嘉興內(nèi)河航運(yùn)“船聯(lián)網(wǎng)”建設(shè)的探索與實(shí)踐

潘 輝

（武漢交通職業(yè)學(xué)院航海學(xué)院）

嘉興是全國(guó)內(nèi)河水運(yùn)最發(fā)達(dá)的地區(qū)之一，境內(nèi)航道密布，是溝通江浙滬水路運(yùn)輸?shù)闹鞲赏ǖ溃?012年完成港口貨物吞吐量1.09億噸，名列全國(guó)內(nèi)河主要港口第9位，在國(guó)家大力建設(shè)內(nèi)河水運(yùn)發(fā)展的背景下，可以預(yù)見(jiàn)，嘉興內(nèi)河航運(yùn)在未來(lái)還會(huì)得到迅猛發(fā)展。隨著嘉興內(nèi)河航運(yùn)規(guī)?？偭坎粩鄶U(kuò)大，內(nèi)河安全暢通保障能力也逐漸面臨巨大挑戰(zhàn)。利用信息化手段，對(duì)已有監(jiān)管能力進(jìn)行充分利用和潛力挖掘，提高運(yùn)行效率，保障水網(wǎng)暢通，已經(jīng)成為迫在眉睫的重要任務(wù)。

全面建設(shè)“船聯(lián)網(wǎng)”，提高內(nèi)河信息化水平，對(duì)于提升港航綜合監(jiān)管與應(yīng)急事件處理能力有著極為重要的意義。所謂“船聯(lián)網(wǎng)”［1］，就是指基于航運(yùn)管理精細(xì)化、行業(yè)服務(wù)全面化、出行體驗(yàn)人性化的目的，以企業(yè)、船戶、船舶、貨物為對(duì)象，覆蓋航道、船閘、橋梁、港口和碼頭，融合物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)，以數(shù)據(jù)為中心，實(shí)現(xiàn)人船互聯(lián)、船船互聯(lián)、船貨互聯(lián)及船岸互聯(lián)的內(nèi)河智能航運(yùn)信息綜合服務(wù)網(wǎng)絡(luò)?！按?lián)網(wǎng)”的建設(shè)目標(biāo)如圖1。

圖1 “船聯(lián)網(wǎng)”建設(shè)目標(biāo)

1 “船聯(lián)網(wǎng)”的研究發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 國(guó)外的發(fā)展現(xiàn)狀

早在10多年前，歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家紛紛建立本國(guó)的內(nèi)河航運(yùn)信息系統(tǒng)，這些系統(tǒng)在一定程度上促進(jìn)了歐洲內(nèi)河航運(yùn)的發(fā)展，但由于在功能體系、標(biāo)準(zhǔn)體系以及結(jié)構(gòu)框架等方面沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，甚至同一國(guó)家的航運(yùn)信息系統(tǒng)都不完全兼容，這給跨國(guó)、跨區(qū)域的航運(yùn)資源整合帶來(lái)很多困難。2001年歐盟提出了內(nèi)河信息服務(wù)（River Information Services，RIS）系統(tǒng)的概念［2］。經(jīng)過(guò)多年的建設(shè)，如今RIS實(shí)現(xiàn)了歐洲內(nèi)河航運(yùn)綜合信息服務(wù)的協(xié)同化和規(guī)范化，極大地促進(jìn)了歐洲各國(guó)內(nèi)河航運(yùn)事業(yè)的發(fā)展。作為一個(gè)集成運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)以實(shí)現(xiàn)內(nèi)河航運(yùn)安全、高效及環(huán)保的綜合交通系統(tǒng)，RIS的顯著特點(diǎn)就是跨區(qū)域、跨部門(mén)異構(gòu)系統(tǒng)的資源整合和標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一。圖2 為RIS的體系框架。

圖2 歐洲內(nèi)河航運(yùn)綜合信息服務(wù)體系框架

1.2 國(guó)內(nèi)研究發(fā)展現(xiàn)狀

“十一五”期間，我國(guó)大力加強(qiáng)了內(nèi)河水域的航道整治和建設(shè)，各地方水運(yùn)管理信息服務(wù)建設(shè)也取得了長(zhǎng)足進(jìn)步。信息服務(wù)應(yīng)用范圍覆蓋船舶簽證、船舶助航、船舶交通管理、航運(yùn)管理、航運(yùn)信息服務(wù)、航運(yùn)規(guī)費(fèi)征稽、水上安全監(jiān)控、應(yīng)急救援支持等業(yè)務(wù)領(lǐng)域。長(zhǎng)三角等內(nèi)河航運(yùn)發(fā)達(dá)地區(qū)已部分建成了基于AIS、GPS、RFID 等技術(shù)的內(nèi)河船舶信息管理系統(tǒng)，并取得一定的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。即便如此，縱觀我國(guó)內(nèi)河航運(yùn)信息化的建設(shè)，尚存在內(nèi)河航運(yùn)安全形勢(shì)依然嚴(yán)峻、內(nèi)河航運(yùn)效率相對(duì)偏低等問(wèn)題，究其原因，實(shí)際上暴露出行業(yè)監(jiān)管和服務(wù)上的一些不足，而這些不足又恰恰與內(nèi)河航運(yùn)信息化的發(fā)展水平不高密切相關(guān)［3］。

1.3 嘉興航區(qū)的發(fā)展現(xiàn)狀

嘉興港航以建設(shè)“數(shù)字港航”為目標(biāo)，“十二五”期間，大力發(fā)展內(nèi)河航運(yùn)管理信息化水平。在信息化辦公方面，目前先后已建成并推廣使用了船檢信息管理系統(tǒng)、稽征管理系統(tǒng)、海事業(yè)務(wù)報(bào)表系統(tǒng)、運(yùn)政管理系統(tǒng)、內(nèi)河港口管理系統(tǒng)等業(yè)務(wù)系統(tǒng)；在信息終端監(jiān)控方面，嘉興航區(qū)目前已初步建立由1.23萬(wàn)張RFID、28個(gè)?；a頭航道視頻監(jiān)控設(shè)備組成的綜合動(dòng)態(tài)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，初步實(shí)現(xiàn)了港航管理艇現(xiàn)場(chǎng)信息化監(jiān)管。嘉興航區(qū)港航信息化建設(shè)現(xiàn)狀如圖3所示。

圖3 嘉興航區(qū)港航信息化建設(shè)現(xiàn)狀圖

2 嘉興航區(qū)“船聯(lián)網(wǎng)”建設(shè)框架

可以看出，嘉興港航信息化建設(shè)在港航管理、水上安全、節(jié)能減排、公眾服務(wù)等方面取得了一定的成效，并走在全國(guó)前列。然而，筆者發(fā)現(xiàn)，在“船聯(lián)網(wǎng)”要求的人-船互聯(lián)、船-船互聯(lián)、船-貨互聯(lián)及船-岸互聯(lián)方面，嘉興航區(qū)信息化建設(shè)與國(guó)外先進(jìn)的內(nèi)河航運(yùn)信息系統(tǒng)相比，還存在較大的差距，特別是船舶與碼頭物流的互聯(lián)方面（即船-貨互聯(lián)）。為此，筆者根據(jù)國(guó)內(nèi)外在“船聯(lián)網(wǎng)”建設(shè)方面的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合嘉興航區(qū)實(shí)際情況，對(duì)嘉興航區(qū)的“船聯(lián)網(wǎng)”建設(shè)提出以下構(gòu)想。

2.1 “船聯(lián)網(wǎng)”總體構(gòu)架

船聯(lián)網(wǎng)應(yīng)具有全面感知、可靠傳輸和智能處理。本文提出的船聯(lián)網(wǎng)總體架構(gòu)如圖4 所示，主要包括航運(yùn)主體（全面感知）、數(shù)據(jù)采集（可靠傳輸）、數(shù)據(jù)處理（可靠傳輸）以及支撐應(yīng)用（智能處理）三個(gè)層次。其中，航運(yùn)主體主要內(nèi)容為船舶通航環(huán)境、內(nèi)河船舶、橋梁等臨跨河建筑物和碼頭；數(shù)據(jù)采集主要通過(guò)RFID、AIS等設(shè)備，對(duì)航運(yùn)主體運(yùn)行時(shí)必要的導(dǎo)助航信息、碼頭貨物和物流信等信息進(jìn)行收集獲??；數(shù)據(jù)處理主要以互聯(lián)網(wǎng)、無(wú)線移動(dòng)網(wǎng)和專用短程無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，對(duì)所收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行加工、處理、交換、有效存儲(chǔ)等手段，使之成為與航運(yùn)相關(guān)的有效信息；支撐應(yīng)用將數(shù)據(jù)處理的有效信息通過(guò)水路交通運(yùn)輸情況監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)、水上交通信息服務(wù)系統(tǒng)和運(yùn)輸物流信息服務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)外發(fā)布，為管理部門(mén)、企業(yè)和船民等用戶提供服務(wù)。

圖4 “船聯(lián)網(wǎng)”總體構(gòu)架圖

2.2 船舶-橋梁信息智能感知

根據(jù)內(nèi)河航運(yùn)船-橋避碰的切實(shí)需求，根據(jù)嘉興航區(qū)橋梁“密度大、凈高低”的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)橋梁和附近水域船舶的智能感知具有重要意義。感知對(duì)象和數(shù)據(jù)主要包括橋梁、船舶的靜態(tài)信息以及水深、船舶航行等實(shí)時(shí)信息。橋梁通航實(shí)時(shí)感知系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖5所示。

圖5 橋梁通航實(shí)時(shí)感知系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

對(duì)于靜態(tài)信息的感知，通過(guò)安裝在橋梁附近岸基RFID 讀寫(xiě)器，讀取水域中接近的船舶基礎(chǔ)信息。同時(shí)基礎(chǔ)設(shè)施綜合感知儀器內(nèi)部數(shù)據(jù)庫(kù)保存橋梁凈空尺寸，狀態(tài)等基本信息。

動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的感知，通過(guò)安裝在橋梁附近的動(dòng)態(tài)水深傳感器，經(jīng)過(guò)視頻監(jiān)控與分析，判斷船只的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)通航狀態(tài)。再根據(jù)安裝在橋梁、管道上的振動(dòng)傳感器，判斷碰撞事故的確切發(fā)生。

2.3 船舶-?；反a頭信息智能感知

?；反a頭是內(nèi)河航運(yùn)基礎(chǔ)設(shè)施中非常重要的部分，利用視頻監(jiān)控和無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的綜合碼頭監(jiān)管系統(tǒng)，能夠?qū)ξ；肺镔Y在碼頭裝卸過(guò)程中進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集，有效防止各類意外事故發(fā)生，保障安全作業(yè)和正規(guī)化管理的實(shí)施。?；反a頭實(shí)時(shí)感知系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖6所示。

利用RFID 技術(shù)獲取到靠港船舶基本信息，并與港口泊位的水深、尺度進(jìn)行比對(duì)，可對(duì)碼頭裝卸過(guò)程中違規(guī)行為進(jìn)行判斷和感知。同時(shí)采用無(wú)線壓力、液位傳感器，對(duì)?；凡酃捱M(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和計(jì)算?；费b卸過(guò)程中數(shù)據(jù)變化［4］。

圖6 ?；反a頭實(shí)時(shí)感知系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2.4 船舶-通航環(huán)境信息智能感知

通航環(huán)境要素包括氣象信息（如風(fēng)向、風(fēng)速、溫濕度等）、水文信息（如水流、潮汐等）、航道信息（如水位信息、航道障礙物、航道擁堵程度等）等；通航環(huán)境異?，F(xiàn)象包括水上礙航漂浮物（如浮木、漂浮廢棄物等）、船舶異常行為（如違章行駛、船舶走錨）等。這些信息都會(huì)對(duì)船舶正常運(yùn)行造成影響。通航環(huán)境要素實(shí)時(shí)感知系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖7所示。

圖7 通航環(huán)境要素實(shí)時(shí)感知系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

利用集成傳感網(wǎng)、RFID、AIS 等設(shè)備的集成系統(tǒng)，向船舶駕駛?cè)藛T提供船舶運(yùn)行環(huán)境狀態(tài)信息，提高船舶航行的安全性。并且通過(guò)岸基，對(duì)航道水文、氣象、異常檢測(cè)等通航環(huán)境進(jìn)行智能感知，及早發(fā)現(xiàn)航道異?，F(xiàn)象和船舶異常行為，為船舶做出預(yù)警［5］。

3 嘉興航區(qū)“船聯(lián)網(wǎng)”建設(shè)的原則

“船聯(lián)網(wǎng)”作為物聯(lián)網(wǎng)背景下的新興產(chǎn)物，其建設(shè)應(yīng)結(jié)合嘉興航區(qū)航運(yùn)發(fā)展實(shí)際需求，圍繞暢通、高效、平安、綠色的內(nèi)河航運(yùn)發(fā)展理念，根據(jù)國(guó)家物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策，立足于“面向服務(wù)、標(biāo)準(zhǔn)引領(lǐng)、頂層設(shè)計(jì)”的發(fā)展理念［6］。

同時(shí)，在現(xiàn)有的浙江省港航信息化成果的基礎(chǔ)上，注重“先進(jìn)性、開(kāi)放性、可擴(kuò)展性”的原則，建立高效、實(shí)用的嘉興航區(qū)“船聯(lián)網(wǎng)”系統(tǒng)。其中，先進(jìn)性原則主要是把握科學(xué)技術(shù)的最新方向，構(gòu)建先進(jìn)的體系結(jié)構(gòu)，保證系統(tǒng)具有穩(wěn)定性、安全性、實(shí)用性等良好的性能；開(kāi)放性原則充分發(fā)揮與臨近省、市之間航運(yùn)信息數(shù)據(jù)的交換和共享，擴(kuò)大信息覆蓋面，提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率；可擴(kuò)展性是指系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用模塊化、應(yīng)用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)思路，便于后期的維護(hù)和更新。

4 結(jié) 語(yǔ)

“十二五”期間是嘉興港航信息化高速發(fā)展的黃金時(shí)期，借助當(dāng)前國(guó)家良好的政策環(huán)境和現(xiàn)有豐富的信息資源，嘉興港航在港航資源整合系統(tǒng)、內(nèi)河船舶射頻識(shí)別系統(tǒng)（SRIS）、船舶RFID、航道數(shù)字化等航運(yùn)信息化方面，與相關(guān)研究機(jī)構(gòu)和院校合作開(kāi)展了大量研究，并取得了積極的成果，為嘉興“船聯(lián)網(wǎng)”系統(tǒng)的發(fā)展奠定了良好的技術(shù)和資源基礎(chǔ)。本文是基于嘉興航區(qū)已有的信息化資源，提出“船聯(lián)網(wǎng)”的總體構(gòu)架圖，同時(shí)對(duì)具體子系統(tǒng)提出初步的建設(shè)設(shè)想和方案。

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