物联网技术在海事监管的应用和发展展望
摘要：阐述了近十年间物联网技术在海事监管中的应用及所取得的成效。通过分析现阶段海事监管发展需求和物联网技术在海事监管应用中存在的主要问题，提出通过建立水上交通要素标识码，结合物联网先进发展技术，实现智能海事的建设目标。
关键词：物联网；海事监管；交通要素标识码；智慧海事
中图分类号：U691+.6 文献标志码：A 文章编号：1006-8228(2011)09-10-03
0 引言
近年来，“物联网”(Internet of Things)已经成为国内外IT业界和社会关注的焦点之一，自1998~MIT的Ashton首次提出至今，它已经走过了十多年的发展历程。物联网的概念几经变迁，至今未形成公认权威的定义，从一个侧面反映了物联网仍在急剧发展中。按照国际电信联盟(ITU)的定义，物联网要解决物到物(Thing to Thing,T2T)，人到物(Human to Thing，H2T)，人到人(Human to Human,H2H)之间的互联，这是笔者认为比较精辟的解释。物联网被公认为是继计算机、互联网与移动通信网之后世界信息产业的下一个发展方向。目前世界上美国、欧盟、中国等都投入巨大的财力、物力和人力对物联网进行深入研究。2009年温家宝总理发表了题为《让科技引领中国可持续发展》的重要讲话，将物联网发展提高到了国家战略高度。中国海事局自成立伊始，在履行国家水上安全监督和防止船舶污染、船舶及海上设施检验、航海保障管理、应急反应和行政执法等主要监管职责过程中，不断发展和完善基于物联网的科技和信息化建设。
1 物联网技术在海事监管应用情况
中国海事多年来坚持科学化信息化管理，海事信息网已全面覆盖直属海事系统、长三角及水网地区地方海事局，全面提高了海事监管、应急反应和航海保障等各项海事监管水平。依托物联网技术，主要在通航环境、航标管理、船舶管理等领域形成了水上交通监管要素的身份识别、精确感知、信息传输及综合利用等物联网技术应用环节。
1.1通航环境
目前关于通航环境方面的物联网应用还处于初期阶段，在一些主要港口的通航水域的水上和水下，通过建设水文、气象观测站点，实时对潮汐、潮流、风速、风向、能见度、温度、湿度等环境数据采集，并建立信息处理和发布系统，为船舶交通管理、应急反应、防潮、防汛及防台预警等奠定基础，实现了与船舶安全航行密切相关的助航要素的智能采集、处理和综合应用。广东海事局在珠江口建立了主航道两侧的八个水文站和一个数据处理中心，以五分钟为周期实时采集水文信息数据，经CDMA通信网路传送回数据处理中心，经汇总处理的数据显示在水文信息服务网站上并不断更新。
除了水文、气象资料之外，为全面感知通航水域海底地形地貌，真实展示航行环境，天津、上海和广东海事局的海测大队通过应用多波束扫侧、侧扫声纳、磁力仪、声跟踪系统、水下机器人等具有高新技术含量的海洋环境探测和识别设备，有效提高了测绘工作水平和应急反应能力，在航海保障和应急搜救中发挥了重要作用，为通航环境的恢复、减少财产损失等提供了有利条件。
1.2航标管理
中国海事针对航标管理分散、条件恶劣的特点，积极运用相关物联网技术，逐步摆脱了依赖由航标管理人员巡检或过往船舶报告航标异常而实施维护的模式。通过在航标上安装数据采集系统，集成了GPS定位、灯器能源、灯器运行控制、碰撞检测、倾斜检测等传感设备，并根据航标各自特点，因地制宜地运用VHF无线局域网、GSM／GPRS通讯网、北斗卫星通讯网及互联网等数据传输技术，在航海保障中心建立基于GIS的航标助航服务管理系统，实时获取航标地理位置、工作状态、电源系统等各部分工作参数，并有效确定航标故障，从而实现了航标管理人员对航标状态的远程感知和处置。该系统已经广泛应用于灯浮标、灯塔、灯桩和导标等助航设施中，大大提高了航标可利用率、应急恢复能力及管理效率。目前，全国四大海区航标遥测遥控终端占比达到60％以上。
1.3船舶管理
船舶管理作为海事监管的基础和重点，中国海事一直不遗余力地围绕船舶管理积极引进和開发相关科技信息化系统，通过运用AIS、VTS、RBN／DGPS、LRIT、VHF、CCTV等技术手段，不断扩大系统部署的覆盖范围，并以行政强制力保障船舶对上述系统数据采集终端的安装和应用。通过上述各类技术手段的综合运用实现数据采集的互补和融合，提升船舶采集数据的精度；同时在数据传输环节综合运用微波、卫星、MSTP、SDH等无线或有线通信传输手段；通过资料中心建设，以GIS平台为载体，实现各类采集数据的综合运用，利用数据挖掘技术实现船舶管理的可视化和综合化。从而基本上实现了船舶身份识别、船舶精确感知、信息传输及船舶采集数据综合利用等依托物联网技术的船舶综合管理。主要的应用系统简要介绍如下。
1.3.1船舶自动识别系统(AIS)
AIS是基于自主时分多址(SOTDMA)和GPS等现代通信及网络技术，通过船载与岸上基站的AIS收发器在船舶之间、船舶与基站之间建立的信息交互平台。目前，中国海事局建设的中国AIS岸基网络系统由264座基站组成，通过VHF频段和有线通信传输手段实现了与AIS国家数据中心互联互通，已经覆盖了我国99.97％的沿海水域和四大水系的内河高等级航道，是全球规模最大的AIS岸基网络系统。目前AIS是沿海船舶管理主要应用的技术手段之一。
1.3.2船舶远程识别和跟踪系统(LRIT)
LRIT利用卫星定位和通信技术获取船舶身份、船舶位置与对应时间等识别跟踪信息，并将信息发送给船旗国所指定的资料中心进行储存和处理。由于LRIT具有全球覆盖的特点，在反恐、环保、搜救和航行安全、海上保安等领域有非常重要的作用。
1.3.3船舶交通管理系统(VTS)
VTS利用雷达、CCTV和微波传输等通信设施监控航行在港湾和进出港口的船舶，并给这些船舶提供航行中所需的安全信息的系统。“十一五”期间，中国海事局建成了覆盖我国主要航道、港口的VTS中心28个，雷达站91个，沿海主要港口和水道都能利用VTS进行船舶动态监控和服务，当前，VTS仍在布点和覆盖完善中。但从严格意义上讲，VTS并不完全具备物联网技术的全部特性，但其经过人工标识和与AIS识别船舶融合，在信息服务、助航服务、交通组织和联合行动等海事监管职责中发挥着举足轻重的作用。
1.3.4无线电拍向标一差分全球定位系统(RBN／DGPS)
RBN／DGPS是一种新型、高精度、全天候的海上导航定位系统，它利用航海无线电指向标来播发差分修正信息，向用户提供高精度服务的助航系统。主要由基准台、播发台、完善性监控台和监控中心组成。该系统定位为实现船与船这一物物通信。自1995年起，我国逐步建成覆盖国家沿海的RBN／DGPS