一套基于信息采集和分析的通航管理平臺(tái)的設(shè)計(jì)與研究

李大卓 盧曉煒

摘 要：為確保航道的暢通和航行安全，基于實(shí)時(shí)的信息采集與數(shù)據(jù)交換的技術(shù)，本文提出一套通航管理平臺(tái)，其通過靈活接口設(shè)計(jì)的軟件，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)航道管理業(yè)務(wù)所要求的外部多種數(shù)據(jù)的接入與關(guān)聯(lián)展現(xiàn)，以及軟件功能、數(shù)據(jù)的外部集成和調(diào)用服務(wù)，該平臺(tái)可應(yīng)用于通航船舶和航道數(shù)據(jù)信息的分析、預(yù)計(jì)和決策支撐。

關(guān)鍵詞：信息采集;通航管理;決策支撐;平臺(tái)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：U665.2? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006—7973（2019）03-0038-03

當(dāng)今社會(huì)已經(jīng)全面進(jìn)入信息時(shí)代，信息技術(shù)和通信技術(shù)迅速而全面地滲入到我們的日常工作和生活之中，也在快速而深刻的改變著全球政治、經(jīng)濟(jì)格局。交通運(yùn)輸部為貫徹國(guó)家信息化發(fā)展戰(zhàn)略，相繼印發(fā)并大力推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”便捷交通促進(jìn)智能交通發(fā)展的實(shí)施方案、《推進(jìn)智慧交通發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃（2017—2020年）》。同時(shí)《交通運(yùn)輸“十三五”發(fā)展規(guī)劃》進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)將繼續(xù)大力推進(jìn)信息化建設(shè)，努力提高交通運(yùn)輸科技信息化水平。目前，隨著我國(guó)航運(yùn)工程迅猛發(fā)展，航道信息化搶抓戰(zhàn)略機(jī)遇，經(jīng)歷了一個(gè)快速發(fā)展階段，為提升航道通航管理與服務(wù)水平注入了強(qiáng)勁動(dòng)力，發(fā)揮了重要作用。

本文所設(shè)計(jì)的通航管理平臺(tái)是整體基于靈活接口設(shè)計(jì)的軟件，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)航道管理業(yè)務(wù)所要求的外部多種數(shù)據(jù)的接入與關(guān)聯(lián)展現(xiàn)，以及軟件功能、數(shù)據(jù)的外部集成和調(diào)用服務(wù)。實(shí)現(xiàn)通航船舶和航道數(shù)據(jù)信息的分析、預(yù)計(jì)和決策支撐。

1 平臺(tái)總體設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)的通航管理平臺(tái)通過實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)采集與交換為綜合分析提供了調(diào)度的信息情報(bào)支持。而平臺(tái)最主要是通過信息化手段確保航道的暢通和航行安全是。同時(shí)，通航管理平臺(tái)綜合分析最核心的要求是綜合，即綜合各種實(shí)時(shí)、準(zhǔn)實(shí)時(shí)信息資源，如航道交通量信息、航道水位信息、航道周邊的天氣信息、航道船舶密度、在航船舶位置信息、航船舶軌跡信息等，通過實(shí)時(shí)分析、預(yù)警、指揮確保航道的正常通行和船舶航行安全。通航管理平臺(tái)總體功能圖如圖1。

通航管理平臺(tái)系統(tǒng)的功能模塊主要包括：

（1）GIS基礎(chǔ)功能：完成GIS基本操作、測(cè)量、圖層上的編輯、標(biāo)繪，自定義區(qū)域、定位便箋和圖層管理等功能。

（2）搜索功能：搜索功能包括了船舶搜索、港口搜索、基于位置的搜索和航標(biāo)搜索等功能。

（3）AIS服務(wù)功能：提供實(shí)時(shí)AIS定位、實(shí)時(shí)AIS過濾、無時(shí)間限制的單船或多船軌跡查詢、軌跡回放、區(qū)域歷史回放和實(shí)時(shí)和歷史交通流量、船舶密度等統(tǒng)計(jì)分析功能。

（4）氣象服務(wù)功能：提供風(fēng)場(chǎng)、流場(chǎng)、天氣預(yù)報(bào)、衛(wèi)星云圖等多種氣象服務(wù)。

（5）輔助功能：主要包括船舶檔案、港口名錄、港口船舶動(dòng)態(tài)、船舶計(jì)劃、公告及滯留信息顯示查詢等功能。

（6）監(jiān)管功能：面向監(jiān)管提供旅游船艇管理、施工船舶管理、搜救力量管理、溢油應(yīng)急力量管理等功能，同時(shí)提供靈活的船隊(duì)管理和事件預(yù)警體系，實(shí)現(xiàn)智能化、自動(dòng)化的監(jiān)管目標(biāo)。

（7）系統(tǒng)管理功能：通過用戶管理和角色權(quán)限管理實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的權(quán)限分級(jí)和靈活配置，通過運(yùn)行監(jiān)控服務(wù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的自動(dòng)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)7*24無人值守服務(wù);同時(shí)為系統(tǒng)用戶提供豐富的使用設(shè)置，提升用戶體驗(yàn)。

2 分系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本文所設(shè)計(jì)平臺(tái)的子系統(tǒng)主要包括船舶監(jiān)控、重點(diǎn)區(qū)域監(jiān)控、船舶分組管理、軌跡回放、AIS信息播發(fā)、視頻監(jiān)控、航道信息圖和統(tǒng)計(jì)分析等功能模塊。其功能架構(gòu)圖如圖2所示。

2.1船舶監(jiān)控

船舶監(jiān)控實(shí)現(xiàn)所有船舶在電子航道信息圖上的統(tǒng)一展示，并且實(shí)現(xiàn)選擇展示功能，用戶可以根據(jù)自身需求，使得電子地圖平臺(tái)只顯示指定類型的所有船舶。

船舶監(jiān)控實(shí)現(xiàn)的主要功能包括AIS信息顯示、船舶的統(tǒng)一展示、船舶的選擇展示和目的船舶的詳情展示。其總體架構(gòu)圖如下圖3所示。

2.2重點(diǎn)區(qū)域監(jiān)控

主要是對(duì)指定的重點(diǎn)區(qū)域內(nèi)駛?cè)牖蝰偝龅拇斑M(jìn)行監(jiān)控，并且向管理者發(fā)送報(bào)警信息;重點(diǎn)區(qū)域監(jiān)控主要功能分為重點(diǎn)區(qū)域管理、報(bào)警規(guī)則管理和報(bào)警信息管理。其功能架構(gòu)圖如下圖4所示。

圖4? 重點(diǎn)區(qū)域監(jiān)控總體架構(gòu)

2.3 船舶分組管理

船舶分組管理主要是將需要監(jiān)控的船舶進(jìn)行組隊(duì)，并對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和集中管理。船舶分組管理可以對(duì)船舶分組內(nèi)的船舶進(jìn)行開始跟蹤，顯示其監(jiān)控信息并且能對(duì)監(jiān)控信息進(jìn)行處理;系統(tǒng)自動(dòng)將每個(gè)用戶管理的船隊(duì)突出顯示在任意比例尺電子地圖上。

2.4軌跡回放

軌跡回放主要是用于顯示船舶在指定歷史時(shí)間段內(nèi)的AIS和VTS位置軌跡回放。軌跡回放包括指定船舶的軌跡回放和指定區(qū)域內(nèi)的船舶軌跡回放兩部分。其功能架構(gòu)圖如下圖6所示。

2.5 AIS信息播發(fā)

AIS信息播發(fā)主要是將水文信息進(jìn)行廣播和短信息發(fā)送給指定船舶;AIS信息播發(fā)分為信息播發(fā)和短消息發(fā)送兩個(gè)功能模塊，其功能架構(gòu)圖如下圖7所示。

信息播發(fā)主要是將水文氣象信息和潮位信息發(fā)播出去，尤其是惡劣天氣的時(shí)候，能夠起到水文預(yù)警的功能，具體播發(fā)的方式主要分為：默認(rèn)轄區(qū)，所有船臺(tái)，指定區(qū)域，指定船只。

2.6 視頻監(jiān)控

視頻監(jiān)控主要是將岸基、船載、無人機(jī)視頻信息接入到系統(tǒng)，并且在航道信息圖上顯示各個(gè)視頻采集站點(diǎn)的位置。視頻監(jiān)控主要功能包括CCTV視頻采集管理、CCTV視頻檔案管理、CCTV視頻與AIS聯(lián)動(dòng)跟蹤監(jiān)控，其功能架構(gòu)圖如下所示：

2.7 航道信息圖

（1）航道信息圖管理。航道信息圖管理包括電子地圖圖幅管理和電子地圖更新管理，加強(qiáng)管理人員對(duì)電子地圖的掌控能力，保證電子地圖的有效性。

（2）地圖漫游。地圖漫游主要是讓用戶可以對(duì)電子地圖拖動(dòng)等操作，查看不同位置和不同地圖比例的電子地圖。包括拖動(dòng)漫游、中心點(diǎn)漫游、全域漫游等功能。

（3）區(qū)域定位。區(qū)域定位主要是通過輸入坐標(biāo)定位指定的區(qū)域，同時(shí)在地圖上顯示出來，包括區(qū)域查詢和地圖顯示兩個(gè)功能。

（4）圖層控制。圖層控制主要是對(duì)地圖上的各個(gè)圖層進(jìn)行疊加顯示控制，圖層的顯示可按照需求設(shè)置，包括單一圖層控制和多個(gè)圖層控制。

2.8 統(tǒng)計(jì)分析

（1）AIS密度統(tǒng)計(jì)。當(dāng)?shù)貓D縮放級(jí)別較低時(shí)，按照固定分辨率將地圖可視范圍劃分為若干個(gè)矩形的統(tǒng)計(jì)區(qū)塊，在統(tǒng)計(jì)區(qū)域內(nèi)直接以數(shù)字方式顯示實(shí)時(shí)AIS船舶數(shù)量統(tǒng)計(jì)。實(shí)時(shí)船舶數(shù)量越多、交通越密集的統(tǒng)計(jì)區(qū)塊，在地圖上顯示的背景顏色越深。這樣的方式，便于用戶實(shí)時(shí)掌握船舶交通流量。效果圖如下圖9所示。

點(diǎn)擊統(tǒng)計(jì)區(qū)塊，則可逐級(jí)放大地圖，并重新根據(jù)當(dāng)前地圖范圍劃分統(tǒng)計(jì)區(qū)域，地圖級(jí)別越高，統(tǒng)計(jì)范圍越精確。

（2）區(qū)域交通流分析。查看區(qū)域內(nèi)，任意一個(gè)歷史時(shí)刻的船舶列表、船舶流量趨勢(shì)分析以及船舶的分布情況。

（3）進(jìn)出港統(tǒng)計(jì)分析。自動(dòng)統(tǒng)計(jì)港口當(dāng)前預(yù)計(jì)到港、錨泊、系泊和離港船舶的數(shù)量，并可查看詳細(xì)的船舶列表。通過點(diǎn)擊船舶列表項(xiàng)，則可在地圖上定位當(dāng)前船舶的實(shí)時(shí)位置，查看船舶實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)和詳細(xì)信息。

（4）統(tǒng)計(jì)報(bào)告生成。根據(jù)用戶選擇的事件范圍對(duì)指定船舶的歷史航行動(dòng)態(tài)進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)船舶歷史掛靠港口（port call）的自動(dòng)計(jì)算，同時(shí)以航行時(shí)間、航行速度與距離為口徑，分別進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析。這些統(tǒng)計(jì)在航運(yùn)合同糾紛中應(yīng)用廣泛。

3 結(jié)語

隨著科技和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，信息化對(duì)航道和現(xiàn)代物流業(yè)的推動(dòng)效果越發(fā)明顯，信息技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代航道發(fā)展的重要技術(shù)支撐。通過航道信息化建設(shè)，將整合航道資源、優(yōu)化管理流程、提高航道管理效率;促進(jìn)航道管理現(xiàn)代化，使航道管理的能力得到提高;保障航道安全生產(chǎn);同時(shí)也是實(shí)施動(dòng)態(tài)管理、提高航道保障能力的現(xiàn)實(shí)要求。