基于web-ais技术的船货信息对称服务平台研究

基于WEB-AIS技术的船货信息对称服务平台研究柯冉绚1 王小芹2 戚铭尧3 彭国均1 1.集美大学航海学院，福建厦门； 2.厦门中远国际货运有限公司, 福建厦门 3. 清华大学 深圳研究生院，广东 深圳 摘 要：船舶及货物在时间和空间上的位移，对地理空间具有较大的依赖性，这种位移信息的对称与透明，是船货信息流的关键点，是船公司、码头、货主以及租船人、监管当局所关心的重要信息。船货信息的获取和处理的实时性和准确性是航运管理成败的关键。基于WEB-AIS技术的船货信息服务平台将以AIS(Automatic Identification System 自动识别系统)以及未来的船舶远程识别与跟踪（Long Range Identification and TrackingLRIT）系统为基础数据源，整合船舶信息、货物信息，以及港口信息，让船舶所有人能够及时掌握船舶动向，跟踪市场货源，也使货主或者租船人能够轻松的通过此平台找到合适的船、包括船舶资料、船舶动向、船舶所有人等资料。这样的平台对于船货信息的可视化、实时动态管理和辅助决策分析等具有重大意义。本文从网络技术与AIS技术集成出发，研究探讨了基于WEB-AIS技术的船货信息对称服务平台建设的核心技术，即数据集成问题和功能集成问题，提出了WEB-AIS技术的船货信息对称服务平台的框架结构。关键词：网络；船舶自动识别系统；船舶；货物；数据集成；服务平台文章编号：中图分类号：TP391.9 文献标识码：AResearch on Vessel-Cargo Symmetric Information Platform Based on WEB-AISKe Ranxuan1 Wang Xiaoqin2 Qi Mingyao3 Peng Guojun1(1.Navigation Institute，JiMei University, XiaMen Fujian,China; 2. COSCO Xiamen International Freight Co.,Ltd; 3. Graduate School at Shenzhen, Tsinghua University )Abstract： Vessel and cargo as materials, their displacement depends much on geo-spatial. The transparency of vessels and cargos information transmit plays a crucial role in information flowing and the focus concerned by shipping field. Obtaining vessel and cargo information and timely and accurately handling with such information would be vital to shipping logistics management. The visibility and real-time movement administration and decision evaluation achieved by vessel-cargo symmetric information platform based on WEB-AIS appeal to the whole shipping field. This paper discusses the core technology of vessel-cargo symmetric information platform based on WEB-AIS, which would be the data integration and functions combination. And this research tries to set up the frame of vessel-cargo symmetric information platform based on WEB-AIS.Key Words： Web； AIS； Vessel；Cargo；Data Integration； Service Platform0 引 言1915年美国人阿奇萧首先提到Physical Distribution（物理配送）的概念，随着科学技术的不断发展和物流需求的逐步改变，Physical Distribution演变为Logistics（物流）的原型，从Physical Distribution到Logistics原型以及到目前的物流（Logistics），含义已发生了根本改变。按照中国物流术语标准定义：物流是以最小的总费用，按用户的要求，将物质资料从供应地向需求地转移的过程，主要包括运输、包装、装卸、配送、流通加工、信息处理等活动1。海上货物运输是按货主或代理人要求，承运人利用船舶将货物运输到目的港的行为，是典型的物流活动。现代科学技术的迅速发展，尤其是信息技术的迅速发展，极大地促进了航运管理技术的发展。现代航运管理作为传统航运管理技术与ERP技术结合的典范，被认为是航运企业在降低物资消耗、提高载运效率以外的重要利润源泉。在航运供应链的“四流”，即物流、商流、资金流、信息流中，船舶及货物的信息流提升到了前所未有的高度，信息获取和处理的实时性和准确性是航运管理成败的关键。建立基于AIS的船舶跟踪平台，有助于租船人及货方查询船舶位置，有效配货并对照租约条款，计算相关费用，乃至调整退租或起租时间；有助于租船人及货方借由跟踪船舶，而得知货物运输进程（类似陆地GPS跟踪车辆，借此跟踪货物；基于AIS的船舶跟踪地域范围是有限的，有效跟踪距离为离岸2050海里以内，船舶如跨洋航行，则须借助卫星通讯方式）；有利于船舶信息的传输，实现物流高效化3；还可以提高船舶运营效率，有助于安排航行计划和组织货源等。1 船货信息对称是航运信息流的关键 船货信息对称是航运信息流的关键，典型体现如下：（1）船舶租赁业务的开展主要是通过经纪人进行，由于船货信息不对称、不透明，船公司、货主需要付出大量的佣金成本，而且船找货和货找船的周期很长，另外，经纪人本身也面临船货信息不充分的问题，这些都导致船舶租赁成本大增，效率低下、市场混乱，大量船货需求信息缺乏有效的信息平台予以支持。（2）准确、对称的船货信息在海事海商案件中非常重要，货物、船位、航速等信息能给各方提供直观的证据，节约采集证据的时间，并且有助于多方的协商。例如：在伦敦和北京仲裁的海事案件中由滞期费的计算引发的争议所占的比例最大，如果租船人通过AIS船舶动态监控系统发现船长在船舶抵港前就发出NOR（装/卸货备妥通知书，关系到装卸货时间的起算），就可以与船东进行必要交涉；而如果船东通过AIS监控发现船长过早提交NOR，也可提醒船长补交有效的NOR，利于滞期费的起算时间。在错综复杂的环境下，运用法律与技术手段可以确认船舶位置，规避业务风险，消弭争端，平衡各方利益，维护诚信的海运秩序。（3）船舶经营人或船东掌握正确的船货信息，可有效地组织船舶调运，减少运输的时间（降低油耗）；其次，通过掌握准确的船舶信息，可更好地组织船队经营和管理，使得调度更有效率，预约引航员和船舶/货物检验员的时间更可靠，减少延迟和互相等待的时间，节约成本和开支。2 网络技术与AIS技术在船运信息中的应用分析2.1 网络是航运信息化的支撑技术在传统航运管理中，由于人们意识不到信息管理对于航运管理的促进作用，往往重视硬件设备的投资，而轻视或忽视软件管理系统的投资和应用。中国大多数航运企业在信息收集、加工、处理、运用能力、船货统筹策划、精细化组织与管理能力方面都很不足，严重制约了中国航运业的发展。航运是国际性行业，处于全球金融危机时期，推动航运企业信息化建设，实现创新经营已迫在眉睫。 国际互联网的普遍使用为航运企业解决上述问题提供了契机，为船货信息的跨地区实时传递提供了经济合理的解决方案，使信息流处理得以即时请求，即时完成。网络的应用使船货信息能够以低廉的成本即时传递，通过完善的信息管理平台即时安排船货计划，促使航运行业的信息化升级。 在网络航运中，起决定作用的不再是载运设备的处理能力，而是船货信息流平台。在船和货的位移过程中进行信息采集、分析和管理，并根据反馈情况及时调整安排。和传统航运相比，网络航运呈现出以下特点：（1）网络航运各节点普遍实行信息化管理。航运联结货主、承运人、代理、租船人、码头的各个部分使之成为一个有机整体，每个参与过程的环节构成航运系统中的一个节点，单个节点的信息化是航运信息平台系统信息化的基础。数据经过筛选和加工才能变成有效的信息，信息经过消化吸收才能转化为生产力，船货信息化管理是对船货的信息进行分析和挖掘，使得船与货的信息准确匹配，趋于对称，最大限度利用有效信息对船货活动进行指导和管理。（2）网络技术具有无限的开放性。整个网络系统构建在开放网络上，所有的信息节点都通过网络互相联接，和合作节点互换信息，协同处理业务。基于互联网的开放性，节点的数量可以无限多，每个节点可以与其它任何节点发生联系，快速交换数据，某个节点的变动不会影响其它节点，整个系统具有无限的开放性和拓展能力。（3）网络环境中的船货信息流在整个物流过程中起导引和整合作用。船货的信息流贯穿于航运商务活动的始终，引导着商务活动的发展。在紧密联系的网络系统中，每个节点回答上游节点的询问，向下游节点发出业务请求，根据上下游节点的请求和反馈提前安排船舶以及货物运输过程。船货信息流在运输过程中起到事前测算流通路径、即时监控输送过程、事后反馈分析的作用。在环环相扣的航运过程中，虚拟的场景和路径简化了操作程序，极大地减少了失误和误差，使得每个环节之间的滞留时间大幅度降低。（4）网络具有明显的规模优势。网络将各个分散的节点联接为紧密联系的有机整体，在一个相当广泛的区域内发挥作用。系统不以单个节点为中心，系统功能分散到多个节点处理，各节点间交叉联系，形成网状结构。大规模联合作业降低了系统的整体运行成本，提高了工作效率，也降低了系统对单个节点的依赖性，抗风险能力明显增强。如果某个节点出现意外，其它节点可以很快替补。2.2 AIS技术AIS (Automatic Identification System 自动识别系统) 是由国际海事组织 (IMO), 国际电讯联盟 (ITU) 以及国际电工委员会 (IEC) 联合订立的适用于船舶通讯的系统。AIS借助全球定位系统（GPS）使得配置AIS设备的船舶能够自动地将它的准确船位信息传输到海运管理中心，并且和航道上及水域中其它配置AIS设备的船舶交换船位信息。这样，每艘船舶的船位信息就能连续追踪，将运动轨迹，包括航速、航向显示在由计算机生成的水域地图。海上管理部门也可以通过AIS向船舶广播相关数据，例如当地风速、风向，水位、潮、流，冰区环境，下一个水闸情况，以及其它与航行安全相关的信息。AIS建立的目标是建成一个有助于船舶驾驶人员和引航员在水域中安全、便捷航行的综合助航系统。AIS技术的应用对船舶安全航行和监管起到了巨大的推动作用，AIS发布的信息对港航部门、航运企业都至关重要，是建立船货信息对称的一个有效渠道。AIS系统广播船舶的IMO编码、呼号和船名、船的长度和宽度、船的类型等静态信息，同时传输船位、国际协调时、对地航向、对地航速、航迹向、航行状态、转向率、横倾角(选用项)、纵倾和横摆(选用项)等的动态信息，以及船舶吃水、危险货物类型、目的港和预计到达时间、航行计划等与航次有关的信息和与安全有关的短消息。2.3 网络技术与AIS技术的集成异构性是系统集成的根源，不同系统由于存在着异构的成分导致了各个系统无法实现有效的交互，才有了系统集成的必要。船货信息流记录船舶和货物在时间和空间上的位移，对地理空间和时间具有较大的依赖性，本文提出了网络技术与AIS技术的集成，即建立基于WEB-AIS技术的船货信息对称服务平台对于船货信息流的可视化、实时动态管理和辅助决策分析等具有重大的意义。网络技术与AIS技术的飞速发展与广泛使用，使二者集成成为其发展的必然趋势。鉴于AIS广播式发布可能带来的不安全因素，IMO已要求缔约国船只配置LRIT系统（远程识别与跟踪），由于LRIT系统尚未推广，本文仅针对AIS技术的应用，暂不对LRIT系统在船货信息流中的应用进行研究。基于WEB-AIS技术的船货信息对称服务平台可以理解为从动态空间分析以及可视化管理的角度出发，以网络技术为基础，辅助以AIS动态信息、电子海图地理信息技术等，进行船货信息流作业和辅助决策的实时、动态的管理信息系统。网络技术与AIS技术的集成，构造船货信息流对称服务平台需要三个阶段：AIS信息提取、数据库建设、网络信息系统的实现、信息挖掘和分析应用。技术关键在于两点：数据集成和功能集成。数据集成主要包括AIS信息的集成和网络电子海图数据的集成；功能集成主要是根据船货信息流对称服务操作模式对其功能进行的规划和重组。3 基于WEB-AIS技术的船货信息对称服务平台框架结构设计配置AIS的船舶在开阔水域可自动获取过往船舶的信息，如果航行于限制水域，不仅可以获取同样配备AIS的他船信息，还可以收到相关航行信息和港口信息。AIS采用OSI（Open System Interconnection）模型，采用信号发射距离在20海里以上的VHF设备作为信息传输通道，因此可使用AIS来接收其它船舶动态信息，并且由于AIS采用了OSI工作模式，具有较强的兼容性和扩展性，可实现与互联网的联接，共享信息。WEB-AIS系统是船货信息对称服务平台的基础系统，实现了AIS信息的集成和网络电子海图数据的集成。系统如图1所示，岸基AIS数据接收模块通过一台或多台AIS数据接收设备，实时获取周围数10海里范围内船舶自动播发的AIS报文数据，系统采用WINSOCK通信机制，将解析好的船舶信息发布至公共网络，通过AIS数据交换服务，实现AIS数据服务器实时接收AIS传送来的船舶信息。图1 WEB-AIS系统架构图Fig.1 WEB-AIS system frame chart如图1所示，WEB-AIS系统采用B/S（Browser /Server）和C/S（Client /Server）相结合的结构，数据的更新部分及系统维护部分采用C/S结构，船货信息网络发布采用B/S结构。三层结构的浏览器/服务器模型(B/S)是当前网络应用程序的主要开发模型，这种方案将系统划分为三“层”，客户机、网络应用服务器和数据库服务器4。B/S结构通过平衡客户机/服务器间的数据通信，利用服务器的高性能处理复杂的关键性的应用，降低网络数据流量，并简化了客户端的应用运行环境，降低了软件的维护费用。Web服务器负责接收浏览器用户请求、负载平衡和服务管理，并接受应用服务器处理结果，再传回到客户端浏览器；应用服务器接受海图、AIS数据操作应用请求，调用相关处理功能模块向数据库发送请求，接受数据库发回的数据并经相应功能模块处理后，将其结果传回Web服务器；数据服务器负责数据的存贮和管理5。客户端浏览器，如IE5.0或其他浏览器软件，为用户提供接口，将用户请求通过HTTP协议发送至Web服务器并接受最终的处理结果和显示。 对于实时、大量船舶AIS信息进行组织处理，确保信息流正确、及时、高效、通畅是构筑船货信息对称服务平台成败的关键因素。目前，相关基于船舶动态的、综合的、针对船货信息一体化对称服务的航运信息平台发展规划研究处于起步阶段，没有一个比较完善的范例可资借鉴6。参考相关行业的物流信息系统，目前传统物流体系结构已经得到了大多数专家学者的认可。王众托提出了“企业信息系统新的体系结构”的概念，为在信息系统建设中如何进行规划和设计的问题给出了普遍意义上的解答。吴洪庆、段成华提出了物流信息系统结构的定义，物流信息系统结构指构成物流信息系统的各组成部件、部件之间的连接关系，以及部件和连接方式对构建物流信息系统所起的作用，并根据上述研究成果，提出了物流信息系统的总体框架（Logistic Information System Architecture，LISA），认为物流信息系统总体框架包括三个组成部分，业务层、管理控制层和战略管理层7。应用上述WEB-AIS系统，本文提出了船货信息对称服务平台（如图2所示），该平台提供如下功能：支持实时、多种类型、格式的AIS船舶数据和模型，并提供对不同数据的操作功能；考虑到AIS信息空间性和时间性的特点，提供基于电子海图或其他类型空间数据的用户视图；提供针对船舶进出港的地理分析和空间分析功能；提供针对船舶信息与货物信息匹配分析的对称服务功能，建立模型分析以及辅助决策机制，实现杜绝船舶不对称的虚假信息功能；采用面向对象的思想，使平台具有良好的可继承性和可维护性，并使使用者可以透明地操作；提供标准的程序接口和通信服务机制，支持与其它系统的数据交换和功能调用，使平台具备一定的可拓展性。图2平台框架结构图Fig.2 Frame chart of ship and cargo information symmetrical service platform从信息系统的角度，基于WEB-AIS技术的船货信息对称服务平台概念结构纵向上可以分为管理层、作业层、用户层，横向上可以分为数据层、功能层、用户（使用）层。从分布式信息系统的设计角度，纵向结构遵从横向结构，通常采用身份认证的方式在系统中进行层次划分。图2显示了平台的结构。其中，辅助决策支持部分包括全局或局部船货信息流优化、船货信息一致性校验、各级用户地理分析、运输能力模型分析、船舶载运资源优化、靠离码头计划分析、货物装卸方案分析、代理事务优化、仓储能力分析、仓库选址模型、中转仓库优化方案等8；船货信息流作业管理部分包括船舶资源管理、货物流通服务支持系统、货物资源查询检索、信息发布系统、在线商务交易、仓库可视化管理、货物跟踪监控、海关报关通关系统、商品检疫系统、银行支付系统等等；企业内部管理部分包括企业内部资源管理、财务管理子系统、人力资源子系统等等9。从上述三个部分的构成可以看出，WEB-AIS技术涉及到辅助决策支持和船货信息流作业管理大部分的内容，企业内部管理实际上完全可以从信息系统中分离10。船货位移过程是时间和空间的集合。4 基于WEB-AIS技术的船货信息对称服务平台应用通过WEB-AIS平台，船舶的实时位置可以通过互联网即时发布给有权限的用户。本文以厦门港某航运公司使用的基于WEB-AIS船舶信息查询系统为例，如图3所示，船舶的基本信息，包括静态的船长、船宽、船名，以及动态的航速、航向都可以经由AIS监控系统得知。对于货方而言，满载船舶的实时位置也就是货物的实时位置，可以借由WEB-AIS实现物流跟踪，而空载船舶的实时位置则可以帮助货方判断船舶是否合适运输其货物；对于船方而言，WEB-AIS也可以提供监控便利，船舶调度更为有效；对于承租人而言，如前文中所述，船舶的真实位置关系到NOR的提交有效与否，而NOR的提交直接影响滞期费和速遣费的计算11；对于港口当局而言，船舶动态信息影响着进出港、靠离泊的调度以及装卸货的安排；对于海事监管部门而言，船舶航迹、航向、航速可以成为海事证据和海事调查的即时数据。图3 船舶位置、航速显示Fig.3 Vessel position and speed display 如图3所示，船舶的基本信息，长、宽、航速、航迹、位置等信息通过AIS实时监控显示，不管是船方或者货方、承租人、代理，以及船舶和货物的监管部门都可以即时掌握第一手信息，不仅利于船货信息的对称和即时沟通，并且监管部门亦可获取实时的船舶、货物位置及状态的信息，方便管理10。厦门外轮代理有限公司（以下简称外代）通过使用WEB-AIS平台系统，有效地跟踪了埃塞俄比亚航运公司所属件杂货船舶“特克兹”轮的动态方位和船舶信息，在船舶抵港前通报信息和需求，及时沟通船货信息，协调船方、货主、码头、理货公司、绑扎服务单位等部门，使各方之间形成良好的互动配合，圆满地完成了代理任务，得到了船、港、货各方的赞许，体现外代“型代理、人性化服务”理念，也展示了便捷高效的厦门港口信息化服务。类似的案例还有很多，比如厦门海事局处理某韩国籍船舶碰撞航标的海事案件，也通过WEB-AIS的船舶轨迹显示，呈现真凭实据，加速海事处理，服务船货各方，提升港口形象。WEB-AIS平台系统的研发和使用满足了航运相关行业多方需求、实现了网络航运的强大功能。5 结束语船货信息历来是船公司、码头、货主及租船人等航运从业者关心的重要信息，是航运物流管理成败的关键。AIS系统的广泛使用为船货信息的实时采集、处理、分析提供了可能，本文从AIS数据的网络化应用、船货信息的对称服务角度，结合航运物流的本质，对基于WEB-AI