基于物联网的海关三位一体船舶监管体系研究与实现

摘 要： 我国海运物流发展迅速，海关作为国家进出境监督管理机关，如何构建科学高效的进出境船舶监管体系，是海关优化监管模式、适应现代物流发展需求的必然选择。基于物联网体系结构，通过整合进出境船舶管理系统、船舶自动识别系统、电子海图显示系统，结合配套的进出境船舶监控中心和相关制度与操作规程，以应用实例为基础阐述了建设海关“三位一体”船舶监管体系的总体方案和具体应用。并在与海事VTS进行比较基础上对“三位一体”船舶监管体系的纵深发展进行了展望，探索出一条以物联网技术为支撑，实施进出境船舶动态监管的新型监管模式，以期对实现海关船舶监管的主动、有效和科技、制度、人的协同互动有所裨益。

关键词： 海关； 物联网； 船舶； 监管体系

中图分类号： TN964⁃34 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X（2014）06⁃0083⁃05

0 引 言

海关是国家进出关境的监督管理机关，依法监管进出境的运输工具、货物、物品，征收关税和其他税、费，查缉走私，并编制海关统计和办理其他海关业务。物流监管是对进出境运输工具、货物、物品和海关监管场所在海关监管的时空范围内的全方位、全过程的管理和控制，其中进出境运输工具监管是海关物流监控的源头，也是监管链条中最基础的环节。宁波港是海运物流迅猛发展的国际大港，港口吞吐量大、增幅速度快。据统计，2012年宁波港口完成货物吞吐量4.53亿吨，居中国大陆港口第3位、世界前5位；完成集装箱吞吐量1 567万TEU，箱量排名保持中国大陆集装箱港口第3位、世界港口前6位。由于船舶联检制度的改革，海关对国际航行船舶一般不实行登轮监管，仅接受船舶代理的各项申报，由于宁波港有着岸线狭长、点多、面广的地理特征，加上日益增长的监管业务量与海关有限的人力、物力等问题，监管资源之间的矛盾愈发凸显。

因此，运用物联网技术，通过科技、制度、人的协同互动[1]，努力实现海关管理“四肢协调”、“耳聪目明”与“管得住”、“通得快”[2]的有机统一，构建符合时代要求的海关“三位一体”的进出境船舶监管体系，有效解决人力资源不足与业务量快速增长之间的矛盾；从而缓解船舶监管压力，实现减负增效的目标，是当下海关转变传统监管理念，优化监管模式，实现主动监管、科技监管、全时空监管的重要课题。

1 物联网与AIS

1.1 物联网概述

物联网（Internet of Things，IoT）概念总体来说，主要包括狭义和广义2种。狭义的物联网是指依托射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）技术和设备的物流网络。随着技术和应用的发展，特别是随着传感器网络的出现，很多学者认为物联网就是无线传感器网络，或者是传感器网络和RFID的合称。但随着物联网在国内外被更多行业所关注，其内涵也获得了更大范围的扩展。广义的物联网是指在物理世界的客观实体中部署具有一定感知能力、计算能力和执行能力的各种信息传感设备，通过网络设施实现信息传输、协同和处理，实现广域或大范围的人与物、物与物之间信息交换需求的互联、互通、互操作。本文中所指的物联网属于广义的物联网概念。

1.2 物联网体系架构

从技术架构上来看，物联网可分为3层：感知识别层、网络构建层及综合应用层[1]。

（1） 感知识别层。采用包括RFID、GPS、个人电脑等多种方式生成或采集信息。

（2） 网络构建层。主要实现信息的传递、路由和控制，包括延伸网、接入网和核心网，网络层可依托公众电信网和互联网，也可以依托行业专用通信网络。

（3） 综合应用层。根据各行各业的需求、特点，使物联网与行业专业技术深度融合，将物联网与行业的经营管理、组织架构结合起来，开发各类行业应用物联网的解决方案，构建智能化的行业应用。

1.3 AIS系统

AIS系统是船舶自动识别系统（Automatic Identification System），由岸基（基站）设施和船载设备共同组成，通过VHF（30～300 MHz的甚高频）数据链路，采用广播通信系统方式，持续向外发送本船的航向、航速等动态信息以及船名、呼号、船长、船宽、预计抵达时间等静态信息，在本船与其他一些船舶以及海岸台站之间建立导航数据交换，以实现对本海区船舶的识别和监视。船载设备基本组成包括：内置的卫星定位传感器、VHF数据通信机、通信控制器、船舶运动参数传感器接口和显示接口。它的外围设备主要有提供船舶航向的电罗经，提供船舶位置以及对地运动参数的船舶主卫星导航定位仪器，提供船舶转向速率的传感器和显示操作终端。

从AIS系统的信息采集、网络传输和终端显示处理功能上讲已具备了物联网的基本架构。AIS的组成示意如图1所示。

2 “三位一体”内容及具体应用

2.1 “三位一体”基本内涵

“三位一体”进出境船舶监管体系是以“3S”框架为技术支撑，即进出境船舶管理系统（MIS）、船舶自动识别系统（AIS）、电子海图显示系统（ECDIS）；在此技术基础上，围绕“一个平台、两套制度、三层架构”的总体建设目标，将港务、海事等外部单位进出境船舶数据与海关内部审批数据统一在进出境船舶综合监管平台上管理，并进行实时核对与应证；加上配套的进出境船舶监控中心和建立的相关制度与操作规程，整个体系体现了“科技+人+制度”和谐管理范式。

2.2 “三位一体”的船舶监管体系

基于物联网技术将进出境船舶管理系统、船舶自动识别系统、电子海图显示系统整合；结合配套的进出境船舶监控中心和建立的相关制度与操作规程，构建基于物联网的海关“三位一体”的船舶监管体系，体系架构图如图2所示。

海关“三位一体”的船舶监管体系，首先由感知识别层的基础信息采集作为基础，通过网络构建层实现进出境船舶信息的安全交换与传输，最后由综合应用层对海量船舶数据进行组织、管理与处理，为海关提供各种风险分析、预警决策等应用。

2.2.1 感知识别层

感知层是由数据采集子层，短距离通信技术和协同信息处理子层组成。在此船舶监管体系中，感知层通过AIS基站和接收器获取海上信号范围覆盖内的船舶静态及动态信息，例如速度、经纬度、吃水、MMSI号等船舶基本信息，并将采集到的数据在局部范围内进行协同处理，以此来提高信息的精度，降低信息冗余度，最终将船舶信息传入网络层。

2.2.2 网络构建层

网络构建层主要关注来自于感知层的经过初步处理的船舶数据，并在此基础上叠加海事、港务及海关内部的船舶数据并传输到应用层，包括互联网、无线通信网等。最终将提供跨网段、跨系统的信息通信及事件管理与流程控制等服务功能，以此来保证整个系统顺畅、高效、安全的信息交互和数据交换处理。

2.2.3 综合应用层

综合应用层主要对信息资源进行采集、开发和利用，因此这部分内容十分重要。所以该层作为物联网三层架构集中体现应用环节最关键一层，也是海关“三位一体”船舶监管体系中的核心所在，主要为海关人员提供业务数据传输与处理、功能展示、轨迹回放、预警功能等各种船舶监管相关综合业务服务，其中根据船舶监管的实际需要，提供了11种预警提醒，使监控人员从坐在屏幕前疲于查看星罗棋布的浩瀚数据显示困境中解脱出来。

2.3 海关对船舶监管的重点内容

根据船舶各物流环节特征和监管目标，将业务流程设计为船舶进入监管区域到离开监管区域的全过程监控，重点内容如下：

2.3.1 船舶抵港

（1） 防控船舶进境未申报。应用系统主动监控，实时掌握船舶抵港情况；规范码头经营人船舶作业报备，掌握船舶属性；规范并监控船舶进境申报情况，核实船舶申报的抵港时间和在港位置。

（2） 防控船舶在锚地违规过驳。监控锚地除港区拖轮外的船舶挨靠情况，核实相关船舶属性、过驳审批情况，联系缉私海查部门进行海上巡查，及时处置异常情况。

（3） 防控擅自移泊。核对船舶移泊记录和申报信息。

2.3.2 船舶靠泊作业

结合视频监控手段，防控船舶擅自靠泊、违规装卸货物。一是实时掌握船舶靠泊情况、确定船舶属性，监控进出境船舶是否擅自靠泊非海关监管场所；二是监控集装箱船舶装船作业前是否已收到海关装船指令（集装箱货物全部都卸入海关监管场所，因此卸船环节不需控制）；三是监控散杂货船舶装卸是否符合海关监管要求，结合船舶装卸报备信息，对进口散杂货物不卸入监管场所直接提离、装载出口散杂货物的，核实报关放行情况。

2.3.3 船舶离港

一是严格船舶离港手续的办理，采用纸质和电子2种形式签批出口岸手续联系单，实现与海事签发离港证的双信息验核；二是核实驶离船舶是否已办结海关离港手续，对未办结海关手续擅自离港的，立即联系海查部门进行处置。

2.4 主要功能及具体应用

基于海关对船舶监管的重点所在，宁波海关成功开发了“宁波海关进出境船舶综合监管系统”，该系统主界面如图3所示。

2.4.1 基于船舶自动识别系统的动态监管功能

（1） 获取实时船舶数据，实现船舶动态监控功能。基于物联网技术，利用原有的船舶自动识别系统（AIS）功能与电子海图相结合，在北仑、沙湾、虾峙、咸祥、算山、衢山岛、龙王山这7个点新安装AIS接收基站（如图1所示的AIS Base Station），分别接收宁波口岸近海域内的船舶AIS信号，AIS中心通信服务器接收来自AIS基站的数据，将来自多个基站的数据融合，进行船舶惟一化处理，对数据校验、解码、过滤、缓存，将有用数据送入数据库保存，通过后台系统加工实现船舶位置、轨迹等动态监控功能。

（2） 结合视频系统实现综合监管功能。将系统的应用与宁波海关视频监控系统相结合，提高系统应用效能，实现综合监管。在物流监控中心，监控人员实时分析系统中的船舶动态信息和预警信息，并可立刻调用码头、泊位视频信息进行核实；在系统中调用船舶基本信息，在视频系统中监控船舶实时作业情况，互为补充，互相印证。

2.4.2 电子海图显示系统（ECDIS）功能

由于原始电子海图没有码头、泊位标识等地域相关信息，通过高精度GPS定位仪来采集码头和泊位的GPS数据，并用专业工具处理后渲染到电子海图中，最终将泊位呈现于统一整合的海图上，方便后续对泊位及停靠在泊位上的船舶进行监管。根据设立的AIS基站接收的船舶信号，实现按比例尺在电子海图上准确绘制标示各码头、泊位位置的功能，结合海关物流监控的实际需要，将船舶监管系统中船舶的申报情况及港务、海事船舶数据进行系统整合，通过加工制作的电子海图以形状不同、颜色变化实时显示船舶吨位、船舶类型、航行状态、经纬度坐标、国籍等基本信息。

2.4.3 进出境船舶管理预警、处置功能

（1） 整合港务数据，实现船舶属性及船期信息监控功能。与港务部门联网，实时接收港务船期计划表信息，并通过海上移动通信业务标识（MaritimeMobileServiceIdentity，MMSI）标志与AIS系统船舶基本信息叠加，实现正确区分船舶内、外贸标志，正确区分船舶是集装箱船还是散货船，正确显示船舶靠离泊时间、作业计划信息等功能。

（2） 叠加海关审批信息，实现自动比对预警功能。将船舶基本信息与该船舶通过船舶监管系统向海关申报的信息结合，在船图上直观展示进境未申报预警、实际进境时间与申报进境时间不符预警、船舶性质未准确报备预警、近距离挨靠预警、未经审批擅自靠泊预警、码头靠泊错误预警、装船指令核对预警、货物报关放行情况核对预警、船舶未按规定路线行驶预警、未经审批擅自驶离预警、未经审批擅自移泊预警等11项预警功能。

（3） 与海事系统联网，实现海事信息比对功能。与宁波海事局积极联系，紧密合作，规划和制定双方数据交换标准、交换方式，并根据交换的数据开发后台系统，接收企业向海事申报的船舶预报数据，实现与海事数据的提前比对，结合船舶综合监管系统数据及宁波海事的船舶信息，实现在电子海图上正确显示已向海事申报船舶但未向海关申报的船舶数据，并实时发出预警提醒。

3 效益及与VTS对比

3.1 监管效益

（1） 节约大量的人力、物力等监管资源，系统有效整合物流信息，保障物流监控中心“船舶、舱单、监管场所及海关监管货物”一体联动的业务监管模式的顺利开展，将原先由各个岗位分别掌握的船舶各个作业环节分散的业务管理信息及时验证，综合筛查、提取业务风险点，使业务岗位对出现的监管风险迅速予以核查处置，不但改变了以往人工巡查码头需要投入的大量人力、物力的粗放型做法，而且大幅提高相关监管资源分配的针对性、有效性。

（2） 实现进出境船舶和作业的动态、全天候监管，通过接收宁波口岸所有进出境船舶的第一手信息，实现对进出境船舶的主动监管，保障船舶申报率100%。通过实时监控船舶航行轨迹和停泊位置，确保海关监管船舶按指定位置停泊和按指定路线行驶。另外系统还配备视频监控，对所有监管码头、泊位实行24 h视频轮巡，实现对所辖区域进出境国际航行船舶和内支线船舶进出港、停靠、移泊、装卸、上下物品和旅客等24 h不间断监控。

（3） 系统将海关与海事船舶监管进行联动，从源头上促进了宁波口岸大通关的建设；同时，在规范进出境船舶申报和作业要求基础上，实行船公司和船代的差异化管理，更好地运用顺势监管理念，提升船舶进出境通关效率和码头运作效率，实现严密监管与服务的共赢局面。

3.2 与海事VTS进行比较

船舶交通管理系统（Vessel Traffic Services，VTS）根据IMO的《VTS指南》定义：是一种增进船舶交通安全，提高交通效率和保护水上环境的设施，其基本功能是掌握水道、港口的船舶交通动态信息，以雷达为主要传感器，以数据处理设备为核心，通过通讯手段传送信息。因此与“三位一体”的船舶监管体系本质在上存在较大区别：“三位一体”的船舶监管体系是在AIS系统的基础上，整合进出境船舶管理系统、电子海图显示系统，结合的船舶申报信息，形成完整的船舶监控数据库（包括码头、泊位），支持数据记录、查询、统计等功能；另外结合港务、海事等船舶状态及内外贸标志，丰富了海关对船舶监管的信息数据库；而且预警信息的提示方式、处置流转功能使系统操作界面更人性化、更符合海关实际业务需要。海事VTS采集信息用雷达与AIS基站相结合方式，在船舶信号中断时仍可对雷达范围覆盖到的船舶信息进行监管，可有效地杜绝违法船舶故意躲避监管人为关掉船舶AIS设备；另外VTS具有双向通话功能，可根据监管实际需要与海上特定船舶进行语音通话。

4 展 望

“三位一体”的船舶监管体系提高了海关对船舶信息的实时掌控能力，基本实现了对关区内靠泊码头和锚地的船舶动态实时化、可视化的监控，具有十分积极的意义；但仍存在进一步升级整合的空间。为进一步加强进出境船舶管理，实现全过程、动态、主动监管工作目标。主要发展方向如下：

（1） 拓展移动办公功能。“移动办公”也可称为“3A办公”，即办公人员可在任何时间（Anytime）、任何地点（Anywhere）处理与业务相关的任何事情（Anything）。通过这种全新的办公模式，将系统预警信息实时发送到关警员手机上，摆脱时间和空间的束缚，有效解决一线监管人员人力资源缺乏的矛盾。

（2） 加强与外部系统互联互通。着眼“宁波⁃舟山港”一体化监管战略，积极探索与口岸联检单位的进出境船舶数据共享和交换合作模式，在确保监管到位的基础，以整合进出境船舶数据源头为抓手，联合制定数据交换（接口）的标准，加强与各联检单位 “一单多报”的试点，达到各联检单位船舶数据互联、互通之目的，实现“宁波⁃舟山港”进出境船舶监管“一盘棋”。

（3） 针对AIS船舶进入AIS基站监控盲区后，无法获取船舶AIS动态信息的问题，可以积极探索利用北斗卫星导航系统兼定位与通信的功能来作为AIS基站覆盖的延伸与盲区的一种补充手段，使得监控区域覆盖陆上AIS基站的盲区以及实现对装载北斗卫星导航系统船舶周围指定船舶的监控，杜绝盲区和有效增大船舶动态监控的范围。

5 结 语

物联网技术已经成为海关加强监管的重要手段之一，宁波海关基于物联网技术打造“三位一体”船舶监管体系进行了初步探索，经过一年多时间的应用，不仅丰富了海关的监管手段，延伸了海关监管时空，基本满足了海关自身对进出境船舶监管的根本需要，而且加强了与口岸其他监管单位的信息化联合执法配合，为海关系统引入物联网对进出境船舶实施动态监管应用探索出一条新型的监管模式。

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