基于VITS和AIS融合数据的水上交通安全监管功能设计与应用

第19卷 第7期 中 国 水 运（下半月） Vol.19 No.7

2019年 7月 China Water Transport July 2019

基于VITS和AIS融合数据的水上交通安全监管功能设计与应用

张卫中

（江苏省地方海事局，江苏 南京 210004）

摘 要：船舶身份识别与轨迹传感器（Vesl Identification and Track Sensor）简称 VITS是江苏省地方海事

局自主研发的一款船载终端，具有体积小、耗电低、信号持续稳定等特点，与AIS数据融合可以弥补各自的技术缺

陷，在内河水上交通安全监管中实现对船舶航行全方位、全时段、多角度的监测预警，在事中事后管理中创新监管

水平，提升便民服务。

关键词：VITS；AIS；融合；应用；安全监管

中图分类号：U611 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2019）07-0082-02

一、基本情况

1．江苏内河水域安全监管特点

江苏内河航道总里程2.48万公里，水域面积1.73万最长独立连续供电100d。实现了真正意义上的自动识别船

km，占总面积的17%。省内河流纵横交叉，四通八达。有舶信息，弥补了人工识别的不足及AIS识别的局限性，使海

2

效登记船舶4.7万艘，持证船员8万多。水上交通运输繁荣，事业务人员在任何时候都能全面掌握区域内船舶交通状况，

水上安全监管任务繁重。利用现代信息技术为水上交通安全提高了交通管制的工作效率。

监管提供支持保障一直是江苏省地方海事系统率先发展的主（2）信息源安全可靠

要措施。近年来，在中央“放管服”改革下，取消船舶签证目前在水上安全监管中存在安装AIS设备的船舶经常随

改为船舶报告，水上交通安全监管方式发生了根本的变化，意输入或从来不更新船舶相关信息、随意开关机，有故障不

由事前审批转为事中事后监管，由被动响应转为主动防控，排除等问题；这就造成数据来源不准确、数据更新不及时等

由粗放管理转为精准执法。江苏省地方海事系统又主动作为，现象的原因。VITS设备不仅利用了北斗和GPS双模地理

依托现代信息技术，采取数据融合，优化算法，保障了业务位置感知模块，而且拥有设备异常报警系统，从而使目标跟

流程再造和机构重置，探索了一套顺应改革发展、感知监测、踪性能得到很大改善。

风险识别和智能预警的安全管理防控体系。其中，借助交通（3）扩大网络传输覆盖面

运输部船联网课题九“水路交通运输监测研究”课题，组织传统的感知设备传输主要依靠基站，且经常受基站广域

研发了一款适合内河船舶使用的船舶身份识别与轨迹传感器覆盖面的限制，导致数据无法传输。VITS则不依赖于基站，

（Vesl Identification and Track Sensor）简称 VITS通过3G网络将数据发送到基站服务接收器中，覆盖面更广。

船载终端设备。同时，针对AIS提供数据源可能不准确、船（4）主动报警

舶感知数据延时较长等不足，将VITS和AIS数据融合运用，VITS设备对VITS盒、天线盒故障、外部供电断开、内

开发了水上交通安全监测预警系统和相应的APP，为水上交部电池耗尽进入休眠模式会主动报警。

通安全监管与为船员服务提供实时可靠的船舶动态信息，协综上，VITS与AIS都能感知船舶基础信息，但VITS数

助进行船舶目标跟踪，强化船舶事前预警、事中跟踪、事后据在更新频率、网络覆盖、上传数据质量方面更做优于AIS

分析，维护了水上安全。 数据。

2．VITS的工作原理及特点

VITS系统利用北斗、GPS获取卫星定位数据，通过3G通过VITS和AIS船舶感知数据的获取，在数据融合应

将这些数据发送到基站服务接收器中进行数据解析，解析完用时必须把问题为导向，以应用为目标，提出业务需求，构

成后存储在数据库中，来获取目标船的MMSI、船名、船舶建的一个面向海事机构管理人员以及船舶船员的管理与服

类型、船舶吃水、船舶尺寸、经纬度、航速、航向、等信息，务功能高度协同运行的地方海事水上交通安全监测预警系

实现船舶身份自动识别的信息服务。由于利用运营商网络传统和相应的APP，实现了对船舶的违章检测、流量统计、

输数据，基本实现了全对象感知、全水域覆盖、全过程跟踪。 电子巡航、事故调查、风险预警、船舶报港、口门抓拍、航

（1）自动识别船舶信息 行通警告等功能，保障了航行全方位、全时段、多角度的有

VITS亮点之一是人为不能随意关闭设备，这样就避免了效监管。

收稿日期：2019-02-21

作者简介：张卫中（1968-），男，江苏省地方海事局 高工。

因恶意关闭设备无法识别船舶身份信息的情况。当VITS设

备的供电电源出现故障时，依然可以依靠内部锂电池供电，

[1]

二、VITS和AIS融合的功能设计

第7期 张卫中：基于VITS和AIS融合数据的水上交通安全监管功能设计与应用 83

图1 VITS和AIS数据融合水上交通安全监测预警应用架构图

1．违章检测

采用船舶违章监测对航行船舶的预警预控和违章船舶的

告警处理，是水上交通管理的重要手段。VITS和AIS数据

融合提供的船舶实时位置数据可以实现船舶违章监测，如禁

航区、禁泊区、限速区、航道偏离等，系统会自动根据交管

规则对船舶违章情况进行预警分析计算，一旦触发规则设定

条件，平台就会主动提醒当事人及指挥中心人员，达到智慧

“预示预警”功能。

图2 违章检测流程图

2．流量统计

水运交通的发展和桥梁的增多，导致船船相撞及船桥相

撞事故的增多，为保证航道交通的安全畅行，避免事故的发

生，对流量大的区域使用流量统计可以在一定程度上有效地

进行早期预警。VITS和AIS数据融合提供的船舶实时位置

数据可以实现船舶流量统计与断面流量统计。海事业务人员

可自定义管辖区域，统计分析该区域某个时间段内的船舶流

量情况，生成直观的区域流量分析图。

3．电子巡航

海事管理人员可以在GIS平台绘制巡航区域，规划巡航

路线，并下发给特定的巡航工作人员，工作人员在巡航过程

中可通过海事版APP进行拍照和巡航跟踪，把现场遇到的问

题通过照片或者视频提交给平台，指挥中心人员可以对当前

的情况进行跟踪和监管，同时平台可以实现对发现问题、巡

航里程、巡航任务完成情况做汇总分析。

4．事故调查

当两船发生碰撞事故时，由于双方船舶的数据自动保存

在船舶实时数据库中，调取发生事故时船舶行驶速度、角度、

方向，通过后台检测的计算方法，模拟出船舶历史轨迹，事

故的责任自然很容易判别。海事执法人员抵达现场后即可

[2]

通过单船历史轨迹回放、多船历史轨迹回放、区域历史轨迹

回放等功能，确认碰撞事实和了解损失情况等，节约了人力、

物力，提高了行政执法的效率。

5．船舶报告

船舶报告时需在锚地将所有的入港手续备妥，报备给海

事管理机构，得到的靠泊计划。同时枢纽口门区是船舶进出

引航道的必经之路，其水上交通状况的好坏，直接关系到船

舶（队）能否安全过坝。因此，船舶报港和口门区船舶航

[3]

行状况一直是海事部门重点关注的问题之一。VITS和AIS

数据融合提供的船舶实时位置信息可以实现船舶自动报港与

口门抓拍相结合功能，并对报告检测线进行检测，对于违章

的船舶进行预警提醒和抓拍，在一定程度上规范了船舶的行

为，提高了报港效率，保障了水上交通安全。

6．风险预警及航行通警告

VITS系统可以向航运单位、船舶、船员等相关从业人员

以发送短信或者推送APP消息的方式，传达有关海区和水域

内发生的或将要发生的可能影响水上交通安全的信息，比如

强风降雨等恶劣天气预警提醒；海事事故发生地预警提醒；

违章预警提醒；防碰撞预警等。还可以对外发布可能威胁水

上人命、环境、船舶航行安全的信息，如公告、通知、临时

禁航消息提醒等。发布基于位置的风险预警提醒和航行通警

告，使船舶航行变得更加安全、方便、快捷、高效。

三、展望

VITS和AIS数据的融合，能够取长补短，实现优势互

补，为船舶航行的信息分析提供大量可供参考的数据，对海

事现场监督管理工作的预防性、针对性、有效性和威慑力的

提高是一种有力补充。下一步，是继续规范船员正确使用

[4]

VITS和AIS船载终端的检查，保障VITS和AIS正常运行

和上传数据的完整性、实时性和准确性。同时，加强对通航

环境要素的感知获取，综合利用船舶感知数据和通航环境要

素感知数据。再次，要与其信息化系统结合使用，数据共享，

共同为海事管理人员提供更为详实的基础数据，为船舶提供

更为科学的信息服务，更加筑牢水上安全管理防控体系。

参考文献

[1] 刘厅.浅谈AIS系统在内河海事管理中的应用[J].中国水

运（下半月），2015，（11）：81-82.

[2] 李立春.AIS动态数据库船舶监控系统的设计与分析[J].中

国水运，2016，（12）：46.

[3] 区显新，杨晖.AIS在雾航安全中的海事管理应用[J].珠江

水运，2009，（08）：38-40.

[4] 黄健伟，陆悦铭，李义斌.AIS时代VTS面临的新课题[J].

上海海事大学学报，2007，（03）：19-23+32.