智能化安全靠泊辅助系统

　　一、总体介绍

　　港口是国家经济的重要枢纽，船舶安全靠离泊则是港口安全运营的“咽喉要道”。传统靠泊作业高度依赖“人眼观察、人工喊话、经验判断”，存在测量不精准、环境适应性差、风险预警滞后、安全责任界定难等固有弊端。特别是在能见度不良、大风、急流等复杂水文气象条件下，船舶失控撞碰码头的事故风险显著增加，对港口基础设施、船舶安全、水域环境构成严重威胁，成为长期困扰港口安全生产与高效运营的突出难题。

　　为贯彻“筑牢安全底线、培育新质生产力”的要求，推动海事监管与港口生产从“人防”到“技防”的深刻变革，唐山海事局与国投中煤同煤京唐港口有限公司开展政企协同创新，联合研发了“智能化安全靠泊辅助系统”。该系统以“感知智能化、预警前瞻化、决策科学化”为目标，综合应用高精度传感、物联网、大数据与人工智能算法，构建了一套覆盖船舶靠离泊全过程的主动安全防护体系。系统不仅实现了对靠泊作业的实时数字化、可视化监控，更核心的是通过智能算法实现了安全风险的超前感知与精准预警，将安全管理由被动响应提升为主动防御，是信息技术赋能交通运输本质安全提升的标志性成果，对保障港口安全运行、服务国家物流供应链稳定具有重要现实意义。

　　二、实现路径

　　系统以“数据驱动安全”为核心理念，通过“全面感知、实时传输、智能处理、多元应用”的闭环，实现了靠泊安全管理的智能化升级。

　　(一)构建高可靠全域感知层。在泊位关键点位部署耐候性极强的激光扫描仪(精度±1cm，频率10Hz)、高清红外智能摄像机、气象水文传感器及AIS基站，构建“视频+激光+环境+AIS”的多维感知网络。该网络可全天候获取船舶与码头的实时距离、靠泊速度、船舶航向角、风流压等关键物理参数及气象环境信息，为智能分析提供毫秒级、厘米级的原始数据流。

　　(二)开发智能算法与风险模型。一是研发了多传感器时空融合算法，通过卡尔曼滤波等技术，将不同源、不同步、不同精度的感知数据进行对齐与互补，即使在单一传感器受干扰或失效时，仍能保证数据的连续性与可靠性。二是构建了基于运动学模型的靠泊速度预测算法，结合船舶历史靠泊数据与实时运动轨迹，可提前3-5秒预测船舶靠岸瞬间速度，为超速预警提供决策窗口。三是建立了多因素耦合碰撞风险评估模型，综合船舶质量、实时速度、角度、风流压力等因素，动态计算碰撞能量与风险等级，实现从单一阈值报警到量化风险评估的跨越。

　　(三)多层次预警与协同应用。系统建立“监测-预警-报警”三级响应机制。通过PC客户端、移动APP、现场LED大屏及与港口广播系统(如“语音小海”)联动，以声、光、文字、语音等多种形式，向海事VTS中心、港口调度、船方、现场指挥人员同步推送预警信息。同时，系统自动记录船舶完整的靠离泊轨迹、速度曲线及所有预警事件，形成不可篡改的电子证据链，支持事后回溯与责任分析。

　　(四)系统深度融合与数据互通。通过标准化数据接口，系统与港口生产管理系统(MIS/TOS)、海事VTS系统、水文气象系统实现深度集成。可自动获取船舶计划，并将靠泊过程数据、预警信息实时回传至相关系统，打破了港口、海事、船方之间的信息壁垒，实现了“监测-调度-应急”的一体化联动，提升了港口整体运营的安全性与协同效率。

　　三、主要创新内容与实施举措

　　(一)技术创新，多源异构传感数据深度融合与智能预警算法突破。

　　1.突破了复杂环境下单一传感的技术局限。通过激光、视觉、AIS、环境传感器的有机融合，系统具备了强大的环境适应性，有效解决了夜间、雾天、雨雪等低能见度条件下靠泊监控的行业难题，实现了7×24小时全天候可靠监测。

　　2.实现了从“静态阈值报警”到“动态风险预判”的跨越。创新的速度预测算法与风险评估模型，将安全管控节点从“碰撞发生瞬间”提前至“碰撞风险形成过程”，实现了真正的主动预警。系统具备自适应学习能力，可基于历史数据优化预警参数，使预警更加精准。

　　(二)应用创新，构建“人-机-环”协同的靠泊安全主动防护新范式。

　　1.打造了三维可视化全景监控界面。基于Unity3D引擎开发三维场景，可自动匹配AIS信息显示船舶三维模型，实时、直观展示船舶位置、姿态、与码头距离及运动趋势，极大改善了人机交互体验，降低了操作人员认知负荷，使其能快速聚焦关键风险。

　　2.建立了跨部门、跨角色的安全信息同步网络。预警信息不仅送达码头控制室，同时推送至海事监管终端、引航员和船长移动设备，实现了安全风险信息的跨层级、跨单位实时共享，打通了安全管控的“最后一公里”，促进了协同共治。

　　(三)模式创新，政企协同研发与共建共享的应用推广模式。

　　本系统由海事安全监管机构与港口生产经营单位联合攻关，从需求提出、方案设计到开发应用，深度融合了监管要求与生产实际。这种模式确保了系统既符合安全法规的刚性约束，又满足生产作业的效率需求，形成了“共建、共用、共享、共赢”的创新合作范式，为同类项目的推广奠定了坚实基础。

　　四、案例亮点与创新价值

　　(一)安全效益显著，筑牢港口作业“压舱石”。系统应用后，靠泊过程由“经验主导”转变为“数据驱动”，碰撞风险预警由“事后响应”转变为“事前预防”，显著降低了船舶与码头碰撞事故的发生概率，提升了港口本质安全水平，保障了人民生命财产和水域环境安全。

　　(二)运营效率提升，助力港口通航“高效率”。精准、实时的靠泊辅助，减少了因天气、能见度不良导致的作业等待和延误，提高了泊位周转效率和港口通航能力，为保障能源、粮食等重要物资运输畅通提供了技术支撑。

　　(三)行业引领性强，树立智慧港口“新标杆”。本项目是人工智能、物联网技术在港口特种作业场景的深度融合应用，为解决长期依赖人工经验的行业共性安全难题提供了完整的技术方案和成熟的实施路径，对全国沿海、内河港口提升靠离泊安全具有普遍的示范意义和推广价值。

　　五、推广价值

　　“智能化安全靠泊辅助系统”精准切中了港口安全运营的普遍性痛点，其技术路径、建设模式和应用成效具有高度的可复制性。该系统不仅适用于各类干散货、集装箱、液体化工等码头泊位，其核心的“多传感融合感知、智能算法预警、三维可视化展示、多系统协同联动”理念，也可迁移应用于桥梁防撞、水上施工监控、航道智能监测等其他水上交通安全监管场景。该案例的成功实践，为交通运输行业利用新质生产力破解传统安全难题、推进治理能力现代化提供了生动范例。