船联网：智慧航运底层逻辑

本刊记者 王思佳

船联网为船舶与航运领域的发展指明了一个全新方向。

日前发布的《国家综合立体交通网规划纲要》（以下简称《纲要》）提出，到2035年基本建成便捷顺畅、经济高效、绿色集约、智能先进、安全可靠的现代化高质量国家综合立体交通网；到本世纪中叶，全面建成现代化高质量国家综合立体交通网。明确要健全关键信息基础设施安全保护体系，提升车联网、船联网等重要融合基础设施安全保障能力，加强交通信息系统安全防护，加强关键技术创新力度，提升自主可控能力。那么，船联网到底是什么？目前国内外的船联网研究发展进展如何？适合我国的船联网是怎样的？

船联网为何物？

物联网技术的应用极大影响了现代交通行业的发展格局，其在陆地交通领域的应用，助力了车联网产业的蓬勃发展。2014年前后，物联网技术延伸至传统的船舶与航运领域，孕育催生了具有一定创造性和探索性的全新概念——船联网。顾名思义，船联网就是通过网络将船舶都联起来。这个概念为船舶与航运领域的发展指明了一个全新方向。

中国工程院院士、合肥工业大学管理学院教授杨善林曾表示：“互联网与大数据发展到今天，已经成为一种非常重要的战略性引导资源。这种资源全面融入到经济社会系统运行的全过程，广泛渗透到生产生活的各个方面，促进线上线下资源的融合与重构，从而推动生产和生活方式变革。”水运业也不例外，互联网与大数据的应用将使智慧水运成为行业未来发展方向。想要发展智慧水运，首先需要将水路运输的主要载体船舶连接起来，建立船联网，然后再将船联网拓展成船岸协同，如此以来，大数据将通过这种无缝覆盖的多维度的感知获取，形成通过数据的汇聚、辨识、关联，形成对物流有价值的物流大数据。显然，船联网是打造智慧水运的关键步骤。

对于“船联网”的理解和定义，目前在国内外并未形成统一。据公开资料显示，国内学者、机构一般将“船联网”译作“Internet of ships”“Internet of vessels”，在定义上偏重三方面：物联网技术、多种航运要素（船舶及货物、船载设施、岸基设施、航路设施、环境信息及相关人员）及（内河）智能航运信息综合服务。例如，上海海事大学的研究人员将船联网界定为：基于航运管理精细化、行业服务全面化、出行体验人性化的目的，以企业、船民、船舶、货物为对象，覆盖航道、船闸、桥梁、港口和码头，融合物联网核心技术，以数据为中心，实现人船互联、船船互联、船货互联及船岸互联的内河智能航运信息综合服务网络，该解释被百度百科等平台采用；尚普咨询行业分析师则认为，船联网是通过网络把船舶都联起来，基于实现航运治理精细化、行业服务全面化、出行体验人性化的目标，融合了物联网技术的智能航运信息服务的网络。而且我国船联网现阶段的发展具有一定的中国特色，在技术上强调了物联网技术的行业应用；在示范应用及实践层面又继承了欧洲RIS所提及的“内河航运信息服务”，从而体现了其智能航运、智能海事的特点。但由于船联网涉及信息标准规范、信息安全保障、船舶电子身份认证、航运信息资源共享等多个细分领域。

而国外相关机构更多使用“Connected shipping”“Connected ships”“Connected vessels”，强调“智能船舶”的概念，侧重各种信息和通信技术（ICT）对航运信息的互联互通作用以及在航运海事信息服务领域的应用。例如，欧盟提出了构建统一的内河航运综合信息服务系统（简称 RIS 系统）；我国也开展了“长三角航道网及京杭运河水系智能航运信息服务（船联网）应用示范工程”等。因此，在新一代信息和通信技术——物联网技术蓬勃发展的背景下，船联网作为其智能交通行业应用的重要方向之一，将可以利用物联网的传感、定位、标识、跟踪、导航等多种手段，实现航运海事的精细化管理，并向信息化、网络化、绿色化、智能化趋势发展。

有行业专家表示，船联网的概念具备技术融合性、要素载体多样性以及服务功能集成化的特点。技术融合性，虽然“船联网”更多地强调了新一代ICT技术－物联网技术的应用，但也包括与其它信息通信技术的融合应用；要素载体多样性，船联网的要素具有多样化特点，其中，船舶、货物及船载设施本身的自动化、信息化水平将对船联网的发展产生重要影响，这在一定程度上也体现了“智能船舶”的发展方向；服务功能集成化，船联网的最终目的在于实现各种航运要素载体信息的有效传输、互联互通（共享），从而达到智能化识别、定位、跟踪、监控和管理等集成服务的功能。

国外船联网发展状况

为促进航运绿色发展，确保航运安全并实现高效管理，国内外均已启动了针对智能航运系统的相关研究。近几年，随着ICT技术的不断发展，各国对于船联网的研究已经逐步从概念研究阶段过渡到船联网体系研究、示范工程、产品开发等阶段。

最早启动智能航运系统研究的是欧洲。2006年，欧盟启动了内河航运综合信息服务系统RIS（River Information System）示范工程，该系统通过建设与完善船舶跟踪与追踪系统、电子报文系统、内河电子江图及显示系统等航运基础设施,将先进的信息技术、通信技术、电子控制技术和计算机处理技术等集成应用于传统的内河航运体系，通过异构系统的互联互通、资源共享，实现海量航运信息的采集、传输和处理，建立起大范围内协同、实时、准确、高效的内河航运信息服务综合系统。之后，欧洲各国纷纷建立起本国的综合信息服务系统，一同形成了覆盖莱茵河与多瑙河流域的泛欧内河航运综合信息服务系统。该系统主要包括交通信息、航道信息、交通监管、应急救援、运输物流信息、只发信息、统计信息和规费征稽等八大服务功能领域，，实现了泛欧内河航运交通运输的高效、安全、环保。该系统的成功为内河航运现代化、信息化发展树立了典范，为内河航运信息化发展未来趋势开辟了新道路，在当时便引起了全球范围的高度关注。

2010年，欧盟启动了蒙娜丽莎工程（MONALISA工程），它立足于国际海事组织（IMO）提出的e-Navigation概念基本架构，采集、融合、交换、展示和分析包括航道信息、港口信息、船舶船员信息、航运管理信息、水上安全信息货物及航运市场信息、公共服务信息等在内的所有信息，并按照不同的用户业务需求提供数据信息，实现信息的无缝共享。

2011年，韩国电子通信研究院（ETRI）和韩国现代重工共同研发了船舶通信技术——船域网（SAN，Ship Area Network）。利用该技术不仅能够对发动机等船内部各种航海装置的状态进行综合管理，还可以使海运公司实现在陆地上对船舶的实时远程监控，以及进行软件升级等设备维护，大幅减少航运管理的费用。船舶在航行过程中一旦出现航海装置的异常报告，海运公司就能及时确认船只状态，并进行修理维护，有效降低了维修成本。目前，该技术已被成功应用到全球集装箱航运巨头丹麦A.P.穆勒－马士基集团的船上。

除了基于船舶本身的智能化管理外，韩国还积极在通信和航海服务领域通过IT融合创造更多的附加值。2014年5月，韩国大宇造船与海洋工程公司（DSME）与移动运营商电讯（SKT）签署合作协议，联手研发以信息和通信技术为基础的“智能船”。新一代智能船将配备全球电信网络的导航和监控系统，而所有船上的服务将被融合到一个单一网络，其主要任务是建立一个多链接船舶监控系统，进行自动化和无人化服务。

2012年，瑞典网络巨头瑞典爱立信通信公司与马士基集团旗下的马士基航运公司达成一项战略合作协议,爱立信为马士基船队近400艘船舶提供海上通信无线网络解决方案，包括船队（集装箱船）端到端集成技术，并部署移动和卫星通信设备。爱立信的VSAT解决方案将把移动连接性延展到整支船队，从而提供新的通信方式，提高效率和可靠性，同时降低成本。该解决方案还为实时远程通信铺平道路，在更大范围内获取信息，从而提高船舶的日常运行效率以及整个船队的沟通效率蘋2020年3月，爱立信与马士基航运公司再度联手，通过物联网将马士基海上船队三分之二的船舶连接了起来。据了解，爱立信花费了四年时间才连线成功。爱立信建立了一个浮动DSM网络，该网络可以跟踪单个货物负载并向马士基航运公司客户提供实时信息。未来，两家公司还试图通过利用已经在陆地上实施的IoT技术使航运业进入智能时代。

作为联合国专门负责海上航行安全和防止船舶造成海洋污染的专门机构国际海事组织（IMO）也较早开启了促进航运海事信息化技术新发展的相关研究。2006年，IMO便提出了一个航海技术的新概念—“电子航海”(E-NAVIGATION)概念，该项战略计划的主要功能就是强调通过电子信息方式，整合现有的和新的导航设备，特别是电子设备，在船上和岸上收集、综合和显示海事信息，实现船-船、船-岸和岸-岸之间信息的相互沟通，以达到实现船舶安全、经济航行和环境保护的最终目标。目前，芬兰、日本等国家都采取了相应的措施及实践活动。例如，芬兰的COAST WATCH系统将AIS、VTS、CCTV等导航设备整合到一个统一的平台，构建了国家水上交通管理平台；日本的电子航海支持系统（ENSS）以AIS、ECDIS 为基础建立，通过AIS持续将动态信息发送到船舶。

我国船联网发展状况

相较于其他国家和地区，我国的船联网发展起步较晚。“十一五”期间，我国开始大力加强内河水域航道整治与建设，全国各地水运管理信息服务建设取得显著成效。信息服务应用范围覆盖船舶签证、船舶助航、船舶交通管理、航运管理、航运信息服务、水上安全监控、应急救援支持等业务领域。长三角等内河航运发达地区已部分建成了基于船舶自动识别系统（AIS）、全球定位系统（GPS）、射频识别（RFID）等技术的内河船舶信息管理系统，并取得了一定的社会和经济效益。2015年前后，我国成功打造了国内首个智慧水运物流平台。为实现船与船、船与航道间互联互通，平台在全国沿海、长江、大运河等航线，每隔20至30公里，岸边都安装有AIS（船舶自动识别系统）基站，并配置了我国自主研发的北斗船联网系统，用于实时接收船舶的位置、状态、速度、时间、方向和运行轨迹等信息，船上的各类数据通过传感器实时动态采集并汇聚到云端的大数据中心后便形成了“船联网”。

据了解，平台接收到信息后可为船舶提供不同水域的气象、水文、通航、事故预警信息及电子导航等服务。航运部门可通过SDVR船载视频监控系统，在线视频监控及远程指挥船舶，避免因船舶错报、不报船位而影响通行效率，提升了港航管理部门监控数据提取和处理能力。在突发状况下，船上的物联网设备将主动连接指挥中心，向指挥中心传输视频信号并提供船舶位置，帮助搜救队快速找到目标。在救援工作展开的同时，系统会在第一时间对事故区域其他船舶进行有效引导，预防航道出现堵塞，全方位保障航运安全，提高水上运输效率。此外，“船联网”系统还能实时跟踪显示船舶的船期、预配舱单、进出计划及船东信息，中国物流与采购联合会就是通过“船联网”来了解大宗商品交易市场流通情况，动态分析经济活跃度的变化。“船联网”通过融合应用信息通信技术和物联网技术，为水上物流提供全方位的信息服务，促进物流各环节信息公开透明。消除因水上物流信息不对称、定位模糊等问题造成的物流效率低下、成本高问题，为船舶安全与航运畅通提供保障，也有利于降低运输能源消蘋和污染排放。

尽管我国“船联网”已初见成效，但与《纲要》所要求的船联网还存在一定距离。长期从事智慧航道、智慧海事等总体设计工作的中国电子科技集团公司高级工程师吴红光曾表示：“相比于完善配套设施撑起的公路运输体系，内河航运存在着明显的安全管理痛点，水路导航技术落后：大家常用的百度、高德等地图软件，都不支持水路航运信息，这也间接导致了水路导航的缺乏。内河航道‘天生缺陷’：内河河面较窄，桥梁众多，货运船舶行驶通过，占用的河面面积较大，在触碰河岸、桥身等方面存在着较大安全隐患。船舶智能化水平低：内河船舶大部分无雷达、无导航，也鲜见智能驾驶技术应用，整体信息化水平低，船舶依靠自身能力躲避障碍，规避安全风险的能力差。不过，目前内河船舶都强制安装了自动上传定位数据的AIS终端，船舶之间能够做到位置共享，这一点优于公路，是‘船联网’建设的潜在优势。”

对于应如何推进我国船联网的发展，综合行业人士及专家的意见与建议，已达成共识的有以下五点：首先需要建立统一的标准体系。标准是一个产业兴起的重要标志。船联网的构建需要跨越众多行业，包括政府管理、船舶制造、信息产业、互联网等。只有建立一套统一、易用的标准体系，才能实现产业的融合与快速发展。第二，建立综合信息服务平台。数据流动起来才有价值，数据流动需要一个公平公正、透明的载体和平台。第三，建立健全的信息共享机制与监督机制。由于各地政策与技术发展存在不对等情况，使得有限信息资源难以及时、充分、有效被应用，导致信息资源相对不足，难以实现真正的互联互通。第四，突破带宽瓶颈。移动通信网络的带宽瓶颈是制约船联网发展的另一个技术难题。在移动数据的流量方面，目前的网络带宽难以满足船联网对图像和流媒体的传输需求。但随着5G时代的来临，船联网将会迎来跨越式发展。第五，强化安全防范。安全可靠性将决定船联网的推广与普及程度。例如应用过程中的数据隐私安全、权益保护等问题将变得尤为突出，因此，构建安全、可靠的船联网应用系统将是今后研究的重点及难点。

随着5G、区块链、数字孪生等新兴技术的发展与进步，相信未来的船联网将越织越密，并让存在于这张网中的各方都形成有效互联互通，进一步推进智慧航运的发展，让航运安全变得尽在掌控中！