航标运行管理信息平台建设的思考

2022-09-07季克淮王玉强北海航海保障中心天津航标处天津300456

中国海事 2022年8期

季克淮，王玉强（北海航海保障中心天津航标处，天津 300456）

一、引言

随着我国海洋强国战略的实施以及“一带一路”倡议的加快推进，港口和航运经济迎来了新一轮的发展机遇，航标作为保障水上船舶航行安全的重要设施之一，其建设数量也大幅增加。此外，智能航运、智慧港口、数字航道将在未来的港口和航运经济中扮演重要的角色，这对航标管理的信息化、智能化提出了更高的要求。

我国沿海航标运行管理信息化系统建设经历了多年的探索，也取得了丰富的建设经验和成效。然而，从建成的信息系统、平台的使用效果来看却不尽如人意，“一平台、多系统”的硬性“捆绑”现象较为普遍[1]。以天津航标处为例，2019年之前，该处建设和使用的航标运行管理信息系统就包含基础数据库、遥测遥控、值班管理等10余个相对独立、功能单一的信息化系统。这些系统信息资源共享不充分，存在严重的信息孤岛现象，从而导致航标运行、维护效率低下。为适应智能航运时代的发展，进一步提升航标管理的信息化、智能化水平，给用户提供更加优质、高效的助航服务，建设统一的航标运行管理信息平台十分必要。

二、航标运行保障系统建设概况

航标运行保障系统由天津航标处主持研发，系统遵循“一平台、一张图、全生命周期管理”的理念，以质量管理体系文件为蓝本，将基础设施与日常管理数字化、网联化、智能化，通过一个系统平台，整合多种业务资源，对辖区内航标进行工况、器材、维护和应急等全面性、综合性业务管理，实现了辖区航标动态、静态信息和基础性数据资源的集中集约化运维管理，如图1所示。

图1 航标运行保障系统界面展示

该系统设有日常管理、工况监控、报表台账及系统设置四大功能模块。其中，日常管理模块包含基础资料管理、维护管理、巡检管理、器材管理、动态管理、应急管理、值班管理等功能，并建立线上审批流程；工况监控模块包含航标遥测遥控、船舶动态监控、CCTV监控、AIS链路监控等功能，并为终端厂商开通线上测试接口；报表台账模块可实现航标运维、管理、统计等数据直观可视化展示；系统设置模块可对机构、用户及角色进行有效管理。

三、航标运行保障系统建设经验

（一）广泛调研，科学拟定开发方案

一是学习领会交通运输部海事局海事信息一体化建设方案、海事网络信息化建设顶层设计等指导文件，确立系统开发遵循SOA（面向服务的架构）体系架构，J2EE（基于Java组建技术的企业应用系统开发规范）应用开发技术架构、海事网络信息体系顶层设计及网络安全等级保护二级的技术路线要求；二是跟踪国家北斗卫星导航系统建设动态，主动落实北斗系统的行业推广应用工作，明确遥测遥控航标通信方式采用北斗及公网通信，定位方式采用北斗卫星导航系统，并兼容GPS（全球定位系统）等其他卫星导航系统；三是调研行业其他单位，详细了解航标运行相关系统建设和使用情况，取长补短，进一步完善系统开发方案。

（二）注重需求，契合日常管理场景

一是参照国内外标准规范文件，梳理上级及本级质量管理体系和业务管理制度，通过完善的业务流程说明使系统开发人员熟悉每一项航标管理工作的具体流程，从而充分保障系统功能设计与质量体系等管理文件及日常工作流程一致；二是开展细致的系统业务需求分析工作，通过与各项业务工作主办人员及部门领导座谈，充分掌握每项业务工作的实际流程，再通过与基层航标管理站、航标养护中心及机关业务科室相关人员的研讨，进一步优化业务工作流程，同时使得系统设计更加契合日常航标管理工作场景。

（三）分步部署，保障系统运行稳定

系统开发建设是一项业务涉及面广、人多、线长的系统性工程，研发工作历时3年，各功能模块按里程碑开发逐一完善、精雕细琢的形式开展，在确保该功能完全契合实际业务使用需求后分步上线。为保障系统稳定运行，一是在完成需求分析、系统架构设计的基础上，及时开展航标基础数据的采集、清洗工作，建立完善系统自身的航标基础数据库；二是开展航标遥测遥控通信协议的制定，并适时对外发布，便于供应商提前对遥测遥控终端产品通信协议升级和调试，保障航标工况监控功能模块第一时间上线运行；三是日常管理模块涵盖的业务种类较多，根据功能开发难易及复杂程度，按照“先易后难、功能完备”的原则，每项功能完善一个、上线一个，确保系统运行稳定可靠。

四、航标运行保障系统开发成效

2021年，航标运行保障系统在天津航标处辖区稳定高效运行的基础上，已经在北方海区范围内进行了推广应用，取得了良好的使用效果。

（一）多数据融合，实现智能化

航标运行保障系统建设始终坚持“一平台”理念，整合航标管理各项业务功能，做到各业务模块互联互通、充分联动，拒绝重复性劳动，实现航标巡检、维护计划智能推荐，航标维护质量统计表、巡检回执、巡检月报等航标业务报表智能生成，大幅提高运行维护效率。

（二）多重技术应用，保证安全性

一是系统部署在海事内网运行，并按照网络安全等级保护二级的技术路线进行设计；二是航标遥测遥控数据采用双向加密传输；三是不同的用户拥有不同的操作权限，用户登录均需要短信验证，用户所有操作痕迹全程可追溯；四是非注册用户零权限，具备更高级别的用户安全体系，保障系统安全运行。

（三）创新监控设计，保持先进性

一是遥测遥控通信协议公开、通用，适用于所有灯器及终端（包括AIS设备、雷达应答器、多功能航标采集终端、供电系统等），不排斥任何灯器及终端生产厂商；二是通信协议兼容北斗、GPRS（基于GSM系统的无线分组交换技术）、物联网、AIS等通信方式，兼容北斗、GPS、GLONASS（俄罗斯开发的格洛纳斯全球卫星导航系统）及GALILEO（欧洲开发的伽利略卫星导航系统）等卫星定位方式；三是通信协议支持监控信息多元化，除了常规的灯器开关灯状态、工作电流和电压的监控外，还支持灯器内温、湿度采集、剩余电量直观显示、重力加速度即时报警，能够更全面掌握航标的工作状况，如图2所示。

图2 系统航标运行状态界面展示

（四）定制通信机制，确保稳定性

受北斗收发功耗制约，北斗终端通信窗口期较短，需要在尽可能短的时间内对尽可能多的灯器进行操作。为保障系统稳定运行，天津航标处对北斗通信链路进行了针对性配置，定制了北斗通信机制。一是北斗通信链路采用“一主机+二重机”的架构，大幅提高北斗指挥机的通信效率；二是系统自动为新关联灯器新建位置设置任务，能在航标漂移时立即启动跟踪模式，高频跟踪航标漂移情况；三是灯器长时间未返回数据时，系统自动新建遥测任务尝试唤醒灯器；四是有操作权限的管理人员亦可通过制定遥测或遥控任务计划来操控灯器；五是当计划任务在本次通信窗口期执行失败时，系统会在下个窗口期予以重试，直到操作成功为止。

（五）标准数据接口，具备扩展性

一是系统由天津航标处自主开发，享有数据源代码及数据接口等核心管控权，便于开展系统二次开发及数据应用；二是系统已完成与交通运输部海事局综合导助航系统数据对接；三是系统已对外提供航标基础数据、电子海图、短信通知、水文气象等数据接口服务；四是系统已面向辖区海事用户提供代维专用航标运行状况查询服务。

（六）自主海图服务，保持现势性

开发自主知识产权的电子海图服务，海、陆图无缝叠加，可与海图更正公告保持同步更新，随时保持系统海图的现势性。

（七）全生命周期管理，具备追溯性

系统整合了航标器材、航标维护等各项业务管理功能，实现了航标全生命周期管理。一是实现了航标从设置、日常巡检、维护保养、故障修复直至航标撤除的全生命周期管理；二是实现了航标器材从器材入库、调拨管理、使用情况、维修情况、使用地点直至器材报废的全生命周期管理。

五、航标运行保障系统存在的问题及解决措施

（一）存在的问题

1.北斗短报文通信与5G通信信号存在邻频干扰

北斗卫星定位业务（RDSS）下行为S波段，频率为2 483.8～2 500 MHz，而中国移动5G部分通信频段为2 515～2 575 MHz，与北斗卫星的下行频率较为接近，易产生邻频干扰，尤其是距离中国移动5G基站较近的北斗灯器及终端受干扰的影响更大。

2.老旧灯器及终端入网存在困难

系统采用全新的通信协议，遥测遥控灯器及终端需要进行通信协议升级才能接入系统正常运行。但是一小部分老旧灯器及终端使用年限较久，通信模块等硬件不支持通信协议升级，导致此部分老旧灯器及终端无法接入航标运行保障系统。

3.巡检、维护等现场使用不够便捷

航标管理人员在进行现场巡检、航标堆场维护等工作时，不能及时将相关情况上传至系统，需要手动记录，回到办公室后再进行上传，不够方便和快捷。

（二）解决措施

1.与5G通信信号邻频干扰问题

为降低5G基站对北斗通信灯器及终端的影响，天津航标处主要采取以下两种方式予以解决：一是对受5G基站干扰严重的北斗通信灯器及终端进行改造，加装5G信号滤波器，还原北斗通信信号，可有效降低5G邻频干扰；二是在受中国移动5G基站影响范围内，将北斗通信+北斗定位的灯器或终端调换成公网通信+北斗定位的灯器或终端，可有效避免5G信号对北斗短报文通信的干扰。

2.老旧灯器无法接入问题

为了将小部分硬件不支持通信协议升级的老旧灯器和终端接入系统，一是更换老旧灯器和终端的通信模块，此方式费用相对较低，但可能存在通信不稳定的情况；二是更换灯器或终端的主板，此方式费用相对较高，但通信较为稳定。

3.便捷性问题

为了提高系统使用的便捷性，在系统开展二期开发时，同步开发了手机APP。在APP上线运行后，航标管理人员可通过APP直接上传航标巡检相关参数及现场图片。