上海港e引航系统发展与研究

第17卷 第5期 中 国 水 运 Vol.17 No.5 2017年 5月 China Water Transport May 2017收稿日期：2017-03-12作者简介：钱洪华（1968-），男，江苏无锡人，上海港引航站副站长，高级引航员，研究方向为船舶引航、引航管理。

荆晓刚（1977-），男，江苏丹阳人，上海港引航站信息科科长，工程师，研究方向为引航信息化。

上海港e 引航系统发展与研究钱洪华，荆晓刚（上海港引航站，上海 800082）摘 要：上海港引航站结合我国引航信息化建设制定了e 引航系统的发展战略。

本文首先系统地分析我国引航信息化战略发展面临的问题。

然后，从e 引航的概念、e 引航的战略目标、e 引航系统框架和e 引航的特点等方面详细介绍了上海港e 引航系统的发展战略。

e 引航战略标志着上海港引航信息化建设进入了一个新的阶段。

关键词：船舶引航；e 引航；上海港中图分类号：U657.7 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2017）05-0078-04引言上海港位于长江三角洲前缘，居我国18,000km 大陆海岸线的中部、扼长江入海口，地处长江东西运输通道与海上南北运输通道的交汇点，是我国沿海的主要枢纽港，是对外开放、参与国际经济大循环的重要口岸。

上海港引航站是上海港专职引航机构，代表国家行使引航主权，负责对进出上海港的外国籍船舶实行强制引航，并接受远洋、近海航运公司的申请，提供引航服务。

上海港引航站为上海国际航运中心建设、为长三角区域经济发展、为上海自由贸易试验区建设竭诚服务。

一、引航信息化发展现状分析 1．我国引航系统的信息化发展历程上海港引航站是目前我国规模最大、技术力量最为雄厚和设施较为齐全的引航站，年引航量近7万艘次。

在信息化建设方面，上海港引航站起步较早，引领着我国引航信息化发展的方向。

1997年，上海港引航站研发了 “引航生产管理信息系统”，实现了引航调度、费收和引航管理自动化。

2001年上海港在全国港口中率先启用了GPS-GSM，从而告别了靠对讲机报告船舶方位的历史[1]。

2006年，研发了 “上海港引航生产安全监控系统”，把海事管理中的船舶监控理念引入引航管理，全面提升了引航信息智能管理手段和信息化水平[2]。

青岛港引航信息化建设起步也比较早，早在90年代初期，全港MIS 就已建成并投入运行。

1997年，青岛港建成了中国港口行业规模最大和硬件设施一流的“EDI 中心”。

2010年，青岛港引航站启动青岛市引航基地建设工作。

青岛港在国内首创集引航与交通艇管理、船舶动态监控、GPS 平台于一体的导航监控体系，将船期预报直接与生产系统对接，实现特殊天气情况下引航员、船舶监控和生产系统的无缝对接，达到世界先进水平[3]。

深圳港引航站开发的“引航动态监控及管理系统”，是迄今国内投资规模最大、技术较先进的引航监控及管理系统。

该系统主要由CCTV 电视监控系统、VTS 监控系统等五部分组成，其中大屏幕显示系统是目前我国引航机构中投资最大的大屏幕显系统[4]。

长江引航中心于2004年提出了 “率先在全国引航系统实现引航管理现代化”的战略目标。

经过几年的努力，已全面实现引航管理和引航服务信息化，有效降低了引航成本，缩短了船期，提高了引航安全率和港口效率。

2016年正式启动新的“长江引航动态管理与综合服务系统工程”建设。

2．船舶引航现状分析随着信息技术的不断发展和在航运业中的深入应用，引航信息化已成为了港口引航提升引航生产效率提高引航安全的有效手段。

但是，在系统建设和使用的过程中发现了以下一些不足之处[5-6]。

（1）船舶技术和信息技术的发展速度迅猛，业务移动化、行业大数据应用发展趋势而显现，现有的系统架构已经落后；（2）在船作业的引航员获取的信息有限，无法获得海事服务信息，严重影响了引航员操船的判断和决策；（3）在船作业的引航员与引航站间的通信不畅，港口助航信息和引航管理信息无法实时传送给在船作业的引航员；（4）各系统间接口不规范，数据交换和整合难度大，无专门的应急指挥系统；（5）各引航助航信息缺乏整理和过滤、缺乏统一的推送体系、缺乏统一管理标准，信息孤立，可利用性差。

综上，船舶引航系统现有问题将促使引航信息化建设应用新理念和新模式。

3．上海港e 引航发展战略的提出上海港引航站在充分考虑了引航实际需求和发展可行性基础上，提出了e 引航的发展思路。

e 引航的提出代表引航信息化建设将进入一个新的阶段，为引航信息化的高速发展带来了机遇；同时，上海港引航站在e 引航内涵的丰富和具体建设中，将面临更多地挑战。

第5期 钱洪华等：上海港e引航系统发展与研究 79二、e引航概念1．e引航的定义e引航（即e-Pilot）是一个港口引航跨部门、跨系统的业务协同和资源整合的概念体系。

它以引航员为核心，以引航安全生产流程作业为主线，以船岸间可靠通信为关键，以引航系统整合和外部数据源接入为手段，实现引航安全生产、引航员及引航管理、海事安全服务等异构数据的收集、集成、交换、显示和分析，增强在船引航员（船端）、引航站（岸基）和海事、港口、气象水文等机构三者间的协调和合作，提升引航信息化和智能化水平，更好地服务于港口、航运企业，实现引航生产安全和引航服务高效的目的。

2．e引航的目标e引航的核心目标是充分考虑引航综合业务、引航服务信息的集成和水文、气象及海事安全信息的接入，覆盖引航生产、引航管理、引航安全、引航服务和引航员培训/评估全过程；促进船岸、岸与岸以及其它用户之间的数据交换、数据服务等通讯；支持引航过程监控和应急反应处置；通过人工界面合成并显示船上和岸上的信息，有利于减轻引航员工作负担，使安全最大化，风险最小化；建立基础信息集和行业大数据，提供决策支持；引入专家引航，使引航服务走向智能化。

3．e引航的战略内涵结合国际e-Navigation战略和我国互联网+的发展，e 引航将是基于IP通讯和以数据为中心的“引航云”，其发展战略如下：（1）基于用户需求，而不是过度依赖于技术及其驱动；（2）注重应用提升，系统整合中以人为本是核心以保证最佳的整合，包括人机界面（HMI），信息显示和信息范围等方面；（3）形成一个框架，保持兼容、促进技术发展，并接纳技术发展；（4）建立一套基础信息集和行业标准集，实现引航管理规范化、引航业务一体化；（5）以引航信息化、智能化为前提，提升引航服务；（6）精益引航管理、节约引航生产和管理成本、保障引航生产安全。

三、e引航建设框架在整理各类用户需求和对e引航系统期望的基础上，从功能、结构、技术、要素及标准四个方面研究e引航的建设框架。

1．系统功能e引航的系统功能可以概括为“船岸通信、数据中心、引航作业过程驱动”。

从两个角度分析：一方面基于引航业务架构，自顶向下进行系统功能设计；另一方面，基于用户需求，自底向上进行功能设计。

业务以业务流的形式呈现，可以视作是线状的，功能点是离散的，当用户对应的功能根据业务联通起来时，点线结合得到用户对应功能域。

e引航系统功能，如图1所示。

图1 e引航的系统功能图具体描述如下：（1）船基系统以引航员便携式设备为核心，集成船上各种传感器（包括所有驾驶台、船舱、机舱的传感器），以采集各种船舶实时的航行信息。

其要素包括：AIS、卫星通讯系统（VSAT）、移动蜂窝通信、ECS/ENC/ECDIS、CCTV、便携式导航单元。

船基系统在航行过程中应能够鼓励船员积极参与，防止船员注意力分散，并辅助靠泊和减少人为错误的分析与预警能力，减轻船员工作负荷。

（2）岸基系统应集成所有可用的岸基船舶交通管理（VTS）和相关服务系统，以便于岸基操作人员理解和使用的方式提供（交换和传输）各种信息数据，从而保证船舶航行安全、提高营运效率。

（3）导航与通信基础设施应满足管理部门和船舶之间信息的无缝传输，网络覆盖船舶之间、船岸之间和岸上主管部门或其他相关公司企业之间。

系统只需要在数据域执行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。

2．体系结构e引航是以数据为中心的平台，依引航服务信息集及流程分为采集、传输、应用（显示）、管理及分析多个层次。

其体系结构，如图2所示。

图2 e引航体系结构图各层次具体如下：（1）采集层：e引航系统主要有三类数据源，一是引航站自身管理和业务产生的，例如：引航调度信息、引航员信80 中 国 水 运 第17卷 息等；二是各类海事助航信息，由引航站以外获得，例如：水文气象信息、航标信息、航行警告等；三是其它信息，包括：港口、码头作业调度、拖轮调配信息等第三方服务公司的信息。

第一类信息的采集依靠引航站现有系统的信息整合或是系统完善，第二类信息的采集由我国海事、气象、防汛等国家机关或事业单位完成，核心是信息的引入和数据格式的转换，使之能够纳入到e 引航系统。

（2）通信层：通信层主要是依靠技术手段解决岸-船、船-岸、船-船之间通信，是e 引航系统的基础设施，起到基础性的关键作用。

在e-Navigation 框架下，通信向着数字化、带宽高、覆盖广、成本低等方向发展。

特别是第二代AIS （AIS2.0）、基于VHF 的数字通信（VEDS，VHF Data Exchange System）、500kHz 数字通信方式（NAVDAT）等草案或建议的提出，给通信技术的研究和应用带来了更加完整的解决方案。

e 引航系统可依引航服务信息集选择适合的通信方案或是集成多个方案。

（3）数据层：引航作业过程的前、中、后阶段都将产生与引航计划、引航员、引航调度、引航船舶和引航操作相关的各类数据，这些数据是引航服务信息集在引航过程中的积累，也是“引航大数据”的基础。

针对“引航大数据”要提出完整的收集、存储和加工方案。

（4）应用支撑层：应用支撑层是将“引航大数据”加工为知识的过程，其核心可以放于对引航过程的后评估和引航管理评估，实现引航信息的反馈机制，打造引航信息的闭环。

目标是实现e 引航系统的智能化。

（5）应用层和展示层：主要负责引航服务信息集在各应用的展现、各应用之间的数据交换、数据的存储和数据安全等。

3．技术体系以e 引航的分层体系结构为基础，e 引航的技术体系也采用分层形式，还包括：标准与评估系统和安全保障体系。

图3 e 引航技术体系图4．要素及标准体系由于e 引航系统建设推进步伐的不一致，各区域业务开展的差异性，以及IT 技术的更新换代，导致分布在各个区域的各类引航及其相关系统中的数据存在大量重复、不一致和缺失问题等。

e 引航系统的要素集可以从底至顶分为四类，如表1所示。

表1 e 引航的要素集序号名称 包含的信息1基础信息层以要素来划分，分为引航员基础信息、船舶基础信息、港口基础信息、航道基础信息等。