“航標(biāo)大數(shù)據(jù)”機(jī)制的建立及應(yīng)用探索

◎ 李輝 隋永舉 南海航海保障中心

“航標(biāo)大數(shù)據(jù)”機(jī)制的建立及應(yīng)用探索

◎ 李輝 隋永舉 南海航海保障中心

隨著航標(biāo)信息化的不斷推進(jìn)，航標(biāo)應(yīng)用數(shù)據(jù)正以前所未有的速度增長，長期的航標(biāo)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的積累預(yù)示著航保大數(shù)據(jù)時(shí)代即將到來。通過對(duì)航標(biāo)大數(shù)據(jù)內(nèi)涵和外延的深入理解，本文研究并提出了“航標(biāo)大數(shù)據(jù)”的概念，對(duì)航標(biāo)大數(shù)據(jù)的組成進(jìn)行分析，結(jié)合航標(biāo)信息化建設(shè)現(xiàn)狀，提出航標(biāo)大數(shù)據(jù)架構(gòu)搭建方案，分析了航標(biāo)管理的典型的大數(shù)據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景，航標(biāo)大數(shù)據(jù)的應(yīng)用必將推動(dòng)航標(biāo)業(yè)務(wù)管理和對(duì)外服務(wù)水平提升。

航標(biāo) 大數(shù)據(jù) 機(jī)制、應(yīng)用、服務(wù)

隨著數(shù)字信息化時(shí)代的迅猛發(fā)展，信息量也呈爆炸性增長態(tài)勢(shì)。全球的數(shù)字信息資源正進(jìn)入到一個(gè)前所未有的快速增長期。航海保障作為把水運(yùn)業(yè)的重要環(huán)節(jié)，其作用也越來越突出。經(jīng)過多年的發(fā)展，我國沿海港口航道基本形成較為完善的航標(biāo)導(dǎo)助航體系，目前已從傳統(tǒng)視覺航標(biāo)系統(tǒng)，發(fā)展到近、遠(yuǎn)程無線電導(dǎo)航系統(tǒng)，全天候、多途徑的一體化助航系統(tǒng)已經(jīng)初步形成。航標(biāo)在履行傳統(tǒng)助航服務(wù)的同時(shí),承擔(dān)著水文、氣象、海洋等多種負(fù)載觀測(cè)功能，眾多航標(biāo)數(shù)據(jù)的匯聚已形成航標(biāo)大數(shù)據(jù)應(yīng)用趨勢(shì)。如何發(fā)掘航標(biāo)大數(shù)據(jù)這塊瑰寶、如何形成大數(shù)據(jù)應(yīng)用機(jī)制，將是航標(biāo)管理機(jī)構(gòu)在全球大數(shù)據(jù)時(shí)代所面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。

1.航標(biāo)大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)元組成

通過對(duì)航標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行各種比對(duì)分析，具體航標(biāo)大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)元可由如下方面組成：

①航標(biāo)靜態(tài)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：是航標(biāo)提供對(duì)外航海保障服務(wù)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，主要包括航標(biāo)公有數(shù)據(jù)、航標(biāo)專有數(shù)據(jù)、航標(biāo)設(shè)施數(shù)據(jù)、航標(biāo)管理數(shù)據(jù)。

②航標(biāo)動(dòng)態(tài)管理數(shù)據(jù)：航標(biāo)從設(shè)置到撤除全生命周期的動(dòng)態(tài)管理數(shù)據(jù)，主要包括生產(chǎn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)、管理動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)、維護(hù)保養(yǎng)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)、設(shè)備使用動(dòng)態(tài)數(shù)。

③航標(biāo)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)：航標(biāo)監(jiān)測(cè)設(shè)備所檢測(cè)到航標(biāo)運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，主要包括燈器運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)、設(shè)備上線使用數(shù)據(jù)、檢測(cè)故障數(shù)據(jù)。

④航標(biāo)負(fù)載監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)：以航標(biāo)為載體，負(fù)載在航標(biāo)上監(jiān)測(cè)設(shè)備檢測(cè)到的環(huán)境關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)，主要包括水文監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、氣象監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、海洋監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、航運(yùn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

2.航標(biāo)大數(shù)據(jù)平臺(tái)的建立

大數(shù)據(jù)是一個(gè)綜合性的概念，包含了技術(shù)和應(yīng)用大數(shù)據(jù)兩個(gè)層面。技術(shù)大數(shù)據(jù)使得數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和計(jì)算效率大為提高，應(yīng)用大數(shù)據(jù)的最大意義就是獲得更多的收益?？梢?，技術(shù)是基礎(chǔ)，應(yīng)用才是目的。為將分散的、未過濾的、從未匯聚且未發(fā)生反應(yīng)的大數(shù)據(jù)應(yīng)用好，必須在技術(shù)上首先建立一個(gè)較好的大數(shù)據(jù)架構(gòu)。

大數(shù)據(jù)平臺(tái)的建設(shè)充分考慮現(xiàn)有信息化資源、設(shè)備和數(shù)據(jù)，才能具備較好的基礎(chǔ)和持續(xù)的生命力。通過了解我們發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的航標(biāo)數(shù)據(jù)庫都為傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫架構(gòu)，數(shù)據(jù)倉庫的數(shù)據(jù)處理流程與業(yè)務(wù)保持緊密關(guān)聯(lián)、整個(gè)數(shù)據(jù)加工流程為最終應(yīng)用服務(wù)。為保證航標(biāo)到時(shí)平臺(tái)與現(xiàn)有航保信息化資源相匹配，結(jié)合航保目前的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的水平及現(xiàn)狀，我們認(rèn)為可選用Hadoop平臺(tái)作為航標(biāo)大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)平臺(tái)，Hadoop平臺(tái)提供了海量數(shù)據(jù)的分布式存儲(chǔ)與處理的架構(gòu)，基于服務(wù)器本地的計(jì)算與存儲(chǔ)資源，Hadoop集群可以擴(kuò)展到上千臺(tái)服務(wù)器。同時(shí)，Hadoop在設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮了硬件設(shè)備的不可靠因素，在軟件層面提供數(shù)據(jù)和計(jì)算的高可靠保證。Hadoop平臺(tái)這些優(yōu)勢(shì)正適合在目前的航保信息化資源上搭建航標(biāo)大數(shù)據(jù)平臺(tái)（詳見圖2）。

航標(biāo)大數(shù)據(jù)平臺(tái)各構(gòu)件具體功能如下：

①數(shù)據(jù)采集（ETL）：負(fù)責(zé)源數(shù)據(jù)的采集、清洗、轉(zhuǎn)換和加載，把原始數(shù)據(jù)加載到Hadoop平臺(tái)，把加工后的數(shù)據(jù)加載分布式數(shù)據(jù)庫和主數(shù)據(jù)倉庫。

②Hadoop平臺(tái)：負(fù)責(zé)存儲(chǔ)海量的運(yùn)維管理數(shù)據(jù)，提供并行的計(jì)算和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和處理能力，實(shí)現(xiàn)底成本的存儲(chǔ)和低時(shí)延、高并發(fā)的查詢能力。

③分布式數(shù)據(jù)庫：存儲(chǔ)加工、關(guān)聯(lián)、匯總后的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、并提供分布式計(jì)算、支撐數(shù)據(jù)深度分析和數(shù)據(jù)挖掘能力，向主數(shù)據(jù)倉庫輸出KPI和高度匯總數(shù)據(jù)。

④主數(shù)據(jù)倉庫：存儲(chǔ)指標(biāo)數(shù)據(jù)、KPI數(shù)據(jù)和高度匯總數(shù)據(jù)。

⑤數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)：將核心模型通過改造融入到現(xiàn)有主數(shù)據(jù)倉庫的核心模型中，將主數(shù)據(jù)倉庫中的歷史數(shù)據(jù)和清單數(shù)據(jù)遷移到低成本分布式數(shù)據(jù)庫。

⑥數(shù)據(jù)服務(wù)：大數(shù)據(jù)平臺(tái)的架構(gòu)將數(shù)據(jù)分層管理，在各層提供數(shù)據(jù)開放接口，或建立ESB總線，根據(jù)應(yīng)用需要，將數(shù)據(jù)服務(wù)注冊(cè)到ESB總線上供調(diào)用。

圖2　 航標(biāo)“大數(shù)據(jù)”平臺(tái)

3.航標(biāo)大數(shù)據(jù)的應(yīng)用

航標(biāo)大數(shù)據(jù)平臺(tái)就是要將零散的、分布于各類航標(biāo)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通過大數(shù)據(jù)工具提取并清洗后進(jìn)行分布式儲(chǔ)存，在大數(shù)據(jù)平臺(tái)上通過數(shù)據(jù)間的相互協(xié)同應(yīng)用，發(fā)揮數(shù)據(jù)的最大效益，解決傳統(tǒng)方式不能解決的業(yè)務(wù)問題，粗略的統(tǒng)計(jì)，航標(biāo)大數(shù)據(jù)可進(jìn)行如下方面的應(yīng)用。

3.1建立航標(biāo)維護(hù)保養(yǎng)大數(shù)據(jù)分析機(jī)制

航標(biāo)的維護(hù)保養(yǎng)是航標(biāo)管理最為重要的環(huán)節(jié)，通過航標(biāo)大數(shù)據(jù)的應(yīng)用，我們可以對(duì)航標(biāo)設(shè)備使用數(shù)據(jù)、維護(hù)保養(yǎng)數(shù)據(jù)、狀態(tài)檢測(cè)數(shù)據(jù)、外部協(xié)同數(shù)據(jù)相關(guān)要素進(jìn)行抽取、篩選、組合，將傳統(tǒng)管理經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)換成科學(xué)的大數(shù)據(jù)算法。通過大數(shù)據(jù)計(jì)算形成對(duì)每座航標(biāo)維護(hù)保養(yǎng)有實(shí)際指導(dǎo)意義的數(shù)據(jù)分析指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)對(duì)航標(biāo)維護(hù)保養(yǎng)智能管理，改變現(xiàn)有片區(qū)化、集群化進(jìn)行航標(biāo)維護(hù)管理，讓航標(biāo)維護(hù)保養(yǎng)可步入精確化、特定型的維護(hù)管理方式，維護(hù)保養(yǎng)周期大幅度拉長，維護(hù)保養(yǎng)成本將大幅度降低。

3.2建立航標(biāo)設(shè)備質(zhì)量評(píng)估大數(shù)據(jù)分析機(jī)制

目前，各航標(biāo)管理部門對(duì)航標(biāo)產(chǎn)品品質(zhì)的把控一般是使用人員根據(jù)日常維護(hù)管理經(jīng)驗(yàn)對(duì)航標(biāo)設(shè)備的品質(zhì)進(jìn)行評(píng)定，存在不客觀性。航標(biāo)設(shè)備質(zhì)量最主要的表象就是航標(biāo)效能的穩(wěn)定性，產(chǎn)品品質(zhì)越好，故障率越低，航標(biāo)效能越穩(wěn)定。通過大數(shù)據(jù)的應(yīng)用，我們可以提取航標(biāo)數(shù)據(jù)中的航標(biāo)故障信息，通過對(duì)不同品牌航標(biāo)設(shè)備的故障類型、故障發(fā)生頻次、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)穩(wěn)定性等系列與航標(biāo)設(shè)備質(zhì)量有關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、比對(duì)分析，采用特定大數(shù)據(jù)算法，形成航標(biāo)產(chǎn)品比對(duì)機(jī)制，對(duì)各類航標(biāo)產(chǎn)品的質(zhì)量進(jìn)行科學(xué)評(píng)定，為航標(biāo)設(shè)備采購提供詳實(shí)的決策依據(jù)。

3.3建立航標(biāo)效能大數(shù)據(jù)評(píng)估機(jī)制

各類航標(biāo)效能評(píng)估主要方法是在專家咨詢的基礎(chǔ)上，將影響航行安全條件的各因素層次化，通過專家評(píng)分后，運(yùn)用模糊綜合評(píng)判方法得到最終的評(píng)判結(jié)果。模糊綜合評(píng)判方法應(yīng)用導(dǎo)致最后的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)論往往籠統(tǒng)的，針對(duì)性不強(qiáng)。通過大數(shù)據(jù)的應(yīng)用，可以最大程度地調(diào)取與航標(biāo)效能因素有關(guān)的各類數(shù)據(jù)，采用建立特定的數(shù)據(jù)模型，對(duì)航標(biāo)系統(tǒng)的配布狀況、運(yùn)行效率以及服務(wù)水平通過數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)、對(duì)比進(jìn)行定量分析，有針對(duì)性地找出航標(biāo)系統(tǒng)存在的風(fēng)險(xiǎn)因素以及性能指標(biāo)的缺陷，通過數(shù)據(jù)分析結(jié)果給出最為合理的改進(jìn)措施，提高航標(biāo)的技術(shù)水平和可靠性。

3.4建立航標(biāo)應(yīng)急反應(yīng)大數(shù)據(jù)決策機(jī)制

航標(biāo)應(yīng)急反應(yīng)業(yè)務(wù)是針對(duì)突發(fā)性航標(biāo)故障進(jìn)行的航標(biāo)應(yīng)急搶修工作，需要航標(biāo)管理者根據(jù)突發(fā)故障的類型人為組織資源，船艇、設(shè)備、人員狀態(tài)的不確定性會(huì)無形中影響應(yīng)急反應(yīng)的執(zhí)行效率。通過大數(shù)據(jù)的應(yīng)用，可依據(jù)應(yīng)急反應(yīng)預(yù)案建立應(yīng)急反應(yīng)大數(shù)據(jù)模型，在應(yīng)急反應(yīng)發(fā)生時(shí)由系統(tǒng)根據(jù)應(yīng)急反應(yīng)類型去提取與應(yīng)急反應(yīng)相關(guān)的數(shù)據(jù)，有針對(duì)性地匹配最佳的應(yīng)急反應(yīng)方案，選取與該應(yīng)急事件所在環(huán)境最匹配的資源，各項(xiàng)子任務(wù)精確推送到執(zhí)行者的終端，所有執(zhí)行者按照指令迅速開展工作，應(yīng)急反應(yīng)全程實(shí)現(xiàn)科學(xué)決策、精確調(diào)度、自動(dòng)推動(dòng)、精準(zhǔn)執(zhí)行。

“航標(biāo)大數(shù)據(jù)”是在全球各行各業(yè)開展大數(shù)據(jù)應(yīng)用的背景下依據(jù)航標(biāo)管理及服務(wù)的需求提出的行業(yè)數(shù)據(jù)應(yīng)用概念。筆者希望通過此文促進(jìn)航標(biāo)管理層重視大數(shù)據(jù)的應(yīng)用，通過航標(biāo)大數(shù)據(jù)機(jī)制的建立，帶動(dòng)航標(biāo)管理及服務(wù)技術(shù)的進(jìn)步。