蝦子梁控制河段通行控制信號輔助揭示系統(tǒng)研究

長江萬州航道處 江學偉

蝦子梁控制河段通行控制信號輔助揭示系統(tǒng)研究

長江萬州航道處 江學偉

通行信號臺是長江上游控制河段船舶通行安全的重要保障，隨著長江航運業(yè)的快速發(fā)展，船舶數(shù)量急劇增大，船舶快速化、大型化趨勢日益明顯，控制河段航道安全保障能力也面臨更高的要求。論文以蝦子梁控制河段為研究對象，綜合利用現(xiàn)代化技術手段，開展通行控制信號輔助揭示系統(tǒng)的研究工作，有效提高工作效率和指揮水平，確?？刂坪佣魏降腊踩珪惩ā?/p>

控制河段；通行指揮；輔助揭示

1 引言

三峽水庫175m蓄水之后，長江蘭家沱至涪陵有通行控制河段9個，通行信號臺18個。在傳統(tǒng)的通行指揮過程中，上、下水船舶的船位信息主要依靠信號員通過人工瞭望和 VHF 電話聯(lián)系等方式獲取，由于缺乏有效的技術手段，信號員難以主動掌握船舶的準確位置，造成通行指揮較為被動，導致指揮的準確性較差，人為地降低了船舶通行效率[1]。按照“上水等下水”的通行原則，如下水船舶提前虛報船位，可能會致使本該正常航行的上水船舶長時間等待，人為地降低了控制河段的通航效率；如上水船舶提前虛報船位，可能會致使上水船舶放行后，未能及時進入控制河段，當下水船舶到達上控制斷面，受水流作用無法穩(wěn)船導致其必須調頭等候，由于控制河段航道條件有限，調頭作業(yè)極易引發(fā)船舶交通事故，控制河段的通航安全將難以保證。

論文以蝦子梁控制河段為研究對象，通過綜合利用AIS、視頻監(jiān)控等技術手段，研究通行控制信號輔助揭示系統(tǒng)，為信號臺工作人員開展通行指揮提供信息化工作環(huán)境。

2 蝦子梁控制河段簡介

蝦子梁控制河段位于長江巴南航道處轄區(qū)魚洞水道（長江上游690.1km-691.0km），是一個平面形態(tài)呈約70°的“U”形急彎河段，如圖1所示，蝦子梁礁石立臥于江心河漕。汛期，該河段水流流態(tài)紊亂，泡漩洶涌，通航條件相當惡劣，為安全航行，當魚洞水銀口水位6m以上時，船舶在魚洞信號臺信號員的指揮下單向通過該河段。

圖1 蝦子梁控制河段示意圖

3 系統(tǒng)功能

系統(tǒng)主要面向信號臺信號員，基于電子航道圖掌握準確的船舶基本信息以及船舶位置、船向、船速等動態(tài)信息，對船舶駛入預定范圍發(fā)出預警提示，輔助信號員科學、精確、方便地對控制河段內的通行船舶進行指揮控制，提高控制河段通行安全[2,3]。

系統(tǒng)功能包括控制河段船舶動態(tài)監(jiān)控、通行信號揭示預警、信號員工作記錄管理等3個功能模塊。

系統(tǒng)的功能框架如圖2所示：

圖2 控制河段通行指揮系統(tǒng)功能框架圖

3.1 控制河段船舶動態(tài)監(jiān)控

控制河段船舶動態(tài)監(jiān)控通過AIS、視頻等監(jiān)控方式[4,5]，實時獲取控制河段通行船舶動態(tài)信息，并基于GIS平臺展現(xiàn)給信號員，為信號員進行通行控制提供科學支撐。船舶動態(tài)監(jiān)控主要實現(xiàn)以下功能：

（1）當有船舶進入上下指揮斷面時，系統(tǒng)自動提示報警，并根據(jù)通行指揮原則揭示信號；

（2）對尚未進入上指揮斷面的船舶誤報船位進行監(jiān)管；（3）結合電子航道圖，實現(xiàn)控制河段通行指揮多級監(jiān)管。船舶監(jiān)控手段主要包括AIS、視頻兩種，分別如下：（1）AIS監(jiān)控

系統(tǒng)從長江海事局信息中心獲取控制河段轄區(qū)范圍內已安裝AIS船臺的通行船舶的AIS信號，并將船舶動態(tài)位置在GIS平臺實時顯示出來，包括工作船舶位置、運動矢量及其經緯度、船艏向、航速等，方便信號員進行科學判斷和指揮。

（2）視頻監(jiān)控

由于長江仍有部分船舶尚未安裝AIS終端，通行指揮視頻監(jiān)控是控制河段監(jiān)控的重要補充，信號員通過在控制河段關鍵位置架設的攝像頭來直觀獲取河段重要位置的實時圖像信息。

3.2 通行信號揭示預警

信號員可根據(jù)控制河段具體情況預設規(guī)則，當船舶動態(tài)監(jiān)控模塊監(jiān)測到船舶駛入預定范圍（上下指揮斷面）時即自動向信號員發(fā)出預警提示，并根據(jù)預設規(guī)則自動生成信號揭示指令，信號員可參考信號揭示指令進行信號揭示操作。

系統(tǒng)實現(xiàn)對尚未進入上指揮斷面的船舶誤報船位的行為進行重點監(jiān)管，通過AIS和視頻監(jiān)控，可以跟蹤目標船舶的位置和動態(tài)，一定程度上減少因船舶誤報船位導致通行信號揭示不準確的情況發(fā)生。

3.3 信號員工作記錄管理

系統(tǒng)可自動保存工作日志，記錄信號員使用系統(tǒng)的所有操作過程，便于對信號員通行指揮情況進行監(jiān)督管理。工作日志包括信號揭示時間、信號揭示內容、信號員、記錄時間、水位、船名、拖駁數(shù)、上下水、到達特定位置的時間等。

4 系統(tǒng)結構

根據(jù)功能需求，通行控制信號輔助揭示系統(tǒng)需監(jiān)視到控制河段上下鳴笛標外1km范圍內的船舶動態(tài)。本系統(tǒng)主要通過視頻監(jiān)控技術來主動獲取水域船舶動態(tài)信號，同時為了有效掌握水域船舶的相關信息，本系統(tǒng)采用AIS系統(tǒng)作為船舶動態(tài)監(jiān)視的信息補充。通過自建視頻監(jiān)控系統(tǒng)、獲取AIS數(shù)據(jù)等方式實現(xiàn)對擬進入控制河段的船舶進行動態(tài)監(jiān)控，直觀形象了解控制河段現(xiàn)場情況，為通行信號的輔助揭示提供前端數(shù)據(jù)支撐。

通行控制信號輔助揭示系統(tǒng)終端主要包括視頻監(jiān)控終端、用于存儲數(shù)據(jù)和部署應用系統(tǒng)的通行控制服務器、PC工作站。系統(tǒng)采集AIS、視頻等各類監(jiān)控信號并數(shù)字化處理后，傳輸至各控制臺進行統(tǒng)一處理和轉發(fā)。系統(tǒng)結構如圖3所示，各部分的功能和構成如下：

圖3 控制河段系統(tǒng)結構圖

（1）視頻監(jiān)控系統(tǒng)

視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要包括一體化攝像機、避雷設備、電源設備、控制設備等。攝像機采用適用于水上船舶監(jiān)控的一體化可見光、熱成像、云臺控制設備的IP網絡攝像機組合。避雷設備主要有網絡避雷器、電源避雷器、信號避雷器以及接地裝置，電源應配備穩(wěn)定的市電供應并提供24小時應急后備電源及雙路保護。

（2）通行控制服務器

PC服務器主要功能是接收船舶的AIS信號和視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)以及運行控制河段通行指揮子系統(tǒng)。

（3）PC終端

PC終端主要功能是為預告臺接收船舶的AIS信號和視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)，以及各個信號臺訪問控制河段通行指揮子系統(tǒng)。

5 功能實現(xiàn)

5.1 控制河段船舶動態(tài)監(jiān)控

系統(tǒng)通過視頻監(jiān)控系統(tǒng)可實時直觀掌握船舶當前位置，如圖4所示。通過AIS等信息實時監(jiān)控控制河段及附近水域內所有AIS船舶位置，并在電子地圖上顯示，使信號員準確、直觀掌握船舶的動態(tài)信息，如圖5所示。

圖4 基于視頻監(jiān)控的控制河段船舶動態(tài)監(jiān)控界面

圖5 基于A I S信息的控制河段船舶動態(tài)監(jiān)控界面

5.2 通行信號揭示預警

當系統(tǒng)監(jiān)測到船舶駛入控制河段水域時，將自動向發(fā)出預警提示，并根據(jù)預設的通行控制規(guī)則自動生成建議揭示信號指令，信號員可參考信號揭示指令進行信號揭示，如圖6所示。

圖6 通行信號揭示預警界面

5.3 信號員工作記錄管理

系統(tǒng)自動記錄信號臺所有的操作記錄，以有效便規(guī)范信號員的工作行為。記錄主要包括船舶名稱、航向、信號揭示時間、船舶進出槽時間和通過控制河段時間等，如圖7所示。

圖7 信號員工作記錄管理界面

6 結論

論文針對控制河段通行指揮存在的一些問題，從航道業(yè)務需求出發(fā)，對蝦子梁控制河段通行控制信號輔助揭示系統(tǒng)進行了研究和開發(fā)，有效提高了控制河段指揮的可視化和信息化水平，提高控制河段通行效率，減輕指揮人員負擔，切實保障航道運輸?shù)陌踩c暢通。

[1]王德軍．控制河段可視化輔助指揮系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[D]．重慶大學,2013．

[2]重慶大學．控制河段船舶通行智能輔助指揮系統(tǒng)及指揮方法[P]．中國發(fā)明專利CN102236974A,2011,11,09．

[3]畢方全．信號臺信號自動揭示與船舶通行智能輔助指揮系統(tǒng)技術研究[J]．信息科技,2011,46(2)：225-226．

[4]靳智,梁山,曹芳平．基于AIS的長江控制河段船舶視覺伺服跟蹤研究[J]．計算機應用,2011,31(12)：3414-3417．

[5]李勇,周品,譚建軍．基于AIS與GIS的船舶監(jiān)控管理系統(tǒng)研究[J]．微計算機信息,2007,23(16)：250-252．

江學偉（1970—），男，重慶人，大學本科，現(xiàn)供職于長江萬州航道處航道科，助理工程師，主要從事航道、航標管理工作。