摘 要 海上船舶动态监管是边防勤务的一项重要任务。主要是防止危害国家安全和社会秩序的敌对分子、恐怖分子、犯罪分子等潜入潜出；预防和打击非法出入境违法犯罪活动；防止出入境船舶、人员携带危害国家安全和社会秩序的违禁物品、武器弹药等进出。勤务贯穿着国际航行船舶锚地停靠、码头停靠、出、入港全程，情况复杂，监管任务繁重，特别是锚地停靠期间和航行过程监管难度更大。目前边防部门主要依靠视频监控、AIS等信息化手段进行监管，特别是针对海港勤务锚地管控还缺少切实可行主动探测的技术手段，这与上级要求公安信息化“集成融合、深度应用、高度共享、全面支撑”的要求有较大差距，本文主要研究如何利用信息化手段解决这个难题。
关键词 VTS系统；AIS系统；雷达跟踪数据；边防；船舶动态
中图分类号 TP3 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2015）143-0108-04
1 设计思路
海港勤务中国际航行船舶动态实时信息方法目前主要依靠岸基AIS基站获取，是被动式的获取方式，对于其他未安装AIS设备的船舶无法实现监管。笔者针对大连湾边防检查站的当前锚地管控的迫切需求，结合多年来对海港勤务限定区域管理系统、《国际航行船舶风险评估实施办法》、船舶AIS动态监控系统以及海事VTS系统的应用和研究，通过接入附近海域的海事部门雷达跟踪信号，以及其他外部数据（AIS数据、GPS导航数据、北斗导航数据），通过软件实现雷达跟踪信号数字化，并与AIS、北斗等导航信息在GIS上的融合，并实现船舶信息与梅沙系统同步，从而，实现出入境（港）船舶风险等级评估和重点船舶的锚地监管的应用服务系统。系统通过雷达跟踪数据、AIS、北斗等数据记录，软件中通过定义计算引擎，实现对高风险船舶自动锁定、跟踪、报警，通过保存的历史记录数据，实现单条和多条船舶历史轨迹和画面的快速查询和回放，从而实现主动式的边防勤务锚地信息的管控。
2 技术方案
2.1 系统架构
笔者设计的边防勤务锚地信息管理系统架构如图1所示。
2.2 数据接入系统
2.2.1 船舶雷达跟踪动态数据接入转发子系统
实现从大连海事VTS系统接入雷达跟踪数据等信息，接入内容包括：船名、船舶类型、呼号等船舶动态、静态以及航行信息。如表1所示。
2.2.2 AIS船舶动态数据接收转发子系统
实现多数据源接入，并可对多数据源进行灵活配置与管理；同时可支持基于多种协议的数据转发模式。具备的功能包括：1）多线程接收能力：支持多线程接收模式，以同时接收来自不同数据源的AIS数据；2）多数据源配置能力：可对不同数据源分别进行接收方式的配置和管理；3）支持多协议转发能力：支持基于多种协议进行数据的转发，同时可对不同数据源指定转发目标机转发协议。
图1 系统架构
表1
序号数据项备注
1时间船舶动态信息
2经度
3纬度
4航向
5航速
6中文船名船舶静态信息
7英文船名
8船舶呼号
9船籍国
10船舶类型
11来自港航行信息
12预抵时间
13码头
14泊位
15预计出港时间
16开往港
2.3 海量数据处理系统
2.3.1 数据存储与快速查询处理子系统
实现对历史雷达跟踪数据、AIS数据的存储，具有并行处理能力，支持多CPU模式的系统，负载的分配形式，并行处理的颗粒度、范围；具有可移植性和可扩展性。可移植性指垂直扩展和水平扩展能力。垂直扩展要求新平台支持低版本平台，数据库客户机/服务器机制支持集中式管理模式；水平扩展要求满足硬件扩展，支持从单CPU模式转换成多CPU并行机模式；具有并发控制功能，具有保证查询结果一致性的能力；具有基于空间查询及时间查询的双维度高效查询能力。
动态数据查询引擎可实现对雷达跟踪数据以及AIS实时及历史数据的高效查询能力。具备如下功能：1）实时数据查询：可为松耦合的上层应用提供高效实时的数据查询服务。其他服务或应用可以通过推送得到实时信息，也可以通过定时轮询的方式获取实时信息；支持关键字搜索功能；具备空间搜索功能。2）历史数据查询：支持单艘船舶的历史轨迹查询；支持多艘船舶历史轨迹查询；支持任意区域内的船舶历史画面信息查询。
硬件环境要求：Intel至强E5-2620，标配CPU数量1颗（六核、12线程，最大CPU数量2颗），内存容量4GB（DDR3 1600MHz），最大内存容量640GB，标配硬盘容量300GB（最大可拓展到8TB）。磁盘阵列：平均传输率1GB/s，硬盘转速7200rpm，高速缓存2GB，RAID支持0、1、10、5、6，最大存储容量24TB，标配存储容量8TB。
2.3.2 集中计算与多维分析处理子系统
可基于船舶历史数据，结合港口、码头、泊位等GIS信息，对船舶历史停靠港口进行识别和计算，同时可统计、计算船舶在各港口的停靠时长。对于船舶AIS轨迹缺失或状态不正确的情况，该子系统可基于船舶位置与港口位置进行自动计算和对比，实现停靠特征的自动识别。
硬件环境要求：Intel 至强E5-2620，标配CPU数量1颗（六核、12线程，最大CPU数量2颗），内存容量4GB（DDR3 1600MHz），最大内存容量640GB，标配硬盘容量300GB（最大可拓展到8TB）。
2.4 风险评估系统
风险评估系统是根据ISPS规则，对进入或纳入边防限定区域的对象，包括：辖区内国际航行船舶、港口码头、各口岸经营单位及人员进行风险源辨识、风险参数评估、风险值计算等，同时根据不同风险值，提示采取相应降低风险值措施。主要功能如下。
2.4.1 基础信息管理
建立一套符合大连湾边检站业务需求的专业代码体系，且满足与梅沙系统进行数据交换基础代码信息要保持一致性和唯一性。包括：边检站代码（口岸代码）、港口码头代码、泊位代码、国家地区代码、洲代码、MID代码、交通工具类别代码、人员类别代码、签注代码、签证种类代码、及证件种类代码等
2.4.2 潜在安全威胁事件列表管理
详细分析预判海港勤务中针对港口码头、国际航行船舶潜在的安全威胁事件，并做列表记录。事件记录转为数据项包括如下内容：事件id，系统自动增加、事件代码、特定环境、事件制造者、伤害、破坏目标、伤害、破坏方式、可能造成的后果、涉及关键因素等。
2.4.3 风险因素指标管理
根据海港码头执勤现场实际情况，边检站需要提前做好风险评估基础性工作，包括风险源辨识、风险参数设定以及确定勤务过程中潜在的安全威胁事件。
1）港口码头风险因素指标管理。
包括港口码头风险源、执勤场地、重要场所、港口企业是否符合ISPS规则，保安力量、支援力量各种预案等。
2）国际船舶风险因素指标管理。
包括在港国际船舶、海上（锚地）国际船舶两大类。因素指标取决于船舶国籍、类型、船员、旅客国籍地区、载运货物、前往（来自）国等。
3）自然风险因素指标管理。
属于特定环境因素，因素指标主要包括以下几类：雨、雪、冰雹、风、潮、沙尘等。
4）口岸经营单位风险因素指标管理。
属于特定环境因素，因素指标主要归纳为如下几类：口岸经营单位类型、人员数量、诚信等级等。
5）安全威胁事件后果评价的衡量指标管理（C）。
隶属于后果因素，因素指标主要包括如下几类：人员伤亡（I）、经济损失（L）、环境污染（E）、社会影响（包括政治、国防、标志性影响等）（G）四个方面。
6）评价可能性的衡量指标管理（P）。
隶属于可能性因素，因素指标主要包括如下几类：安全威胁事件的可信度（R）、目标的出现或暴露的频率（F）、目标的可接近性（A）、安防体系的完善性（S）、目标的承受能力（W）五方面。
2.4.4 安全威胁事件规则计算引擎
通过使用安全威胁事件规则计算引擎降低实现复杂业务逻辑组件的复杂性，降低应用程序的维护和可扩展性成本，可实现：分离系统决策者的决策逻辑和应用开发者的技术决策；能有效的提高实现复杂逻辑的代码的可维护性；支持规则的次序和规则冲突检验；支持简单脚本语言的规则实现；支持通用开发语言的嵌入开发；安全威胁事件规则计算引擎可支持安全威胁事件评估预警的规则管理，规则环境管理、和规则库管理，可基于多种策略触发规则执行。
2.4.5 风险评估值计算引擎
该软件根据风险评估机制，基于船舶、港口、航次、公司等多个主体参数实现风险评估各类安全威胁事件发生可能性和后果关键指标的取值与风险值计算。可支持关键指标的灵活定义与模型转换能力；可支持指标计算源数据的定义与管理；可支持关键指标的分层计算模型；具备关键指标批量计算的能力。最后根据定义的降低风险执勤措施列表自动提出建议采取执勤方式。
2.4.6 评估流程
图2
流程描述：
1）进入网上船舶报检接口，导入报检船舶信息。
2）验证报检船舶信息是否合法，如果合法则导入成功。
3）选择待评估船舶，系统验证所选数据是否完善。
4）参考评估帮助，进行风险评估系数设定。
5）根据船舶报检信息及事件规则配置，系统自动生成风险评估报告。
打开风险评估历史，选择已评估船舶，进行评估报告查看或二次风险评估。
2.5 应用服务系统
这部分是笔者设计理念的最核心的部分，也是整个锚地信息管理系统的核心，具备如下功能模块。
2.5.1 高风险值船舶跟踪模块
该模块实现高风险值船舶的分类管理与行为跟踪。主要功能包括：支持用户随时创建、修改或删除不同级别的分类；支持指定高风险值船舶进行自动定位；支持高风险值船舶航行轨迹、停靠状态的查询与分析；支持分类及船舶的备注管理。
2.5.2 锚地信息管理模块
对辖区锚地或自定义区域通过划定敏感区域设置，实现对船舶进入或者离开划定的敏感区域进行预警提示，并支持多级预警处理。将预警船舶添加列表中，并显示其基本的特征信息。
2.5.3 港口基础数据管理模块
通过网上报检或手工添加，收集存储世界各地港口的基础数据；港口数据应包含经纬度、所属国家等基础信息；主要港口应包含偷渡管理相关规定的描述信息；主要港口应包含码头、泊位信息。
2.5.4 GIS平台显示模块
基于GIS系统可实现多元数据的展现于播放，主要包括：港口标注与显示，船舶动态显示与播放，多边形、巨型、圆形等自定义区域的标绘与显示等；具备数据分层管理能力，并具有数据显示的扩展性；可对外提供灵活的数据接口，根据不同类型的数据特征实现多形态的数据展现。具备卫星地图的接入功能。支持不同卫星地图与其他类型地图的动态切换。
3 系统部署
笔者根据单位实际以及系统内网（公安网）、业务网（梅沙网）的实际应用环境，设计将海港勤务锚地信息管理系统部署如图3。
基于图3的说明如下。
1）系统架构要求：采用C/S结构，服务器操作系统为红旗linux。
2）网络环境要求：核心系统运行于“梅沙”网
络内。
3）国家海事局（AIS数据、雷达跟踪数据、北斗导航数据）通过网闸摆渡到内网。
4）其他第三方数据（AIS数据、雷达跟踪数据、北斗导航数据及GPS等数据）通过网闸摆渡到内网。
5）充分利用现有锚地雷达基站，雷达基站数据通过模/数转换进入内网，并实现与AIS、北斗等导航信息在GIS上的融合。
6）内网内部署前置服务器，缓存外部的摆渡数据，最终实现各类信息实现与梅沙系统信息同步。
7）内网与“梅沙”网之间通过专用的VPN网闸设备相连，实现内网数据到梅沙网的单向流入。
8）AIS、北斗、雷达跟踪数据保存期限至少两年以上。
9）实现非法船舶自动锁定、跟踪、报警。
10）实现单条和多条历史数据（轨迹和画面）的快速查询。
图3
4 前景分析
笔者认为该系统包含的内容确实很多，部署也比较复杂，但系统建成后，可以彻底实现边防海港勤务中主动式锚地管控模式，将会大大提高边防对辖区锚地的管控力度，有效防范非法搭靠外轮、走私、偷渡等违法活动，查控违法船只，对遏制内潜外逃，走私贩毒等严重犯罪有着强大的震慑力，对服务地方经济发展，保障人民安居乐业起着巨大的作用。系统推广部署并与边防一体化平台的融合，可以实现各单位间信息的共享，对统一部署跨海域打击违法犯罪意义重大。
笔者水平有限，不当之处多请多多批评指正。
参考文献
[1]大连海事VTS系统用户指南.
[2]国际船舶和港口设施保安规则（International Ship and Port Facility Security Code，简称：ISPS Code或ISPS规则）.