天津港水域船舶污染风险智能化动态防控平台应用

/ A2 }+ u, _) K4 }$ x

天津港现已形成以北疆港区、南疆港区为主体，东疆港区、大沽口港区初具规模，大港港区、高沙岭港区起步发展的“一港六区”总体格局。近年来，随着安全监管和船舶污染防治要求越来越高，人力资源配布与监管任务的矛盾日益凸显，依托智能化信息化手段辅助执法成为了首要选择。通过调研和现状分析，结合港区内实际情况，提出天津港水域船舶污染风险智能化动态防控平台建设的任务及目标为可以有效实时监控天津港锚地、航道、各港区码头等单元的船舶污染海洋环境风险，一目了然地展现天津港的各级污染风险点，实现了天津港地区海上船舶污染风险源分布、风险状态、风险预警的实时动态可视，有效的降低港口船舶海洋环境的污染风险，提升全辖区风险防控能力。

, U j, W3 w; H+ g8 v

' [- q- N4 Y/ W

图源/网络

3 f$ c4 D# L& `% D5 A3 [

建设内容

1、调研分析港区的基本概况

主要包括：港区规划、港区锚地、航道、港口、码头信息；港区区域地理位置、水文气象、敏感资源等信息；调研收集历史上港区码头货物装卸类型数量；船舶类型数量；船舶港区作业类别；港区、码头作业的交通事故、污染事故等信息。为风险因素筛选和指标量化提供理论依据。以上数据来源于天津海事局二级数据中心和天津海事局VTS数据交换平台。

2、对海洋污染的风险进行系统分析

从历史污染事故着手，分析污染事故，总结污染风险源及相关的风险因素；分析各类风险因素在港区海域溢油及其他相关污染活动中影响因素及其特性。包括各单位对象对于区域海洋污染风险贡献程度和各单位的主要污染因素及其后果影响等因素，为风险指标体系的量化提供研究基础。

5 E3 A- b: k S7 r# ^& B, r/ C, q2 y

3、船舶污染风险评价及区块单元划分的构建和实现

筛选港区船舶污染海洋环境风险评价指标因素，并构建船舶污染海洋环境风险评价指标体系；构建多层次的量化模型，建立风险分区相对应的指标量化方案，采用AHP-模糊数学综合评价法，确定各层的权重值后对各层的风险因素进行量化赋值，建立海洋污染风险评估和区块单元划分的模型，利用构建的量化模型求出各分区子单元的风险值，运用GIS绘制船舶污染海洋环境风险分区图。

4、搭建智能化动态防控平台

在风险分区图的基础上，搭建天津港水域船舶污染风险智能化动态防控平台。通过数据的动态实时采集及处理，有效实时监管港口船舶污染海洋环境风险，一目了然地展现全港污染风险点，并针对实时的动态风险等级建立并采取相应的防控措施、应急措施，提升港口全区域风险防控能力。

4 h8 h# A. ]* T$ n

技术路线

/ `1 f5 r" t7 l, m! l: l

1、应用海事数据资源，实现污染风险可视化

a% Y2 R/ I0 Q( t

平台利用海事数据中心通过虚拟化技术搭建的二级数据服务中心，为系统提供码头、船舶、货物、危险作业等数据流。同时利用Bastionhost技术，在Authentication、Account、Authorization和Audit四种安全措施下，实现了对数据的安全、高效、合理的利用。同时通过GIS、three.JS、popup、marker和geoserver矢量切片等全面还原了真实海事地理容貌，配合4台一体机提供的可动态调控的资源配置，为行政管理人员和相关单位及人员提供高效的管理辅助，为港航智能分析、科学决策、高效服务提供数据支撑的应用机制。

2、在海事信息架构下通过内网总线提供数据服务，实现平台与云中心数据的快捷交互

为了方便平台能够提供标准化的对话数据接口，减少传统数据传递带来的时间延迟，同时为了数据安全性，在海事资源支撑下，将天津港水域船舶污染风险智能化动态防控平台整体部署在海事资源服务下。通过总线对船、码头、货物、天气等数据进行统一分发，实现了平台与数据中心的快捷交互。同时也极大增加了数据安全性与可控性。

3、遵循统一技术路线，实现软件开发组件和平台的全局性、实时性、实用性等

(1)全局性：能够较为全面地掌握天津港总体船舶污染海洋环境风险动态，信息量大。

& Y2 F& H. ]& U% R) |* M

(2)实时性：实时掌握码头、航道、锚地等的船舶污染风险动态。

! G2 Z, D* X' M

(3)实用性：建立严格贴合海事、港航部门需求，布局合理，简单快捷，高效率快响应。

6 g' Q5 v9 N# o$ j9 E) f {& D P; J- h

(4)安全性：采用先进系统结构和技术措施，确保稳定可靠、信息安全。

(5)针对性：能够重点掌握并监控高风险污染源的动态变化。

4、平台采用Web-GIS技术及B/S架构，应用部署便捷高效

, x( i Q6 z/ p' Y9 x8 D" @% ]

平台采用GIS、three.js和虚拟现实等技术，实现对港区地理位置的正式构建。不仅实现了地图形式的一致性，也在Spatial Data Science(时空大数据)方面准确反应了码头、装卸区、生活区等真实场景的准确立体复现，以便各类人员能够更加准确地了解监控地区环境。

; T0 y$ |$ c0 Y7 ]

同时通过B/S架构方案，B侧(前端静态展示)展示通过Html5+Css技术， 前端动态展示Restful(Swagger-UI)+json；在保障可视化效果，留存WebGL接口，以便后期提高对即时绘图的建模要求。通过B/S架构，平台只需在云中心虚拟化资源池上一次性部署，平台用户在B/S架构下在任何地点使用支持HTML5通用标准的浏览器即可进行登陆操作。

# b' S$ T( `) O( J3 k& u( E+ h

5、平台高度融合了所有海事监管感知信息

5 A! l+ c! z6 D! O+ O/ _

本平台为了能够全面、合理地反应各类作业的风险等级，接入并高度融合了VTS、AIS等系统中不同现场感知信息，实现了对整个港区的立体监管，有效发挥平台最大优势，同时保留了CCTV等视音频数据接口，以便后期能够建立全方位的常态监控。

创新性

1、将多层次模糊数学综合评价理论和层次分析方法引入船舶污染风险管理领域，构建了船舶、泊位、锚地、航道等系列风险区划模型，该模型能从不同环节反映单要素船舶污染风险的特征，也能从整体角度系统地衡量天津港水域船舶污染风险特征和水平。

2、船舶污染风险区划是动态变化的，本项目根据船舶污染风险系统的动态变化状况，实时编制动态风险区划图，将能够更客观地反映出天津海域实时的船舶污染风险特征及其空间分布状况，为船舶污染风险防控和管理提供了一种有效工具。

3、对于区域内存在多个风险源的，在设计和分配区域内的溢油应急防护责任时，可首先根据风险综合指数法计算出各个项目的风险指数，然后按照各自的指数占总指数的比例来分配各项目或其承担单位的应急防备责任比例，再根据需要新增能力的总投资和后期总维护费用，最终确定其投资比例和后期维护费用承担比例。此种应急能力目标分配方法可以解决溢油风险和应急能力之间有效衔接的关键难题；可为应急能力核算提供支撑。

本项目根据历史船舶污染事故数据信息筛选船舶污染风险评价指标因素，并构建船舶污染风险评价指标体系；构建了多层次模糊数学综合评价模型，建立风险分区指标量化方案，并采用层次分析法确定各层的权重值；并对每层风险因素进行量化赋值，在此基础上，针对天津港内典型区域为例进行风险分区研究，利用量化模型求出各分区子单元的风险值，并进行风险等级的划分。

- ^* V2 o, d% \) E: C4 n

本项目建立天津港水域船舶污染风险智能化动态防控平台，可以有效实时监管天津港各港区码头等单元的船舶污染海洋环境风险，一目了然地展现全港污染风险点，实现了天津海上船舶污染风险源分布、风险状态、风险预警的实时动态可视，并针对实时的动态风险等级建立并采取相应的防控措施、应急措施，重点落实重点区域重大污染风险的管控措施，有效的降低港口船舶海洋环境的污染风险，提升全辖区风险防控能力。

" H; U" F W: u' s & \% Q( W3 ]* o: ~4 g! b . \- a7 Z, [/ @9 M