虎门港引航调度系统设计

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(华南理工大学 电子商务学院，广州 510006)

珠江口水域是我国航运最为发达的地区之一，其周围分布的广州港、深圳港、香港港、澳门港、珠海港以及虎门港等港口发展迅速，吞吐量迅速增大，在它们的共用主航道——珠江主航道水域内活动的船舶数量越来越多，而且吨位也呈现出增大的趋势。

虎门港处于珠江出海口的东岸，是东莞市唯一的出海通道，是重点开发的龙头经济园区。它所在的珠江口水域东西宽约150 km，南北长约100 km，30 m水深以内的水域面积约7 000 km2，其航道由东江水系流经东莞的内河航道和出海航道组成[1]。据东莞海事局统计并预测在该水域活动的船舶数量见图1、2。

图1 虎门港船舶数量统计

图2 引航调度流程

1 虎门港引航调度建设的必要性

船舶引航调度[2]是港口作业计划最重要的依据。港口引航业务由引航机构按照规定统一组织实施，其业务流程见图2。

高密度的船舶交通流、复杂的水上交通形势，对东莞虎门港水域船舶交通管理提出了更高的要求。随着港口建设的展开以及各项硬件设施的完善，必须开展相应的软件建设和各种辅助设施建设，以适应港口生产作业的需要。尤其是生产作业的前一个环节——引航调度系统的建设更应该走在前头。只有采用先进合理的引航调度技术，才能够高效、安全、准确地将船舶停靠在指定的泊位，进行生产作业。

1.1 东莞经济发展要求

东莞市经济近年来发展非常迅速，目前是国内第三大外贸城市。亟须建设一个与现代制造业名城和外贸出口强市相配套的地方性港口和物流运输基地。所以，作为东莞市唯一的出海通道——虎门港，必须加快建设速度，以便尽快服务于东莞经济的发展。

1.2 生产要求

虎门港是国家一类港口，按照我国《港口法》有关规定，国家一类口岸必须建立专业的引航调度系统，而且作为生产作业的前一环节，其建设更应该走在前头。通过建设引航调度系统也能够提高码头生产作业效率，从而提高港口服务水平。

1.3 水域安全性要求

由于天然原因，珠江航道水域转折多，水深相对较浅。同时多个港口共用珠江主航道，管理难度大。通过建设引航调度系统，能够对进出的船舶进行实时的监控和管理，提高该水域的安全性。

1.4 虎门港自身发展需要

虎门港定位于综合型港口，对港区规划和管理等方面有着较高的要求。虎门港已经建立通讯调度指挥中心和虎门港引航中心，必须有相应的、现代化的船舶调度监控系统与之相配套。高效安全的引航调度工作是港口竞争力的主要标志。

所以，为了实现虎门港的快速发展，必须选用适用技术，加快建设引航调度系统。

2 虎门港引航调度系统设计

根据虎门港实际，设计的引航调度系统主要包括AIS(自动识别系统)、VTS(船舶交通管理系统)和开发基于电子海图向电子地图转换的GIS(地理信息系统)港口生产管理平台(以下简称GIS综合生产管理平台)三大功能模块集成的引航调度系统，详见图3。

AIS系统是以自控时分多址为核心技术的，用于水上交通联络和指挥的岸-船、船-岸，以及船-船之间的通讯、导航系统[3]。VHF是利用水上专用频段进行船-船、船-岸间无线电通信的系统[4]。VTS系统是为保障水上交通安全、提高运输效率以及防止环境污染而建立的系统[5]。GIS综合生产管理平台应用包含电子海图[6]信息的地理信息系统，它通过电子海图向电子地图进行相应的转换，在地理信息系统上实现船舶航行所需要的海图信息在地理信息系统上进行显示形成的。

图3 引航调度系统功能模块

2.1 功能模块

2.1.1 AIS监控终端。

1) 通讯功能。通过VHF甚高频，监控中心和船舶之间进行语音和文本通信，实现船、岸之间的通讯，以及向引航员发送船舶引航调度信息等。AIS基站系统可定时、定序、实时地与AIS船站进行有效通讯。

2) 船舶查询。船舶一旦进入AIS系统的监控范围，监控中心就可以通过AIS系统自动收集船舶信息，通过AIS系统的通讯功能对船舶各种属性信息和航行参数进行查询，为船舶监控提供信息。

3) 船舶识别。监控中心通过AIS基站系统接收所有安装AIS的船舶信息以及和引航员进行信息交互获取船舶信息，实现对船舶的识别。

2.1.2 GIS综合生产管理平台

1) 引航作业管理。根据AIS船舶数据等，进行引航作业编排，实现引航作业的智能化管理。同时，也能够实现对引航员、引航船、引航设备等进行管理。

2) 调度作业管理。根据码头生产作业状况，向引航员发布引航信息，靠泊的码头信息及航道信息等。

3) 数据分析系统。根据码头生产作业信息、航道船舶信息、锚地船舶信息等，通过数据挖掘分析港口的经营状况、生产作业状况等。

4) 建设规划管理。通过GIS系统，为港口后方的物流园区、综合服务区、岸线开发利用、堆场区等进行规划和管理。

5) 生产作业管理。调度、管理港区内码头生产作业计划。

6) 应急反应管理。主要包括预案管理和应急演练管理。

2.1.3 海事VTS终端

1) 船舶监控。通过VTS监控终端可以查看和监控船舶的航迹和载货信息等，给AIS监控系统提供决策信息。

2) 船舶跟踪。通过VTS终端可以对船舶进行跟踪，及时把相关信息发送给正在该水域作业的引航员。同时，也能够为GIS综合生产管理平台提供作业信息。

3) 船舶查看。通过VTS监控终端可以增强该水域船舶的监控与管理。

2.2 系统结构

该引航调度系统方案是一种从以VTS为主过渡到以AIS为主的引航调度技术方式。引航员上船时携带便携式AIS设备代替以往多种引航设备，减轻了沉重负担，同时也提高了引航调度的工作效率和安全性，实现水上交通联络和指挥的岸-船、船-岸和船-船之间的通讯[7]。便携式引航设备系统一般是由手提电脑、GPS接收器、GPRS无线网卡、引航员GPS助航软件等组成[8]。它采用GPS进行定位和引航员专用GPS助航软件实现船舶信息收集，通过GPRS无线上网等实现船-岸的无线通信，以实现监控中心对船舶的引航调度管理等。

该系统需要建设AIS系统，包括AIS岸站和AIS船站。船-岸之间通过AIS系统的通信功能进行信息的发送和接收。同时，还可以通过VTS系统对船舶进行监控和查询，必要时采用VTS系统的VHF喊话系统辅助进行引航调度作业。从而既利用了VTS可视性较好的特点，同时也能充分发挥AIS通信功能强的优点。通过AIS系统和VTS系统的配合来完成整个引航调度系统的运作，系统结构详见图4。

图4 引航调度系统结构

2.3 功能结构

该引航调度系统可以实现进出虎门港的船舶识别、跟踪和监控等，以及了解船舶标识信息、位置信息、运动参数和航行状态等，系统功能结构详见图5。

图5 引航调度系统功能结构图

从图6可以看出，该系统主要包括信号接收部分和监控管理部分。其中，监控中心可以通过AIS基站接收船载AIS发送的船舶信息，也可以通过引航员携带的便携式AIS直接进行信息交互，以实现对船舶的实时监控与管理。同时，通过从海事局VTS中心引入VTS监控终端以辅助AIS系统对船舶进行监控和查询等。监控中心人员在GIS综合管理平台上进行引航调度计划编排和生产管理等；同时根据需要，对港口内道路、码头生产作业情况进行查询及突发事件预处理等。其工作流程见图6。

图6 引航调度系统工作流程

3 结束语

引航调度系统建设是一个比较复杂的工程，它不但牵涉到了港口引航调度、船舶管理、船舶监控、生产作业管理等，而且要和海事部门就VTS共享等进行协调。在实施的过程中可能会遇到AIS系统普及期限问题，GIS综合生产管理平台的功能定位和部门协调等问题，势必会对船舶管理和调度造成一些影响。针对上述问题，可以采取分阶段逐步实施，降低系统的建设风险以及加强管理协调等措施。目前，该引航调度系统方案已经获得了专家的肯定，虎门港正在积极实施当中。

[1] 东莞市虎门港港口总体布局规划[G].广州：中交第四航务工程勘察设计院，2003.

[2] 赵吉东.中国船舶引航制度研究[D].天津：天津大学，2005.

[3] 朱金发，孙文力，汤 华.船载自动识别系统手册[M].北京：人民交通出版社，2005.

[4] 邱志雄，李宏平.加强和规范我国水上甚高频(VHF)通信的探讨[J].中国海事，2006(2):43-44.

[5] 赵向民.AIS在VTS中的应用研究[D].大连：大连海事大学，2006.

[6] 何建新.AIS关键技术研究及其与电子海图的集成实现[D].哈尔滨：哈尔滨工程大学，2006.

[7] 陈 清，过静珺.AIS与VTS的完美结合[J].中国水运，2003(4):32-33.

[8] 国际航标协会.国际航标协会助航指南[M].中华人民共和国海事局,译.4版.北京：人民交通出版社，2003.