实施的血肉是各类针对不同用户需求的海上服务集。每个服务都针对特定的用户需求或底层数据服务，如AIS数据采集服务、船舶进出港口统计分析服务、水上交通管理服务、航海保障系列服务等等。这些服务构成了‘E-航海’的核心，是其‘按需服务’宗旨的体现。”王鹤荀表示。

自升式钻井平台站桩定位

强大的航海保障能力不仅关系到船舶的航行及安全，也关系到我国沿海港口经济建设和海洋强国战略的稳步推进。

其中，以无线电指向标-差分北斗卫星导航系统、海上北斗连续运行参考站系统、水上安全信息数字广播系统、宽带VHF数据通信系统、电子海图服务云平台为技术突破点，并在此基础上构建ENIC（e-Navigation in China）系统，建设洋山港示范区。

长江口北斗CORS网络整体图

大戢山差分北斗（RBN-DBDS）系统覆盖范围

右一为王鹤荀

智慧航海也能低成本航海

尽管“E-航海”的系统技术架构以站在信息化服务为制高点，以“智能化”为指导原则，是船舶通信导航的“云”。它集成所有相关海上技术服务系统，按照统一的业务模型和数据进行传输，最终实现用户按需获取数据、隐藏数据来源和通信方式的智能化服务保障体系，实现简捷而有效的船船、船岸、岸船和岸岸之间的通讯，保障船舶航行安全、提高海上交通效率。

强大的航海保障能力不仅关系到船舶的航行及安全，也关系到我国沿海港口经济建设和海洋强国战略的稳步推进。

无线电指向标-差分北斗卫星导航系统

2013年初，东海航海保障中心组织实施北斗和GPS双模交替播发差分改正试验及定位精度比对试验，其定位精度可以达到亚米级，各项性能指标“完胜”全球定位系统，获得2014年度中国航海科技奖一等奖。

中心开发BDS基准站、监测站、发射机、双模接收机和远程监测系统等具有完全自主知识产权的软硬件系统，并在此基础上，完成全球首座BDS/GPS双模台站--大戢山RBN-DGNSS（DBDS+DGPS）台站的建设，于2013年7月1日起试运行，于2014年1月1日起正式运行。

北斗CORS系统

2013年，东海航海保障中心在长江口横沙岛、鸡骨礁、大戟山、芦潮港架设四处基准站，并于上海海事测绘中心建成的地面数据处理中心，建成我国首个专门服务于沿海水域的北斗多基站地基网络增强服务系统，填补了北斗导航系统在此领域的空白。

经大量的测试数据验证，在系统覆盖的2213平方公里核心区域内实现了水平精度3厘米、垂直精度5厘米的高精度定位，5812平方公里高精度区域实现了水平精度15厘米的实时定位，12132平方公里区域实现了亚米级的实时定位。系统建成后在海道测量、水运工程、大型装备制造和航运物流等涉海领域得到应用。

水上安全信息数字广播系统

在NAVDAT电子海图发布传输试验中，一幅电子海图的更新包文件（91KB）只用37秒就传输完成，实现了电子海图的远程自动更新。

2013年初，东海航海保障中心着手NAVDAT研发前期准备工作，收集、研究有关NAVDAT技术资料，编制研发方案，完善顶层设计。同时开展NAVDAT系统中OFDM调制技术、NAVDAT数据帧、SIS数据源等关键技术的基础研究，完成部分关键技术进行测试工作，技术研究进度位居国际前列。

宽带VHF数据通信系统

GMDSS现代化战略是IMO制定的未来海事重点发展内容，解决海上通信现代化问题，其中GMDSS现代化一个主要目标是建设新一代的VHF水上数字通信系统，是实现e-Navigation的前提和保障。下一代宽带VHF数据通信主要应用在船对岸数据业务、岸对船数据接入、船对船数据通信。

东海航海保障中心携手上海海事大学合作开展宽带VHF数据通信系统的关键技术研究，并开发完成相关样机设备。在实验中，采用100KHz的通信带宽，已经实现在20Km的距离上，有效传输速率304.5Kbps的高速数字通信。

电子海图服务云平台

经过多年技术研究和论证，东海航海保障中心构建了“中国海事官方电子海图云服务平台”——“海E行”，开发支持云服务的安卓、IOS平台智能移动终端客户端应用软件，为用户提供电子海图数据及丰富的GIS功能。

针对用户的不同需求，电子海图云服务主要有两种提供形态，一是用户可通过在线调用的形式访问中国海事电子海图云，在线体验，二是针对不能连接互联网的用户可选择离线包下载服务的方式。

洋山港e-Navigation示范工程

洋山港e-Navigation示范工程建设主要是保障能见度不良情况下（500m～1000m）的大型集装箱船舶进出洋山港航行的安全。能见度不良航行期间，需强化对通航船舶的监控能力和手段，维护管区内船舶秩序和安全、确保洋山进港主航道畅通和强化对小型船舶的监控能力和手段。

因船长对于航行环境不熟悉且最新的航道信息没有及时更新，致使船长所参考的信息已经过时，最终使得船舶搁浅的新闻已经并不新鲜。倘若不幸翻船，这是一艘满载原油的船舶，由搁浅而引发泄漏或燃烧、爆炸，对港口生态环境和经济建设无疑是毁灭性打击。

交通运输部例行新闻发布会宣布《北极航行指南（东北航道）》正式出版发行

“相比于6.4亿元的损失，投资3000万元用于洋山港‘E-航海’示范区一期项目，就能在见度不良的情况下保障大型集装箱船舶进出洋山港航行的安全。”

安全是航行保障不容忽视的根基。在“E-航海”战略中，各类海上服务之间进行着不同类型数据的交换和传输。针对特定数据的描述，在交换中应具有一定的标准模型，同时在数据交换过程中还需要标准的交换协议。

“基于S-100标准的数据模型和数据传输标准是‘E-航海’战略落地的血液，使各类海上服务集之间，能够无缝进行数据共享和业务信息交换，从而实现各部分之间的互连互通。”王鹤荀告诉记者。

当然，智慧航海并不意味着高成本航海。

东海航海保障中心项目组成员俞毅曾为“E-航海”项目算过一笔成本账，其附加在实际价值中的经济价值着实令人唏嘘。

根据以往实际经验，上海港水域每年有近20天会遭遇雾天困扰，大批船舶尤其是集装箱班轮面临延误，港口生产受到极大影响。

以上海国际港务集团为例，2013年，该集团货物吞吐量为5.42亿吨，同比增长7.97%；其中，集装箱吞吐量3361.7万标准箱，同比增长3.34%。“目前，上港集团日均集装箱吞吐量约4万标箱，以此估算，每年受到雾天影响的就有近80万标箱。若将每个标箱在港区的装卸利润按800元来计算，每年仅因受到雾天影响导致集装箱装卸的经济损失能高达6.4亿元！”

“相比于6.4亿元的损失，投资3000万元用于洋山港‘E-航海’示范区一期项目，就能在见度不良的情况下保障大型集装箱船舶进出洋山港航行的安全。”俞毅表示。

“从前，我们关注的重点是如何保障船舶安全航行；现在，我们更关注在保证安全的前提下，降低运营成本，因为只有这样，才能实现航海事业的可持续发展，为建设海洋强国注入源源不断的生机和活力。”东海航海保障中心副主任、总工程师刘嘉华如是说。

北极东北航道航行指南（2014版） 封面

CORS2014扩展图

无人测量艇

无人测量艇：带着电子眼海底

2013年2月至3月，在交通运输部海事局该年度第二次南海巡航中，水面智能无人测量艇于南海西沙和南沙海域实施我国首次海上实地应用并获得成功。同年荣获中国航海科技进步奖一等奖。

南海巡航中，上海海事测绘中心利用无人测量艇对南海西沙某大型军港水下障碍物进行成功探测，解决了该军港长期无法靠泊大型船舰的问题；同时还对南海南沙诸岛礁实施了水下地形地貌测绘工作，“其社会效益、军事效益和经济效益无法估量。”

“从2010年开始，中心的研发团队即针对近海浅水域特别是岛礁、沉船、浅滩等危险水域吃水浅、障碍物多、涌浪影响严重等水域特点和难点问题，创新性地研究开发基于机器人技术的、用于近海浅水域海洋测绘的水面智能无人测量艇。”王鹤荀介绍。

据悉，项目基于智能机器人技术，研制海洋测绘和海洋环境监测，不仅实现了无人智能化、大范围、网格化的海洋多要素综合测量功能，突破了目前海洋测绘和环境监测的时空限制，并达到了国际海道测量组织IHO SP44特级测量标准。具有智能化、远距离稳定自主航行、多种测量技术集成与综合、操作简便、适应性广的强大优势。

2014年，东海航海保障中心的第二条无人测量艇随第31次南极科考队赴南极进行南极罗斯海水域海图测量工作，更于近日成功获取维多利亚地新站附近海域12平方公里的水下地形测绘资料，完成测线280公里，制作完成墨卡托投影的1:5000大比例尺海图，为雪龙船在该海域的航行安全以及寻找合适锚地提供了科学依据。在国际上率先开展海区无人智能化、大范围、网格化海洋测绘。开辟了机器人与海洋测绘相结合的新领域，提升了我国海洋测绘装备的技术水平。

据介绍，考察活动中，东海航海保障中心承担了航标助导航系统建设和相关水域测绘工作任务，并专程派出两名技术骨干随船执行测绘任务。专用AIS移动基站、北斗AIS船载终端及单人AIS示位仪，可利用北斗卫星远程船舶中继监测和短报文信息服务功能，为“雪龙”号在冰区航行破冰中播发AIS虚拟航标，标示破冰航路，提高破冰前进的效率和准确性，同时使中国极地中心及时掌握“雪龙”号航行途中的动态信息。单人AIS示位仪则为离船和冰上工作人员进行定位跟踪及指示目标方位，大大提高了科考队员作业的安全系数。