基于互聯(lián)網(wǎng)+的長(zhǎng)江上游控制河段信號(hào)臺(tái)管理系統(tǒng)研發(fā)

段原昌+鐘麗+商勇

摘 要：本文分析了當(dāng)前長(zhǎng)江山區(qū)航道控制河段信號(hào)臺(tái)服務(wù)不足，結(jié)合長(zhǎng)江電子航道圖，設(shè)計(jì)了信號(hào)臺(tái)管理系統(tǒng)的架構(gòu)與功能模塊，并基于聯(lián)通3G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)研發(fā)了B/S架構(gòu)的信號(hào)臺(tái)綜合管理系統(tǒng)。經(jīng)應(yīng)用測(cè)試表明，本系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)多信號(hào)臺(tái)協(xié)同管理。

關(guān)鍵詞：互聯(lián)網(wǎng)+；長(zhǎng)江山區(qū)航道；信號(hào)臺(tái)；信息管理系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：U675.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006—7973（2017）03-0044-04

目前控制河段所設(shè)信號(hào)臺(tái)的傳統(tǒng)指揮辦法主要依靠人工瞭望、VHF電話聯(lián)系等方式獲取上下水船舶船位信息，憑借信號(hào)員業(yè)務(wù)水平和經(jīng)驗(yàn)來(lái)揭示通行信號(hào)。由于信號(hào)員難以直觀掌握船舶準(zhǔn)確位置，造成通行指揮比較被動(dòng)，指揮的準(zhǔn)確性較差、效率較低，使得人為降低了控制河段的通航效率，易導(dǎo)致船舶滯航；而且上水船舶存在虛報(bào)船位的現(xiàn)象，易造成指揮的失當(dāng)，引發(fā)船舶交通安全事故。因此，為了解決上述存在的問(wèn)題，控制河段交通智能化技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生并得到廣泛的關(guān)注。文獻(xiàn)在長(zhǎng)江干線上游航道針對(duì)控制河段傳統(tǒng)指揮方式的不足，開展了控制河段智能指揮系統(tǒng)的系列研究應(yīng)用，依托長(zhǎng)江電子航道圖3.0版在部分單控制河段已實(shí)現(xiàn)智能指揮和自動(dòng)揭示，大幅提高了控制河段信號(hào)臺(tái)通行指揮效率和水平，增強(qiáng)控制河段的主動(dòng)監(jiān)控能力。然而，在船舶的大型化趨勢(shì)及船舶通航密度增大情況下，多控制河段的通行指揮難度和控制河段信號(hào)臺(tái)通航協(xié)同保障難度日益增大，控制河段航道通過(guò)能力還有待進(jìn)一步提升。

本文首先闡述了目前長(zhǎng)江山區(qū)航道控制河段信號(hào)臺(tái)管理模式，分析當(dāng)前信號(hào)臺(tái)服務(wù)管理不足，然后提出系統(tǒng)框架以及涉及的關(guān)鍵技術(shù)，最后通過(guò)結(jié)合長(zhǎng)江電子航道圖，研發(fā)長(zhǎng)江上游控制河段信號(hào)臺(tái)綜合管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了互聯(lián)網(wǎng)+長(zhǎng)江上游控制河段信號(hào)臺(tái)綜合管理新模式，提升長(zhǎng)江山區(qū)航道服務(wù)水平。

1 控制河段航道工作管理模式

長(zhǎng)江航道局轄區(qū)控制河段管理模式為三級(jí)管理層級(jí)：各信號(hào)臺(tái)以所屬控制河段為單位，歸對(duì)應(yīng)轄區(qū)航道管理處管理，各航道管理處統(tǒng)一由長(zhǎng)江轄區(qū)航道局機(jī)關(guān)管理。其中控制河段內(nèi)信號(hào)臺(tái)主要包括通行指揮臺(tái)、控制臺(tái)和預(yù)告臺(tái)三類，不同類別的信號(hào)臺(tái)其職責(zé)不同。

其中通行指揮臺(tái)工作職責(zé)為：①綜合本控制河段各臺(tái)報(bào)告的船舶動(dòng)態(tài)，正確決定應(yīng)懸示的信號(hào)，并及時(shí)懸示；②負(fù)責(zé)整理本控制河段不同水位期各類船舶通過(guò)控制河段的時(shí)間資料；③負(fù)責(zé)對(duì)本控制河段各臺(tái)值班情況進(jìn)行督促、檢查和指導(dǎo)；對(duì)通行指揮質(zhì)量負(fù)責(zé)考核、統(tǒng)計(jì)和上報(bào)；④負(fù)責(zé)對(duì)本通行控制河段內(nèi)發(fā)生的船舶交通事故、違章、通行指揮事故情況的收集、資料整理及原因分析，并及時(shí)報(bào)告航道管理處；⑤負(fù)責(zé)監(jiān)視本臺(tái)視界內(nèi)航標(biāo)的維護(hù)狀態(tài)，如有異常及時(shí)通知航道管理處。負(fù)責(zé)在緊急狀態(tài)時(shí)確定控制河段的禁航與解除禁航，并在第一時(shí)間內(nèi)報(bào)告航道管理處；⑥正確填寫各項(xiàng)工作記錄；⑦完成通行信號(hào)臺(tái)其他各項(xiàng)工作任務(wù)。

其他（預(yù)告臺(tái)、控制臺(tái)）通行信號(hào)臺(tái)工作職責(zé)為：①準(zhǔn)確、及時(shí)地將觀察到的船舶、小機(jī)船動(dòng)態(tài)報(bào)告指揮臺(tái)，并可根據(jù)通行指揮的有關(guān)技術(shù)規(guī)定向指揮臺(tái)提出建議，但必須執(zhí)行指揮臺(tái)的決定，并及時(shí)懸示信號(hào)；②負(fù)責(zé)監(jiān)視本臺(tái)視界內(nèi)的航標(biāo)的維護(hù)狀態(tài)，如有異常應(yīng)及時(shí)通知指揮臺(tái)（或航道管理處）；③協(xié)助指揮臺(tái)對(duì)本通行控制河段內(nèi)發(fā)生的船舶交通事故、違章、通行指揮事故的情況收集、資料整理及原因分析；④正確填寫各項(xiàng)工作記錄；⑤完成其他各項(xiàng)工作任務(wù)。

盡管長(zhǎng)江上游控制河段信號(hào)臺(tái)信息化技術(shù)有了一定進(jìn)展，但是多信號(hào)臺(tái)信息管理以及協(xié)作還有待進(jìn)一步改進(jìn)。隨著移動(dòng)通信、高精度位置服務(wù)、地理信息、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等現(xiàn)代化信息科學(xué)技術(shù)不斷涌現(xiàn)，“互聯(lián)網(wǎng)+”的理念日益深入人心，已經(jīng)延伸到我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的各個(gè)領(lǐng)域。因此結(jié)合移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、電子航道圖開發(fā)制河段信號(hào)臺(tái)綜合管理系統(tǒng)，在技術(shù)上具有可行性。該系統(tǒng)的研發(fā)，一方面實(shí)現(xiàn)各信號(hào)臺(tái)的統(tǒng)一科學(xué)管理，改變傳統(tǒng)人工填報(bào)管理模式；另一方面預(yù)留接入船舶數(shù)據(jù)多源采集信息接口，以便接入控制河段航道通過(guò)能力提升技術(shù)成果。

2 關(guān)鍵技術(shù)

2.1 通信網(wǎng)絡(luò)選擇

選擇合理的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)是實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)+信號(hào)臺(tái)綜合管理的基礎(chǔ)條件。通過(guò)實(shí)地測(cè)試，本文得到長(zhǎng)江上游山區(qū)航道3G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋情況如下：

上游里程數(shù)47-1045公里，共計(jì)999公里范圍。中國(guó)電信公司有611公里信號(hào)覆蓋強(qiáng)，占到61.16%；105公里信號(hào)覆蓋中，占比10.51%；113公里信號(hào)覆蓋弱，占比11.31%；179公里信號(hào)覆蓋情況不明或無(wú)覆蓋，占比17.02%。中國(guó)電信公司在上游的整體覆蓋率為82.98%。中國(guó)聯(lián)通公司有713公里信號(hào)覆蓋強(qiáng)，占到71.37%；124公里信號(hào)覆蓋中，占比12.41%；57公里信號(hào)覆蓋弱，占比5.71%；97公里信號(hào)覆蓋情況不明或無(wú)覆蓋，占比9.71%；8公里未測(cè)量，占比0.8%。中國(guó)聯(lián)通公司在上游地區(qū)整體信號(hào)覆蓋率為89.49%。因此，本文選用中國(guó)聯(lián)通公司3G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)作為信息臺(tái)信息傳輸網(wǎng)絡(luò)。

2.2 電子航道圖

電子航道圖是長(zhǎng)江航道局利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、地理信息技術(shù)將長(zhǎng)江航道地物要素按照國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的、有利于充分利用長(zhǎng)江干線航道資源的專題數(shù)字地圖。其中長(zhǎng)江電子航道圖（V3.0）系統(tǒng)為船舶用戶提供了AIS信號(hào)接入、GPS信號(hào)接入和測(cè)深儀信號(hào)接入，并且具有本船信息顯示、航道圖顯示查詢、航道圖更新、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)檢索、計(jì)劃維護(hù)水深顯示、安全航行預(yù)警、航線管理及軌跡回放、虛擬航標(biāo)顯示應(yīng)用、手工標(biāo)繪和日志記錄等功能。因此，本文采用長(zhǎng)江電子航道圖（V3.0）作為系統(tǒng)開發(fā)的可視化平臺(tái)。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)需求

長(zhǎng)江上游控制河段信號(hào)臺(tái)綜合管理系統(tǒng)主要有四方面需求：一是信號(hào)指揮智能化；二是轄區(qū)所有信號(hào)臺(tái)之間、船舶與船舶之間、船舶與信號(hào)臺(tái)之間都能通過(guò)同一平臺(tái)進(jìn)行信息交互和共享；三是建立相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)，能及時(shí)調(diào)用相關(guān)數(shù)據(jù)，并方便進(jìn)行分析處理；四是將控制河段通行指揮信息化系統(tǒng)納入航道處、區(qū)域航道局，長(zhǎng)江航道局三級(jí)數(shù)字化航道管理平臺(tái)，進(jìn)行統(tǒng)一的信息交換與管理。

3.2 系統(tǒng)總體框架

系統(tǒng)圍繞信號(hào)臺(tái)主要工作內(nèi)容進(jìn)行功能設(shè)計(jì)，以信號(hào)臺(tái)的相關(guān)操作記錄和統(tǒng)計(jì)為核心開發(fā)航行管理功能，并配套開發(fā)航道管理、用戶管理和系統(tǒng)管理等非核心功能。系統(tǒng)總體框架如圖1所示。

3.3 主要功能模塊設(shè)計(jì)

3.3.1 航行管理

航行管理為系統(tǒng)核心功能模塊，包括揭示桿記錄管理、航行記錄管理、航行統(tǒng)計(jì)管理三個(gè)子模塊。揭示桿記錄管理目的是在通行信號(hào)指揮工作中，擔(dān)負(fù)指揮任務(wù)的信號(hào)臺(tái)在指揮船舶通行時(shí)，需要正確揭示通行信號(hào)。其內(nèi)容主要包括：上行船舶通航信號(hào)、上行船舶暫停通航信號(hào)（半桿信號(hào)）、下行船舶通航信號(hào)、禁航信號(hào)、通信故障信號(hào)。該模塊可管理揭示桿的相關(guān)信息。航行記錄管理功能設(shè)計(jì)如表1所示：

航行統(tǒng)計(jì)管理功能設(shè)計(jì)如表2所示：

3.3.2 航道管理

航道管理功能模塊為輔助功能模塊，其功能詳細(xì)設(shè)計(jì)下表3所示：

3.3.3 用戶管理

用戶管理功能模塊為輔助功能模塊，其功能詳細(xì)設(shè)計(jì)如表4所示：

3.3.4 系統(tǒng)管理

系統(tǒng)管理功能模塊為輔助功能模塊，主要包括權(quán)限管理、菜單管理、數(shù)據(jù)字典和組織機(jī)構(gòu)管理四大子功能。其中權(quán)限管理功能設(shè)計(jì)如表5所示：

菜單管理功能設(shè)計(jì)如表6所示：

4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

長(zhǎng)江山區(qū)航道局信號(hào)臺(tái)系統(tǒng)，采用基于B/S模式的軟件開發(fā)模式，從而使用戶能夠直接通過(guò)瀏覽器訪問(wèn)該系統(tǒng)，其涉及的范圍廣泛，信息量也較為龐大。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)后的主界面如圖2所示。

其中揭示桿記錄管理界面中，具有揭示桿記錄權(quán)限的用戶可以看到“新增”按鈕如圖3所示，當(dāng)點(diǎn)擊“新增”按鈕，填寫新增信息點(diǎn)擊“保存”后，則新增信息生效。

本系統(tǒng)已在長(zhǎng)江瀘州航道局控制河段信號(hào)臺(tái)管理中得到應(yīng)用，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)了基于互聯(lián)網(wǎng)的多控制河段船舶通行指揮系統(tǒng)協(xié)同管理。通過(guò)該系統(tǒng)監(jiān)控中心可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)臺(tái)遠(yuǎn)程監(jiān)督與管理，極大地提高了控制河段航道服務(wù)能力，降低了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

5 結(jié)束語(yǔ)

“互聯(lián)網(wǎng)+”航道維護(hù)管理服務(wù)，是當(dāng)前航道服務(wù)技術(shù)研究方向。本文分析了當(dāng)前長(zhǎng)江山區(qū)航道控制河段信息臺(tái)服務(wù)不足，提出了基于互聯(lián)網(wǎng)+的長(zhǎng)江上游控制河段信號(hào)臺(tái)綜合管理系統(tǒng)開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的架構(gòu)與功能模塊，研發(fā)了B/S架構(gòu)的信號(hào)臺(tái)綜合管理系統(tǒng)。在實(shí)際應(yīng)用中系統(tǒng)功能均正常穩(wěn)定，可以滿足多信號(hào)臺(tái)協(xié)同管理的應(yīng)用需求。

在未來(lái)研究中，將與長(zhǎng)江AIS管理系統(tǒng)、長(zhǎng)江數(shù)字航道監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)信息共享，更加有效地服務(wù)在航船舶，提高控制河段航道通過(guò)能力。

參考文獻(xiàn)：

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