内河与封闭性水域立体监管与救助体系研究

非鹏 龚? 周昱城

摘 要：本研究首先分析了内河与封闭水运航运现状和所面对的问题，分析国内外航运监管新业态新技术，并应用新技术，构建立体监管与救助体系。

关键词：卫星AIS 水下机器人;北斗-AIS终端

中图分类号：U698             文献标识码：A            文章编号：1006—7973（2020）10-0044-03

中共中央、国务院于2019年9月印发实施了《交通强国建设纲要》，《纲要》中指出，“加强区域综合交通网络协调运营与服务技术、城市综合交通协同管控技术、基于船岸协同的内河航运安全管控与应急搜救技术等研发”[1]。

与此同时，航运经济进一步快速发展，全国内河航道通航里程12.73万公里，比上年增加172公里。等级航道里程6.67万公里，占总里程52.4%，提高0.2个百分点。三级及以上航道里程1.38万公里，占总里程10.9%，提高0.3个百分点[2]，港口吞吐量和货运量连续多年稳居世界前列。航运经济的快速发展对海事监管部门，从业人员都提出了更高的要求。

中华人民共和国海事局履行水上交通安全监督管理、船舶及相关水上设施检验和登记，防止船舶污染和航海保障等行政管理和执法职责，并配合海上维权执法行动[3]。海事监管的科学性是保证航运经济发展的重中之重。

1 背景

我国内河资源较为丰富，具有航运开发价值的主要河流众多，我国内河航运资源主要分布在长江、珠江及淮河流域。，长江干线的通航能力由于长江口航道的整治工程和三峡工程成功实施大为提升，航道等级也因此大幅度的升级。2017年，长江干线货物通过量达25亿t，三峡船闸通过量达1.38亿t。[4]

我国是一个湖泊众多的国家，湖泊作为封闭性水域，具有易污染难治理，微小型船舶多监管复杂等特点，推进“高原湖泊”旅游和航运融合发展，将极大地促进地方经济社会发展。进入新时代，坚决贯彻落实习近平生态文明思想和习近平总书记考察云南重要讲话精神，如何在保护金山银山的大前提下发展并监管旅游航运，也是新的挑战和机遇。

总体来说，航运在综合交通运输体系所占的比重小，这是因为我国大量水资源属于流域的上游，都处在高山峡谷之中，航道等级低，船舶吨位小，沿江缺少中心城市和产业布局，电站建设未充分考虑通航要求，阻断了航道的连通性，这些制约因素，致使航运难以充分发挥运距远、吨位大、耗能低的运输优势。

重点通航水域在安全风险防控水平与能力上与保障水运平安运行、保证人民群众安全便捷出行还有不少差距，需要在技术研究、装备开发、系统集成与能力建设方面开展大量的工作。

2 监管体系建立的必要性

2.1自然条件导致船舶和通信水平发展参差不齐

大量水域通航环境复杂，流域通航里程较长，管理范围广，流域内小型船舶数量众多，分布较广，内河运输装备水平参差不齐，安全防控难度大，安全应急体系与处置能力明显不足，航运安全防控与应急处置工作压力较大。而流域内的安全事故时有发生，极大影响了人民生命财产和流域的航运安全。

恶劣的自然条件，使得公用移动网络和海事甚高频（VHF）等通信网络都无法良好地对全流域进行覆盖，海事监管效率低，无法对航道、通航环境以及船舶进行合理有效的监控。

2.2海事部门配备巡逻艇信息化建设存在不足

海事巡逻艇信息化建设缺乏整体思考，各方面信息难以互通集成，信息交流不畅，限制了搜救服务的及时有效性。部分船舶因服役时间较长，缺乏必备的应急通信设备。海事巡逻艇的对外信息服务能力较弱，未能充分满足对外服务的需求，只覆盖了业务所需的系统。

2.3经费不足及高水平人才流失

据统计，国内仅从事澜沧江航运的注册船员达到818名，其中，高级船员345名，普通船员473名，而东南亚船员人数更多。其管理和沟通都需要大量的人力和时间成本，但由于客观原因，海事执法人员收入相较企业较低，造成了大量的人才流失。而且相较于长江流域，澜沧江航道整体信息化投资不足，新技术应用不到位，海事管理人员巧妇难为无米之炊。

3 立体监管技术发展现状与趋势

3.1水面安全监管技术

水面安全监管主要内容之一是通过实时采集内河航道内船舶的位置信息、视频信息、AIS信号等，对船舶进行远程监控，对航道交通流进行管控。近年来，随着水上交通安全监管技术的快速发展，我国建设规模庞大、技术先进的船舶交通管理系统（VTS系统）、视频监控系统（CCTV系统）、船舶自动识别系统（AIS系统）等装备设施。

近些年来，卫星AIS系统发展十分迅速，对内河交通的监管效率也在大幅度提升，欧美国家开发了AMS、AST Ltd、Free Port-Eye from a sky等系统。这些系统的共同特点是集成了GPS和卫星信号，通过使用这些信号，联通内河船舶与岸上监管部门，能够实现全天候的监管。但是卫星通讯的资费较高，只适用于紧急通讯，例如应急搜救等，不适用于全天候的监管。

为了打破欧美国家对导航系统的垄断，我国自主研发组网了北斗系统，北斗系统同事具备定位和通信功能，可以通过短报文进行必要的信息交流，在搜救领域有着广泛应用。北斗系统在内河航运中的应用，不仅是对系统的一种应用检验，也为北斗系统在世界范围内的推广奠定了基础。

3.2空中安全监管技术

近年来，随着无人机技术的快速发展，无人机正在成为空中安全监管的主要技术手段。2015年经国家海洋局批准在宁波开展“宁波海洋灾害调查无人机系统”试点项目，并列入了宁波市政府的“三年行动”计划考核的项目之一。目前，用于海洋灾害调查的无人机设备采購已经基本完成，形成了高低搭配的系列无人机监测硬件系统。主要应用于海洋自然灾害的监测调查、海洋灾害风险源调查与监测、海域海岛的定期巡查与管护、海洋环境动态监视监测等方面。

3.3水下安全监管技术

由于海事部门承担着水上搜救和船舶防污染的职责，因此水下安全监管也是必不可少的。目前，应用在沿海以及内河高等级航道的水下安全监管设备主要是自主潜水器（AUV），包括Kongsberg公司的REMUS系列和HUGIN系列，以及bluefin robotics公司的bluefin系列。自主潜水器中装备有声学探测和光电成像设备，能够实现对海底大范围、高分辨率的搜寻与扫描，确定遇险目标位置，并提供水下遇险目标的高清晰光学图像，能够为救助打捞的决策提供技术支撑。

4 内河与封闭性水域立体监管体系的建立

针对重点通航水域的监管需求，分析高山河流、旅游湖库区的水面、空中、水下监管与服务手段，建立立体监管体系。监管体系具有以下系统：

4.1卫星AIS系统

AIS系统是工作在VHF频段上的船舶岸基广播系统，利用161.075和163.025两个频段进行信号的发射与接收。而卫星AIS系统是普通AIS的进阶，使用多颗低轨道卫星搭载AIS载荷对报文进行解析，并发送到相应的管理机构，使得管理机构掌握船舶航行动态，对内河与封闭性水域船舶运行情况进行监控。目前AIS载荷并没有大规模搭载于卫星发射，AIS卫星系统对系统的监控并非实时。卫星接收并存储AIS报文信息，并根据覆盖范围把信息发送给指定基站。

卫星AIS具有以下特点：地理覆盖范围广，可包括全球范围;可显示并跟踪的对象多，所有安装AIS的船舶及航标都可以在系统中表现;数据内容涵盖量大，不仅显示船舶基本信息，还显示了MMSI码等;更新频率高;数据可靠性强;安全性高等。

4.2水下机器人

水下救援与应急打捞前的侦察保障是避免二次事故的不可或缺的重要措施，传统手段是进行人工侦察或条件不允许时的简单探测，这对救助打捞的实施是非常不利的，并且人工侦察的危险系数很高，极易发生突发事件，造成生命财产的损失。

海洋中的事故随着海上运输和相应的资源开发而急剧增加，例如我国“1124”特大海难和埃及的“萨拉姆98号”海难，造成了巨大的经济和社会损失，针对此类事故，救助打捞无疑是国家应急保障体系的重要组成部分，承担着我国海上人命、财产、环境救助等多项重要任务。然而水下环境十分复杂，水下救援与应急打捞存在着巨大的风险，需要具备强大的侦察保障能力以避免救援时二次事故的发生。针对水下救援与应急打捞的侦察保障需求，利用仿生技术研制了灵活机动的小型化检查作业平台，其水动力模型与真实的鱼类极其相似，降低了侦察装备引发二次事故的风险;基于多任务的应急环境模拟及演练评估技术开发了通用的任务平台，可根据实际的任务需求模拟作业环境进行演练评估，为海上救助打捞提供侦察保障服务。

水中仿生机器人，续航能力强、低噪音、环境好，适合在内河及封闭水域中运行。目前通过“智能化水上救助处置机器人暨海参捕捞”，“基于水上应急处置机器人的海底打捞及水下抓取作业”等研究课题的广泛应用，可根据实际的任务需求，模拟作业环境进行演练评估，应用效果良好。

4.3通信终端

北斗-AIS一体式船载终端主要包括北斗/GNSS模块、AIS模块、数据通信主控模块和显控终端模块， 使用数据通信主控模块以协调北斗模块与AIS模块之间的工作，将数据量较大AIS数据进行筛选及智能压缩，将其中对时效性要求最高的部分数据优先通过北斗系统回传，同时将北斗/GNSS模块生成的位置信息输入AIS模块，以便AIS系统在其传统频段内播发常规AIS数据。

在自主模式下，AIS数据自动地以不同的更新频率发送，其中，动态信息由航速与航向变化决定，静态信息和航行状态信息的数据每6分钟或者按要求发送，AIS文本信息按要求时间发送。

AIS短消息分为安全相关短消息和二进制短消息。AIS安全相关短消息内容应与航行安全相关，例如看到冰山或浮标不在位。AIS短消息可以对指定目标发送或对区域内所有安装AIS的船舶广播。AIS二进制短消息根据国际通用或者区域标准播发，不能无序播发。

值班驾驶员应确保显示和接收安全信息，并按照要求发送信息。AIS短消息也可广播海上安全信息。值班驾驶员应当注意特殊的安全相关消息和特殊用户身份（如AIS-SART设备）的短消息。

无论船舶是在航行还是锚泊，AIS设备应一直保持正常工作。当船长认为AIS的连续操作可能危害船舶安全时可以关闭AIS，并在航海日志中记录。AIS被关闭后，静态数据和航次相关信息可保留存储。重启后，本船数据将在2分钟内初始化后发射。在船舶进出港口或者航行于强制报告制的水域，AIS操作应当符合有关要求。

5 总结

当前我国航运还处在发展阶段，在发展过程中，应注意新技术新手段的应用，打造符合我国国情的内河与封闭水域立体监管与救助体系。

参考文献：

[1] 国务院.交通强国建设纲要[Z]，2019.

[2] 交通运输部.2019年交通运输行业发展统计公报[Z]，2020.

[3] 中央编办.中央编办关于交通运输部有关职责和机构编制调整的通知[Z]，2013.

[4] 贾大山，纪永波，焦芳芳.抓住新时期发展机遇加快内河航道基础设施建设[J]，中國水运，2019

基金项目：受云南省重点研发计划项目《云南省重点通航水域立体监管关键技术研究与应用示范》资助，项目号2018IB021