數(shù)字航道綜合監(jiān)控系統(tǒng)在航道維護管理中的應(yīng)用研究

董政 曹春 孟東海

摘 要：綜合監(jiān)控系統(tǒng)是數(shù)字航道系統(tǒng)建立的重點，本文就數(shù)字航道、綜合監(jiān)控系統(tǒng)及相關(guān)功能進行具體介紹，然后以長江建立的數(shù)字航道為工程實例，具體分析了數(shù)字航道綜合監(jiān)控系統(tǒng)在長江航道維護管理中的應(yīng)用，最后對數(shù)字航道綜合監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展情況進行了展望，以期實現(xiàn)航道管理維護的智能化和數(shù)字化，推動新時代下長江航道現(xiàn)代化建設(shè)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：數(shù)字航道;綜合監(jiān)控系統(tǒng);航道維護管理;應(yīng)用研究

1? 數(shù)字航道綜合監(jiān)控系統(tǒng)

1.1? 數(shù)字航道介紹

數(shù)字航道是數(shù)字地球理念在中國航道領(lǐng)域的運用。數(shù)字地球是將地球當作數(shù)字模型，從而獲取地球環(huán)境及其上活動的數(shù)據(jù)信息，數(shù)字航道則是集多項技術(shù)為一體（通信技術(shù)、計算機技術(shù)、遙感遙測技術(shù)、多媒體技術(shù)）進行航道管轄區(qū)域的數(shù)字化管理，具有數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、可視化等特點，能夠?qū)茌爡^(qū)域航道進行多方位、多角度的服務(wù)和管理。在航道維護管理中應(yīng)用數(shù)字航道的目的是建立健全航道空間信息基礎(chǔ)應(yīng)用設(shè)施，在建成的航道空間基礎(chǔ)信息設(shè)施基礎(chǔ)上整合獲取的數(shù)據(jù)資源并深度開發(fā)各種數(shù)據(jù)信息。數(shù)字航道綜合監(jiān)控系統(tǒng)是數(shù)字航道各種系統(tǒng)的核心組成，它能夠為信息管理系統(tǒng)、電子通道地圖系統(tǒng)提供精準的監(jiān)測數(shù)據(jù)，同時數(shù)字航道綜合監(jiān)控系統(tǒng)還可以通過船載AIS系統(tǒng)及智能終端對采集的水位、航標、船舶等信息進行集成和分析，為系統(tǒng)支持平臺提供及時準確的數(shù)據(jù)資料。

位于長江南瀏段的數(shù)字航道全長369.5km，是我國建成的第一段數(shù)字航道。它是我國航道建設(shè)史上重要的里程碑，維護管理區(qū)域上起慈湖河口（安徽和江蘇交界），下至江蘇太倉瀏河口，工程主要建設(shè)的數(shù)字航道系統(tǒng)主要包括電子航道圖系統(tǒng)、系統(tǒng)支撐平臺、綜合監(jiān)控系統(tǒng)、信息管理系統(tǒng)等。數(shù)字航道系統(tǒng)和相關(guān)配套設(shè)施在航道數(shù)據(jù)采集、分析、整理下實現(xiàn)航標監(jiān)控實時化、航道圖數(shù)字化及信息服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)化，不斷提高長江河道的信息服務(wù)質(zhì)量。

1.2? 數(shù)字航道綜合監(jiān)控系統(tǒng)及相關(guān)功能

電子航道圖系統(tǒng)、系統(tǒng)支撐平臺、綜合監(jiān)控系統(tǒng)、信息管理系統(tǒng)等之間的聯(lián)系見圖1，電子航道圖的主要功能是進行圖形化信息的采集，主要包括航道水深、周邊建筑物等信息;信息管理系統(tǒng)主要采集航標的最新設(shè)計標位相關(guān)信息;系統(tǒng)支撐平臺開展對外服務(wù)的重要信息獲取渠道為電子航道圖系統(tǒng)、綜合監(jiān)控系統(tǒng)、信息管理系統(tǒng)等。數(shù)字航道四個系統(tǒng)相互獨立又聯(lián)系緊密，形成數(shù)字航道系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)框架。

數(shù)字航道綜合監(jiān)控系統(tǒng)是數(shù)字航道系統(tǒng)正常運行時航道維護管理的重要支撐平臺，它主要由船舶監(jiān)控平臺、航標遙測遙感平臺、水位監(jiān)控平臺組成，通過電子航道圖系統(tǒng)和信息管理系統(tǒng)獲取的基本數(shù)據(jù)，再通過搭載的船載AIS、智能終端、電子水尺等相關(guān)測量設(shè)備將獲取的船舶、航標、水位等動態(tài)數(shù)據(jù)進行分析整理，為航道服務(wù)提供精準的數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)船舶移動位置的動態(tài)追蹤、航標的動態(tài)監(jiān)控、水位的動態(tài)監(jiān)測等變化數(shù)據(jù)的實時采集。

數(shù)字航道綜合監(jiān)控系統(tǒng)的船舶監(jiān)控平臺主要負責接收船載AIS設(shè)備信息，從而實現(xiàn)船舶移動位置的動態(tài)監(jiān)控，見圖2。

數(shù)字航道綜合監(jiān)控系統(tǒng)的航標遙測遙感平臺主要通過在航標上搭載的智能終端獲取航標燈、航標地理位置、電源系統(tǒng)等實時動態(tài)數(shù)據(jù)信息，實時查看航標技術(shù)的運行狀態(tài)，同時能夠向智能終端發(fā)送相關(guān)指令進行航標相關(guān)信息參數(shù)的設(shè)置及遠程控制，見圖3。

數(shù)字航道綜合監(jiān)控系統(tǒng)的水位監(jiān)測平臺通過工作平臺的電子水尺實時監(jiān)測水位變化數(shù)據(jù)，見圖4。

2? 綜合監(jiān)控系統(tǒng)在長江航道維護管理中的應(yīng)用

長江數(shù)字航道綜合監(jiān)控系統(tǒng)正式建成啟動運行后，長江航道維護管理只需要控制綜合監(jiān)控系統(tǒng)，就能實時獲取整個維護管理航道的航標等工作情況、航標位置、航標工作船的運行軌跡、運行時間、運行狀態(tài)等信息。實現(xiàn)足不出戶地了解和掌握整個航道的運行數(shù)據(jù)參數(shù)，彌補航道圖繪制時間長、繪制偏差較大、不能實時了解船舶狀態(tài)等管理不足，提高長江航道的信息化服務(wù)水平。

2.1? 船舶動態(tài)監(jiān)控

以往長江航道部門對工作船舶進行動態(tài)監(jiān)控時通常采取電話聯(lián)系獲取工作船舶的方位，這種船舶動態(tài)監(jiān)控方式復(fù)雜，且由于航道復(fù)雜的地域環(huán)境不宜及時準確掌握工作船舶的航行動態(tài)，工作船舶的運行調(diào)度遲緩，航道整體服務(wù)水平較低。自從長江航道開通數(shù)字航道信息化服務(wù)后，利用數(shù)字航道的綜合監(jiān)控系統(tǒng)，利用船舶搭載的船載AIS設(shè)備可以實時獲取工作船舶的詳細位置、航行情況、航行時間等信息，掌握工作船舶的運行情況，根據(jù)長江航道的具體情況合理調(diào)度船舶，提高整個航道的維護管理水平和工作效率。

另外，在工作船舶執(zhí)行管理任務(wù)時，利用綜合監(jiān)控系統(tǒng)開啟船舶的實時監(jiān)控，觀察船舶的工作情況，能夠及時獲取航道信息，排除航道運行故障或問題，并有效監(jiān)督工作船舶的運行情況，保證工作船舶的運行科學和安全。

2.2? 航標信息動態(tài)監(jiān)控

長江數(shù)字航道開通后，長江航道部門轉(zhuǎn)變航道管理方法，分別成立了數(shù)字航道監(jiān)控調(diào)度中心及監(jiān)管指揮中心，實行全天候的航道信息監(jiān)控。航標搭載智能終端系統(tǒng)每兩個小時（輪詢周期）將采集的航標技術(shù)信息傳輸?shù)浇K端數(shù)據(jù)庫上，并在數(shù)字航道綜合監(jiān)控系統(tǒng)上顯示。監(jiān)控人員通過監(jiān)控系統(tǒng)上顯示的航標地理位置信息、航標燈的運行狀態(tài)、電源系統(tǒng)的工作狀態(tài)等信息，判斷航標的整體工作情況，保證整個管理航線的航標運行正常。

當航標發(fā)生異常時，會觸發(fā)報警裝置，并向綜合監(jiān)控系統(tǒng)的中央處理器發(fā)送報警信息，提醒監(jiān)控人員航標故障。監(jiān)控人員根據(jù)采集的航標故障信息，結(jié)合航道的實際情況，及時向外發(fā)布航標故障，并第一時間報修解決故障，提高航道維護管理的安全性和實效性，節(jié)約航道管理運營成本。

2.3? 水位動態(tài)監(jiān)測

數(shù)字航道綜合監(jiān)控系統(tǒng)利用電子水尺，內(nèi)置溫度傳感器和有線水位數(shù)據(jù)采集器，可以實時測量工作面的水位及水溫，測量數(shù)值穩(wěn)定，沒有溫漂和時漂限制，基本不受水氣和霧天的影響，其測量值誤差較小。另外電子水尺和綜合監(jiān)控系統(tǒng)連接，將采集到的水位及水溫等數(shù)據(jù)信息傳送給綜合監(jiān)控處理器上，監(jiān)控人員根據(jù)采集到的水位、水溫信息對航道運行情況進行維護管理，實現(xiàn)航道管理的信息化和自動化。

另外，航道監(jiān)控人員將采集的水位、水溫信息制成圖表，分析近幾年的水位、水溫變化特點，通過對水位變化進行分析研究，預(yù)測近期或未來的水位變化情況，提前進行航道管理部署，為航道管理提供科學的水位變化信息。

2.4? 航道交通事故調(diào)查取證

傳統(tǒng)航道管理當航標被撞發(fā)生破損時，只能依靠工作船舶巡航時發(fā)現(xiàn)，這時無法確定航標被撞時間，以及對肇事船舶進行及時的調(diào)查取證，不利于航道維護管理工作的開展。另外航道發(fā)生交通事故后，航道維護管理人員反應(yīng)較遲緩，不利于事故現(xiàn)場的調(diào)查取證及判責，救援工作的開展也比較遲緩。自數(shù)字航道開通之后，利用綜合監(jiān)控系統(tǒng)進行航道管理區(qū)域的實時監(jiān)控，一旦航標發(fā)生異常狀況后，會觸發(fā)報警系統(tǒng)，監(jiān)控人員看到航標報警信號后，立即調(diào)遣就近工作船舶進行查看，確定航標異常狀況，并及時排除故障。還可以利用綜合監(jiān)控系統(tǒng)的“區(qū)域船舶軌跡查詢”，查看航標失常前后區(qū)域船舶的航行軌跡，迅速鎖定肇事船舶，并及時調(diào)查取證，提高航道維護管理效率。

數(shù)字航道的開通也為航道交通事故調(diào)查取證提供可能。在管轄區(qū)域內(nèi)航道發(fā)生交通事故后，利用綜合監(jiān)控系統(tǒng)可以查看到航道異常，監(jiān)控人員迅速派遣工作船舶趕赴事故現(xiàn)場，進行事故現(xiàn)場的調(diào)查取證，還可以利用“船舶軌跡查詢及回放”功能查看事故航道附近船舶的運行情況，進行事故船舶的調(diào)查取證，及時進行事故現(xiàn)場判責，維護航道管理秩序。

3? 數(shù)字航道綜合監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展及展望

截至2019年6月，長江干線數(shù)字航道已經(jīng)全面上線試運行。長江數(shù)字航道的試運行將開啟一場全方位、深層次的技術(shù)革命，徹底轉(zhuǎn)變長江航道傳統(tǒng)管理方式，提高航道管理的信息化、智能化服務(wù)水平。綜合監(jiān)控系統(tǒng)作為數(shù)字航道的核心工程，在數(shù)字航道試運行期間要不斷升級完善，不斷拓展服務(wù)范圍，以適應(yīng)數(shù)字航道的服務(wù)需求。

3.1? 系統(tǒng)優(yōu)化及完善

綜合監(jiān)控系統(tǒng)軟件方面應(yīng)不斷優(yōu)化，提高自身的運行速度及穩(wěn)定性，另外要提高軟件系統(tǒng)的兼容性，方便各電腦系統(tǒng)操作。在軟件功能方面，應(yīng)增加數(shù)字的檢索、統(tǒng)計及導(dǎo)出功能，提高航道管理工作效率。報警系統(tǒng)可以增加語音報警功能，報警聲音可以根據(jù)報警信息不同進行設(shè)定，提高監(jiān)控人員對報警情況處理速度。

在硬件方面，應(yīng)增加其穩(wěn)定性和兼容性，根據(jù)設(shè)備要求提高終端信號的接收和發(fā)射功率，提高綜合監(jiān)控系統(tǒng)及設(shè)備的運行速度。

3.2? 系統(tǒng)應(yīng)用擴展

數(shù)字航道是集多項技術(shù)為一體進行航道管轄區(qū)域的數(shù)字化管理系統(tǒng)，在數(shù)字航道綜合監(jiān)控系統(tǒng)智能終端上安裝視頻監(jiān)控系統(tǒng)、地理信息分析系統(tǒng)、水深傳感裝置、水文信息實時監(jiān)控系統(tǒng)等，增加數(shù)字航道的綜合功能，深度挖掘數(shù)字航道在航道維護管理中的潛力，拓展數(shù)字航道的應(yīng)用范圍，提高數(shù)字航道的信息化、智能化、數(shù)字化服務(wù)水平。

4? 結(jié)語

數(shù)字航道系統(tǒng)是我國建立的航道維護管理智能化系統(tǒng)，在數(shù)字航道系統(tǒng)建立中綜合監(jiān)控系統(tǒng)作為數(shù)字航道建立重點，其應(yīng)用船舶監(jiān)控平臺、航標遙測遙感平臺、水位監(jiān)控平臺等三大平臺功能，實現(xiàn)航道管理維護的智能化和數(shù)字化，推動新時代下長江航道現(xiàn)代化建設(shè)發(fā)展。

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