基于枚舉統(tǒng)計的智慧航道等級劃分方法

摘 要：本文以港航業(yè)務需求為驅動力，將管理目標和航道智能化等級關聯(lián)，提出一種智慧航道等級劃分方法，為制定智慧航道等級劃分標準提供依據(jù)，從而優(yōu)化智慧航道規(guī)劃設計，充分發(fā)揮智慧航道建設效用。

關鍵詞：航道等級 劃分標準枚舉統(tǒng)計法

引言

長三角船聯(lián)網(wǎng)項目以智能航運為目標，以航道基礎數(shù)據(jù)及交通航運信息的采集為核心，通過物聯(lián)網(wǎng)技術，在航道、碼頭、橋梁、船舶等部署物聯(lián)網(wǎng)感知節(jié)點，實現(xiàn)對各類設施及航行的船舶實現(xiàn)24小時全天候、全區(qū)域、全過程的及時、動態(tài)、準確的監(jiān)測，并將“感知”到的航道數(shù)據(jù)，通過近岸自組織無線傳感網(wǎng)和有線光纖構成的骨干網(wǎng)絡，匯聚至水上指揮調度中心，形成一套集數(shù)據(jù)采集、傳輸和智能分析為一體的智能化港航業(yè)務應用系統(tǒng)。

智慧航道示范工程建設如何在今后的港航信息化建設中推廣應用并在港航管理中發(fā)揮其應有的作用？這需要對智慧航道建設投入與效用的關系進行深入的分析評價，對智慧航道進行等級劃分，制定智慧航道等級劃分標準，指導智慧航道建設的規(guī)劃設計。

智慧航道等級劃分方法

對智慧航道的等級劃分，本文基于枚舉統(tǒng)計提出了一種劃分方法，即：采取根據(jù)對應智慧航道能實現(xiàn)指定管理功能的百分比進行劃分，通過枚舉法獲得實現(xiàn)智慧航道功能的信息技術基礎，或者稱為條件，并對其進行等級劃分，接著累計智慧航道各應用需要的條件，然后分析累計數(shù)值，將代表實現(xiàn)應用百分比的數(shù)值分成五個檔次（假設5個等級），最后實現(xiàn)劃分結果。

枚舉統(tǒng)計法默認增加一個條件的成本小于升級一個條件的成本；默認應用枚舉、條件枚舉、條件分級、必要條件配對分別符合系統(tǒng)比例和實際情況；默認已實現(xiàn)高等級條件則低等級條件也必然實現(xiàn)。枚舉統(tǒng)計法遵守成本經濟原則，即達成同檔次比例應用時，優(yōu)先選條件種類少的方案，然后選等級低方案。

1、 普通無權重法

下面是不考慮每個條件權重的等級劃分法的步驟：

步驟一：通過枚舉法枚舉出實現(xiàn)智慧航道的各種基礎條件，分別稱為條件A、條件B、條件C……對這些枚舉出來的條件進行細化分級。

步驟二：通過枚舉法羅列智慧航道的應用列表，并對其功能進行分析，得到實現(xiàn)這些功能的必要條件。

步驟三：數(shù)據(jù)統(tǒng)計。高等級條件覆蓋低等級條件，某應用需要條件A等級4，則在條件A的等級4累計一個數(shù)值。統(tǒng)計所有應用所需要的條件，得表1。

步驟四：排序條件A、條件B、條件C等，以∑X降序排列，排列結果見表2。

表1 應用條件累計

表2 應用條件累計重排

步驟五：

假設

方案（n，m）理所當然為最高級。用排除不重要條件的應用和高等級條件應用的方式尋找

（其中：數(shù)值0.9可變，按實際情況而定）

假設在同等滿意度條件下，有U1種方案（s1，t1），取方案U（min（t1）），設為次高級。

用同樣的方法尋找

（其中：數(shù)值0.8可變，按實際情況而定）

假設在同等滿意度條件下，有U2種方案（min（t2））。設為第三級。

依此類推，評定出相應等級。

2、應用權重法

步驟一：同上述普通無權重。

步驟二：增加應用權重，解決應用重要性差異的問題。權重可以用專家訪談法、問卷調查法等獲得。

步驟三：數(shù)據(jù)統(tǒng)計，Xij=∑QI，滿足應用l的必要條件是條件i的j等級。

步驟四：同普通無權重法。

步驟五：同普通無權重法。

等級劃分方法實例操作

下面我們用一個實例來說明枚舉統(tǒng)計法對智慧航道進行等級劃分的過程。

步驟一：枚舉實現(xiàn)智慧航道的各種信息技術條件，并對各項條件進行分級如表3。

表3 技術應用等級劃分

步驟二：通過枚舉法羅列智慧航道的應用列表，如船舶航行造成影響的橋梁、淺灘、急彎、水文條件復雜航段、城區(qū)段、錨地等提前預警信息服務、船舶周邊水上服務、船舶加油站、垃圾收集站、船舶修造廠、生活補給供應點等服務信息等二十余項智慧航道建設需求，并對其功能進行分析，得到實現(xiàn)這些功能的必要條件列表，如航道安全管理、流量統(tǒng)計需要視頻監(jiān)控、RFID技術等；視頻監(jiān)控的等級是一級，RFID的等級需要三級。

步驟三：數(shù)據(jù)統(tǒng)計，得出各個技術各個等級累積應用率。

步驟四：

計算∑Y=102，102分理所當然為最高級。用排除不重要條件的應用和高等級條件的應用的方式尋找80-90分，發(fā)現(xiàn)有多種方案，在同等滿意度條件下，取方案中應用技術較少的方案，設為次高級。用同樣的方法尋找50-60分、30-40分、15-20分的方案共五級。得到結果如下：

初級（約15-20%）：只能完成基礎任務，較優(yōu)方案：（A2，B1，D1）。

中低級（約40%）：能實現(xiàn)部分高層次功能，較優(yōu)方案：（A3，B2，G，D1）。

中級（約50-60%）：滿足大部分任務需要。較優(yōu)方案：（A3，B2，G，D2，E2或E3和E4中的一兩種）。

中高級（約80%）：滿足絕大多數(shù)任務，并有一定的延伸。較優(yōu)方案：（A3，B2，G，D2，E2，E3，E4，C2，F(xiàn)1）。

高級（接近100%）：幾乎能滿足全部任務。較優(yōu)方案：（A4，B3，G，D3，E2，E3，E4，C3，F(xiàn)2，E1）

等級劃分方法評價

枚舉統(tǒng)計法的優(yōu)點是簡單、易操作、靈活，在很大程度上發(fā)揮能動性，尤其是在分級時實現(xiàn)應用的比例控制上，可以很靈巧的操作。但是，這些特點也導致模型產生的結果不準確、不唯一的缺點，所以此方法只適用于智慧航道等級劃分的探索性階段。

該方法所用到的枚舉法必須遵守系統(tǒng)性的原則，建議將智慧航道的應用分成決策輔助層、控制管理層、基礎業(yè)務層三個層次，每個層次的應用需要限制有一定的配額，基礎業(yè)務層占50%，控制管理30%，決策輔助20%。加入應用權重，可以得到較為準確的結果。

如果可以配合問卷調查法或專家訪談法等確定權重和比例，該方法將會比較準確。

在實際的智慧航道等級劃分標準制定時，可先應用本方法制定標準草案，然后再進行逐步求精。對港航管理和智慧航道應用實現(xiàn)方式的了解程度直接影響等級劃分的合理性。只有足夠的了解和充足的信息，分級才能達到更優(yōu)化更符合實際的結果。

總結

智慧航道等級的合理劃分是智慧航道建設規(guī)劃設計的依據(jù)，是提升我國內河航運信息化服務能力的需要。今后進一步研究的工作，一是智慧航道等級劃分既要與港航應用功能關聯(lián)，又要根據(jù)其特征要素進行不同等級的投資分析；二要在深入實地調研后，面向水運中各類應用制定可行的等級劃分標準并給出不同等級的投資預算指導。參考文獻略

（本文第一、二作者單位：浙江省嘉興市港航管理局，第三作者單位：浙江大學）