数秒响应 全域覆盖

洋山“VTS精灵”重塑大港水上交通安全监管模式

“‘小岛你好’轮，这里是洋山VTS，欢迎进入洋山海事AI监管区，‘VTS精灵’提醒，穿越航道请主动避让沿航道正常行驶船舶，注意航行安全。”

10月28日上午，在洋山港海事局船舶交通管理中心（VTS）值班大厅，“VTS精灵”向一艘准备穿越洋山主航道的船舶发出安全提醒。随着洋山“VTS精灵”成功发出水上交通安全提醒的“第一声”，工作系统正式上线试运行，标志着在这个高度智能化的国际集装箱枢纽港口，水上交通安全管理开启了智能化、精准化、自动化新篇章，人工智能在海上交通管理应用取得新突破。

从识别到告警全过程仅需数秒

洋山“VTS精灵”是由洋山港海事局主导研发的应用于海上交通管理的智能体。它深度融合了海图、航行规则、管理信息系统（MIS）数据库、船舶自动识别系统（AIS）信号等多元数据，形成覆盖“船舶身份—航行轨迹—通航环境”的全维度高质量数据集，应用多模态数据融合、大数据精准计算、人工智能（AI）大模型等技术，构建起“基础层—数据层—模型层—应用层”四层技术架构的智能生态系统，实现对洋山VTS管理服务区内所有船舶动态24小时不间断的实时感知、精准计算和智能管理。

相较于传统模式下VTS值班员需肉眼紧盯监控屏幕、手动查询并呼叫的方式，“VTS精灵”恰似一位不知疲倦的“电子哨兵”。它能自动识别船舶异常行为，如碰撞风险、接近危险水域、未按规定报告等，并在风险发生前，通过预设的算法模型触发预警，自动生成并播报标准化的安全提醒信息，通过甚高频（VHF）自动发送至目标船舶。

此次“第一声”提醒的成功发出，是针对一艘商船穿越航道妨碍航道内航行船舶的典型场景。在以往，可能需要值班员在数分钟后才发现并介入，而“VTS精灵”在数秒内就完成了从识别到告警的全过程，为船舶避让赢得了宝贵时间，有效将事故隐患消除在萌芽状态。

洋山港海事局副局长朱华平表示，2025年年初，该局主动拥抱时代浪潮，组建项目研究团队，包含了AI技术研究和航行规则数字化两个团队，着手探索人工智能在海上船舶交通管理中的应用实践，洋山“VTS精灵”由此诞生。4月15日测试版部署以来，研究团队不断实践、探索、修改、磨合，精灵智能体运行整体稳定可靠。

团队主创成员、洋山港海事局指挥中心主任刘剑平表示，洋山港是全球最繁忙的集装箱港口之一，通航环境复杂，传统人工监控存在预警延迟的可能，“VTS精灵”的投入使用，使得海上交通管理有了新的生产力，实现了从“人盯防”到“AI预控+人复核”质的飞跃。它成功将VTS值班员从繁复的监控任务中解脱出来，使其能够更专注于应对更为复杂的交通组织与应急指挥工作，从而显著提升了监管效率与预警的时效性。未来，从“VTS精灵”开始，随着更多的人工智能体在海上交通管理应用实践，将有可能推动生产关系发生深层次的变革。

四大核心功能破解业务痛点

在研发之初，项目团队就坚定了清晰的开发方向——洋山“VTS精灵”项目必须与船舶交通管理日常业务场景深度融合，立足于解决工作中的问题，创造一个可靠、可用、可信赖的精灵。

团队主创成员、洋山港海事局指挥中心副主任沈高瀚介绍，目前上线试运行版本的核心功能，集中彰显于四大智能功能的创新突破之中，成功推动AI从“技术概念”转化为“实战利器”。

第一个核心功能是交通流预控管理。海上交通管理的核心就是防止船舶之间相互冲突的局面发生，“VTS精灵”根据管理服务区内航道和航路的设置，结合管理服务区历史船舶流轨迹和传统风险点数据，自动划分交会水域的“双向航路”“专用航路”“潮汐车道”，提前给每艘船推荐“无冲突期望航线”，从空间上减少交会风险。通过大模型，以主辅道为基本前提，对管理服务区船舶交通流赋予不同的航权等级，结合实时通航要素、船舶交通流情况，明确“谁优先通行”，给出“最优通过方案”，保障船舶安全、快速通过。

第二个功能是分级预警量化输出。系统运用风险回归算法，将船舶会遇距离（DCPA）、会遇时间（TCPA）、航权差异等关键指标转化为直观易懂的风险评级。可以简单理解为，提前30分钟触发三级预警，对应低风险，AI列出风险清单；提前20分钟触发二级预警，对应中等风险，AI提醒值班员留意，并进行“首次播报”提示船方采取行动；提前10分钟触发一级预警，对应高风险，AI再次播报并提醒值班员介入，船方需采取有效应对措施。从而实现“预警不盲目、处置有优先级”。同时，系统会根据船舶大小、水域特点动态调整“安全临界点”，让预警更精准、处置更高效。

第三个功能是单船异常行为识别。通过监督学习模型（随机森林、梯度提升树），对船舶实时航行状态进行分类判断。模型基于历史“正常航行—异常偏离”样本训练，能精准识别船舶是否偏离推荐航路、是否存在突发减速或转向等异常行为，以及是否为慢速船、漂航船、滞航船等。“VTS精灵”可在同一时段，对辖区内超5万个动态跟踪（包括船舶、航标、碍航物、航行风险要素等）进行单船异常行为识别和并发计算，识别覆盖率达100%，远超人工监控效率。此外，系统还能识别“套牌船”“黑名单船舶”，为海事监管加上“智能滤镜”。

第四个功能是基于碰撞风险识别和处置的智能导航应用。“VTS精灵”实时计算重点船舶进出港航线与附近其他船舶的碰撞风险，给出一条船舶计划航路的全览示意线，用不同颜色区分船舶计划航路上的风险程度，同时将造成风险的船舶赋予对应的编号和颜色，“VTS精灵”对相应的船舶进行提醒干预，促使相应船舶调整航行动态，航路上颜色也会随之变化，给人直观的处理结果展示。此外，系统还会叠加航道偏离、超速、气象等预警，让重点船舶航行“全程无忧”。

动态循环智能架构实现能力跃升

团队主创成员、浙能迈领环境科技股份有限公司企业管理部经理季经伟介绍，“VTS精灵”的系统架构设计不同于传统的烟囱式、分层式技术理念，创新性地构建了以“航运数字孪生体”为基座、以“AI VTS智脑”为核心的动态循环智能架构。“这个架构并非静态的层级堆叠，而是一个感知、认知、决策、进化的有机生命体，确保了数据、算法与业务的高度耦合与实时联动，其核心运行机制可解构为四大关联模块的协同闭环。”季经伟说。

团队主创成员、宁波未知数字信息技术有限公司总经理祝可欣对四个关联模块进行了详细介绍。

第一个模块是全域态势融合引擎，构建出航运数字孪生体。该引擎是系统的感官系统，它不再是简单的数据汇集层，而是通过多源异构数据融合技术，将雷达、AIS、闭路视频监控系统（CCTV）、气象水文等实时信息与地理信息、港口资源、船舶档案等静态数据进行时空对齐与深度融合。其核心任务是实时构建并动态维护一个与物理世界完全同步、高度保真的辖区航运数字孪生体。这个孪生体不仅复现了船舶、航道、环境等实体要素，更映射了它们之间的复杂交互关系，为后续的智能分析提供了全局、实时的“数字沙盘”。

第二个模块是“AI VTS智脑”，系统的认知与决策中枢。“AI VTS智脑”是整个架构的大脑，它直接在数字孪生体之上进行思考和决策，该智脑深度集成了机器学习模型、运筹优化算法、专家知识图谱与规则引擎，对数字孪生体中的海量动态信息进行快速推演、研判与预测，系统的所有核心创新功能，包括海上交通的预控管理、风险的分级预警与量化输出、单船异常行为的精准识别以及重点船舶的智慧导航，均在此中枢内完成运算，它将复杂的交通态势转化为结构化的认知结果和最优的决策方案。

第三个模块是智能服务与干预矩阵，决策的精准触达与执行。此模块是系统的“神经与执行系统”，负责将“AI VTS智脑”输出的智慧指令精准转化为面向值班员和船舶的行动方案，它不是一个孤立的应用界面，而是一个与智脑紧密联动的服务与干预矩阵，无论是向值班员推送的量化风险等级与处置建议，还是为重点船舶生成的定制化导航策略，抑或是对识别出的异常行为船舶进行高亮告警，该矩阵都能以最直观、最高效的方式将决策落地，确保了智能分析的成果能够无缝转化为实际的监管行动与服务。

第四个模块是决策闭环与模型自进化机制，系统的学习与成长能力。这是“VTS精灵”实现持续进化的关键，系统并非一成不变，反馈与学习机制会使每一次干预指令的执行结果、每一次风险预警的有效性、每一次交通组织方案的实际效果，都会作为新的数据样本回流至“AI VTS智脑”，通过强化学习和模型自动迭代技术，系统能够持续优化其预警阈值、识别模型和决策算法，这一决策闭环与自进化机制，确保了“VTS精灵”能够适应不断变化的交通环境。

“这一模块对于‘VTS精灵’来说至关重要，由此‘VTS精灵’具备了强大的学习能力和持续的成长性，因此才能称之为一个真正的智能体。”团队主创成员、宁波未知数字信息技术有限公司副总经理姜孝吾兴奋地补充道。

通过这一“孪生基座、智脑核心、闭环进化”的创新架构，“VTS精灵”将各项颠覆性功能有机融合，实现了从源头化解风险、从个体洞察异常、从全局优化交通、从过程保障重点的全面能力跃升。

“三航”理念夯实应用根基

水上交通动态管理的一大任务就是防止船舶碰撞。长期以来，传统船舶交通管理面临船舶交会时驾引人员过度依赖VHF临时沟通、交通流叠加加剧船舶间冲突、海上避碰规则在部分水域应用有局限、管理人员应对复杂局面经验有局限等痛点。

朱华平表示，近年来，洋山VTS在日常实践中，逐步探索出“三航”管理理念，即通过规划航路、赋予航权、明晰航法，来建立“船行其道、船享其时、船守其法”的船舶航行新秩序，并以VTS现场交通组织的形式，对现有规定进行必要的突破和补充。

具体而言，首先是航路设置和分割，让船舶航行到任何水域都有路可走，商渔船物理分割，着力避免船舶想怎么走就怎么走。其次是航权确立与分配，主要引用陆上交通管理的主辅道理念，船舶交通流实行分级管理，航权等级高的优先通过，动态调整；在洋山警戒区等存在3股及以上船舶交通流交会的水域，进一步借鉴陆上转盘管理理念，实行逆时针通行，着力避免船舶交通流直接冲突。最后是航法规范与引导，包括使用航路、靠右航行、保持安全航速、维持船舶安全间距、穿越航道时避免抢越他船船首、在进入警戒区等航道交会水域前避免追越或并排航行等，关键点是根据辖区具体特点最大限度进行量化，增加操作性。

此次上线的洋山“VTS精灵”，正是针对这些行业难题，以“零冲突、零险情、零待时”为目标，将洋山VTS管理服务区所有船舶航行的区域，归集为25条航路，通过计算，优化赋予6级航行权利，在船舶流交会水域试行航法数字化，从而建立起以“航路—航权—航法”为核心的管理理念，使“VTS精灵”各项指令更加科学合理。

研究成果取得7项软件著作权

从3月启动研发，4月15日测试版本上线运行至今，“VTS 精灵”已多次经受考验，应用初见成效。

“洋山VTS管理服务水域超4000平方公里，即便是最优秀的值班员，想要把整个区域巡查判断一遍，至少也需要2到3分钟时间。这段时间里面，目力所不能及的地方，就有可能出现危险局面。‘VTS精灵’有效解决了这一难题，它会不间断的实时计算整个管理服务区内所有船舶的安全状态。”团队主创成员、洋山港海事局指挥中心副主任申屠高昊介绍，“VTS精灵”对于整个区域的实时关注度，达到了“无死角、全覆盖”的程度，数据处理速度得到大幅度提升。

除此之外，“VTS精灵”对于船舶的提早引导、干预，管理服务区内船舶间危险局面有了明显减少，实现了由化解碰撞危险到不形成碰撞危险的转变。

“船舶可以减少因避让其他船舶而进行的转向、降速等操作，单一船舶在管理服务区内的航行流畅度得到提升，通过所需要的时间相应减少，海上交通效率也相应提高，对于节能减排也具有一定的促进作用。”申屠高昊说。

据介绍，“VTS精灵”还应用在第八届进博会期间重点船舶安全点验和通航保障方面，保障载运进博会展品的船舶能够安全、快速、绿色进出港，为进博会顺利举办提供海上AI应用力量。“VTS精灵”项目以其高度的创新、科学的路径、深度的融合和广泛的应用，相关研究成果已经取得7项软件著作权，发明专利也在申请中。

谈及未来，研发团队透露，洋山“VTS精灵”将深度融入智慧海事生态，依托大模型的持续迭代，实现船舶动态监控、航行风险预警、液化天然气船舶运输监管、商渔船点验等众多业务场景的智能化升级，为上海国际航运中心打造辐射全球的中转枢纽提供更安全、高效的智慧化保障。