淺析閩江內(nèi)河航道航標(biāo)現(xiàn)狀及信息化管理

■吳益新 陳紅齊

(福州航標(biāo)處，福州 350001)

1 引言

內(nèi)河水運是流域經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略資源，其具有通過能力大、運輸成本低、能源消耗少、對環(huán)境污染小的優(yōu)勢。閩江作為我省內(nèi)河航運黃金水道，加快閩江內(nèi)河水運發(fā)展，擴大閩江內(nèi)河水路運輸能力，提高水路運輸占綜合運輸體系的比重，是建設(shè)海峽西岸經(jīng)濟區(qū)節(jié)約型交通的有效途徑。因此，提高閩江內(nèi)河航道運輸?shù)馁|(zhì)量以及效率將成為福建打造“海絲核心區(qū)”交通發(fā)展環(huán)節(jié)的一項重要內(nèi)容。

在科學(xué)技術(shù)日新月異的時代，信息化滲透于各行各業(yè)，而閩江內(nèi)河航道航標(biāo)科學(xué)管理與信息化規(guī)劃[1]，是內(nèi)河航道能夠安全運輸?shù)谋ＷC，同時也可以提高航標(biāo)管理部門的工作效率，從而更好的為“海絲核心區(qū)”建設(shè)提供全面的航運服務(wù)保障。

2 航標(biāo)管理現(xiàn)狀分析

2.1 閩江干流福州至南平航道建設(shè)規(guī)模

根據(jù) 《閩江干流福州至南平航道整治工程初步設(shè)計》[2]，閩江干流航道從馬尾羅星塔經(jīng)閩江南港至南平延福門全長約188km，為內(nèi)河Ⅳ級航道。其中馬尾羅星塔至水口反調(diào)節(jié)航運樞紐航段長約82km，通航1000噸級閩江干流標(biāo)準運輸船舶，兼顧1000噸級閩江江海直達貨船通航要求；水口反調(diào)節(jié)航運樞紐至南平延福門航段長約106km，通航500噸級閩江干流標(biāo)準運輸船舶，兼顧1000噸級閩江干流標(biāo)準運輸船舶和500噸級閩江江海直達貨船通航要求。

2.2 閩江內(nèi)河航道航標(biāo)整治情況

閩江干流解放大橋-水口壩下航段航標(biāo)配布較為完整，基本可以沿用，而觀音歧及反調(diào)節(jié)航運樞紐附近航段航線有進行調(diào)整，航標(biāo)也需隨之調(diào)整，白沙-小賴附近航標(biāo)配布不足以滿足航道需求也需調(diào)整；水口以上至延福門航段航標(biāo)流失嚴重，需重新配布助航標(biāo)志。

根據(jù)航道的具體情況需要，本方案主要調(diào)整配布三種類型航標(biāo)：沿岸標(biāo)、過河標(biāo)座、浮標(biāo)。另閩江干流馬尾-南平延福門航道上現(xiàn)有橋梁34座，除北港14座橋梁(含擬建)外，均需新設(shè)橋涵標(biāo)。

航道整治工程共新設(shè)Φ1.5m浮標(biāo)22座、移位浮標(biāo)1座；新設(shè)過河標(biāo)6座，移除過河標(biāo)5座；新設(shè)沿岸標(biāo)11座，移位沿岸標(biāo)1座，移除沿岸標(biāo)1座，新設(shè)橋涵標(biāo)22座。

2.3 閩江內(nèi)河航道航標(biāo)管理情況分析

根據(jù)《閩江干流福州至南平航道整治工程初步設(shè)計》中調(diào)研情況，目前閩江內(nèi)河航道航標(biāo)存在流失嚴重問題，可見在航標(biāo)維護管理上存在不到位的問題。而整治后又將增加更多航標(biāo)，將給未來的閩江內(nèi)河航道的航標(biāo)維護提出更高的管理要求，需要結(jié)合整治后的具體情況，給出更科學(xué)更合理的管理方式，維護航標(biāo)正常，保證航道運輸安全。

3 航標(biāo)信息化的應(yīng)用

3.1 航標(biāo)的信息化

航標(biāo)的信息化是以傳統(tǒng)航標(biāo)為基礎(chǔ)，融合導(dǎo)助航電子信息化數(shù)據(jù)[3]，搭建通信傳輸、網(wǎng)絡(luò)，在終端安裝的平臺上顯示綜合導(dǎo)助航信息的信息化系統(tǒng)。該系統(tǒng)不僅包含航標(biāo)主體硬件，也包含采集和解析航標(biāo)數(shù)據(jù)的軟件，是集信息化、新材料、新光源、新能源和新技術(shù)為一身的數(shù)字航標(biāo)系統(tǒng)，其不是孤立的一個航標(biāo)，是航標(biāo)專業(yè)研究和進一步發(fā)展的具有信息化輔助功能的現(xiàn)代航標(biāo)體系，是ENAV的重要組成部分。

3.2 信息化在航標(biāo)管理部門的應(yīng)用

3.2.1 遙測系統(tǒng)在航標(biāo)管理部門中的應(yīng)用

航標(biāo)遙測遙控系統(tǒng)[4]綜合利用GIS、RS、GPS技術(shù)，通過前端檢測終端RTU實時采集航標(biāo)及其配套設(shè)備的運行數(shù)據(jù)，根據(jù)設(shè)定好的規(guī)則(即報警機制)判斷設(shè)備運行狀態(tài)，在航標(biāo)出現(xiàn)失常情況時立即上報至監(jiān)控中心。使用人員可通過監(jiān)控大屏、電腦、手機APP或者手機短信的方式查看或接收到報警信息，并及時根據(jù)相關(guān)制度要求進行維護處理。

航標(biāo)遙測遙控終端一般由RTU(RemoteTerminalU-nit)、供電系統(tǒng)構(gòu)成，體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。

3.2.2 三維仿真技術(shù)在航標(biāo)管理部門中的應(yīng)用

通過已經(jīng)建立的二維航標(biāo)管理和遙測系統(tǒng)[5]，應(yīng)用三維仿真技術(shù)形成三維航標(biāo)管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)三維場景管理、實時監(jiān)控航標(biāo)狀態(tài)等功能。該系統(tǒng)的基本功能如圖2所示。

(1)三維場景管理

三維管理場景能夠模擬內(nèi)河水域、沿岸等要素形成的三維水域虛擬環(huán)境，也能模擬水域能見度級別不同情況下航標(biāo)及水域環(huán)境的綜合狀況，并達到逼真的效果，從而對航標(biāo)、船舶等進行動態(tài)化的監(jiān)控和管理。該三維管理系統(tǒng)還可在已知實際的地形數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)、航道設(shè)計資料、船舶及航標(biāo)資料的基礎(chǔ)上建立三維模型，從而搭建一個真實的三維場景，促使三維航標(biāo)的應(yīng)用。除此之外，三維仿真技術(shù)還能依照環(huán)境和天氣特點，設(shè)置各時間段里雨、雪、霧等相應(yīng)的參數(shù)，對不同環(huán)境下的天氣狀況進行仿真模擬。

(2)航標(biāo)狀態(tài)實時監(jiān)控與診斷

圖1 航標(biāo)遙測遙控終端體系結(jié)構(gòu)

圖2 航標(biāo)三維GIS系統(tǒng)基本功能

三維航標(biāo)管理系統(tǒng)中結(jié)合了遙測系統(tǒng)技術(shù)，該系統(tǒng)可搜集航標(biāo)的工作電壓電流、具體位置等信息，并對信息進行自動化地計算、存儲，然后發(fā)送給監(jiān)控中心，同時也可以接受監(jiān)控中心的指令，因此航標(biāo)管理部門可以遠距離且全天候的監(jiān)測控制航標(biāo)的工作狀態(tài)、空間位置等，使得在航標(biāo)出現(xiàn)故障后可以得到及時的修復(fù)處理。

3.2.3 云計算在航標(biāo)管理部門中的應(yīng)用

航標(biāo)管理中的內(nèi)部管理、與外部交流溝通和拓展服務(wù)等功能均為云計算[6]功能應(yīng)用。而拓展服務(wù)是指通過云計算數(shù)據(jù)搜集處理系統(tǒng)全面了解各方面的信息，評估內(nèi)部工作人員的工作，分析員工的工作情況和潛在能力，從而對每個員工的培訓(xùn)進行規(guī)劃。

4 閩江內(nèi)河航道航標(biāo)信息化管理

4.1 信息化在航標(biāo)管理部門的重要意義

信息化的引入，可以一定程度降低工作人員的工作強度，提高管理效率。傳統(tǒng)的航標(biāo)管理依靠的是定時地巡檢船只和工作人員對航標(biāo)進行維護和檢查，這樣將帶來大量的勞動，還不能及時地對問題航標(biāo)進行維修。航標(biāo)管理信息化管理可以利用全球定位系統(tǒng)，地理位置信息系統(tǒng)，遙感技術(shù)和現(xiàn)代通信技術(shù)等，高效科學(xué)的管理航標(biāo)，及時掌握航標(biāo)的運行狀況，有針對性的對航標(biāo)進行維修，提高航標(biāo)的利用效率，降低航標(biāo)的管理和維護成本，減輕了工作人員的工作負擔(dān)。

4.2 閩江內(nèi)河航道信息化管理的分析

鑒于閩江內(nèi)河航道較長且復(fù)雜，給日常巡檢帶來極大的困難與工作量，而內(nèi)河航道的整治工程又會增加航標(biāo)的配布，進一步加大航標(biāo)管理與維護的工作量。考慮到航標(biāo)信息化是一個系統(tǒng)工程，應(yīng)根據(jù)管理部門的實際情況，逐步推進。目前閩江內(nèi)河航道航標(biāo)管理維護工作最需要解決的是提高現(xiàn)有的航標(biāo)維護水平和管理效率，從而進一步保障航道的安全暢通和航運過程的經(jīng)濟高效，為“海絲核心區(qū)”建設(shè)提供全面的航運服務(wù)保障。

4.3 三種信息化手段應(yīng)用的分析

4.3.1 航標(biāo)遙測遙控系統(tǒng)

2005年交通部就在西江下游、蓮沙容水道安裝了航標(biāo)遙測遙控系統(tǒng)的示范項目，標(biāo)志著廣東省開始應(yīng)用航標(biāo)遙測遙控系統(tǒng)。自航標(biāo)遙測遙控系統(tǒng)安裝以來，系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，通過十多年的推廣應(yīng)用，目前航標(biāo)遙測遙控系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于沿海、沿江及內(nèi)河航道，并且設(shè)備穩(wěn)定性和報警準確性不斷提高，規(guī)范制度完善，系統(tǒng)使用成熟。閩江內(nèi)河航道航標(biāo)管理引入如上的航標(biāo)遙測遙控系統(tǒng)技術(shù)手段，對航標(biāo)狀態(tài)加以實時監(jiān)控，可以主動掌握航標(biāo)動態(tài)，能有效提高對航標(biāo)失常情況的處理效率。

4.3.2 三維航標(biāo)管理系統(tǒng)

三維航標(biāo)管理系統(tǒng)將航標(biāo)遙測平臺、三維GIS與虛擬現(xiàn)實有機結(jié)合，其直觀的三維可視化彌補了二維系統(tǒng)無法表現(xiàn)航標(biāo)外觀與周圍復(fù)雜環(huán)境的互動視覺效應(yīng)的缺憾，有助于提高航標(biāo)信息化監(jiān)控效率和事故快速反應(yīng)能力。該系統(tǒng)必須建立在有航標(biāo)遙測遙控系統(tǒng)之上，所以其功能比航標(biāo)遙測遙控系統(tǒng)強，但是發(fā)展晚于航標(biāo)的遙測遙控系統(tǒng)，投入相對也較高，如果只考慮提高航標(biāo)維護水平和管理效率，其經(jīng)濟性較差于航標(biāo)遙測遙控系統(tǒng)。

4.3.3 云計算功能應(yīng)用

云計算是近幾年才興起的一項高新技術(shù)，其可為航標(biāo)信息化未來的智能、集群與節(jié)能管理提供更加先進的技術(shù)支持。目前我國尚未有一個完善、全面的航標(biāo)信息云計算應(yīng)用平臺，但已有航標(biāo)云計算應(yīng)用雛形系統(tǒng)——廈門航標(biāo)處航標(biāo)業(yè)務(wù)綜合信息管理平臺。相較于前面兩個系統(tǒng)在航標(biāo)管理中的應(yīng)用，云計算目前還處于不斷完善與發(fā)展中。

綜上所述，建議在閩江內(nèi)河航道整治工程中，同時考慮航標(biāo)管理的信息化建設(shè)，可以第一步配套建立閩江內(nèi)河航道的航標(biāo)遙測遙控系統(tǒng)，提高航標(biāo)維護水平和管理效率。還應(yīng)在后續(xù)的航標(biāo)維護管理中，及時引進新的技術(shù)，不斷提高管理水平，為“海絲核心區(qū)”建設(shè)提供更好的航運服務(wù)保障。

5 總結(jié)

航標(biāo)遙測遙控系統(tǒng)，具有準確性、便捷性、穩(wěn)定性的工作特點和功能優(yōu)勢，對航道維護水平和管理效率可以起到明顯的提升。閩江內(nèi)河航道若引入航標(biāo)遙測遙控系統(tǒng)，還應(yīng)在使用過程中不斷積累經(jīng)驗與數(shù)據(jù)，利用系統(tǒng)主動掌握航標(biāo)動態(tài)、分析報警數(shù)據(jù)，對航標(biāo)的整體配套設(shè)備(如航標(biāo)燈、蓄電池、太陽能板)及航標(biāo)的部署(例如經(jīng)常被撞等)及整體缺陷問題進行深化研究，從而進一步優(yōu)化航標(biāo)整體配套設(shè)備和航標(biāo)配布方案，降低航標(biāo)故障率和航標(biāo)作業(yè)風(fēng)險，有效提升航道的維護管理效率，確保航道的安全性和高效性。