航道管理數(shù)字航道技術(shù)應(yīng)用

魏向前

(江西省贛北航道事務(wù)中心，江西九江332005)

0 引言

數(shù)字航道技術(shù)的應(yīng)用對(duì)提高航道管理工作的質(zhì)量有著很重要的幫助，因此在數(shù)字航道技術(shù)應(yīng)用環(huán)節(jié)，要了解航道管理的目標(biāo)要求，合理做好數(shù)字航道技術(shù)應(yīng)用方案的優(yōu)化，確保技術(shù)的價(jià)值能夠發(fā)揮出來(lái)。

1 數(shù)字航道技術(shù)

數(shù)字航道技術(shù)是現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展之下的產(chǎn)物，以數(shù)據(jù)處理技術(shù)為基礎(chǔ)，發(fā)揮出現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，建設(shè)航道運(yùn)行管理的相關(guān)設(shè)施，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)管理模式，以保證航道管理工作智能化、標(biāo)準(zhǔn)化以及規(guī)范化。數(shù)字化航道管理包含水位速度、橋梁結(jié)構(gòu)凈空、航道尺寸、水流動(dòng)速度、船舶航行、交通管理等，這些信息量是巨大的，包含歷史數(shù)據(jù)資料信息，同時(shí)還有自動(dòng)采集的信息，對(duì)于各項(xiàng)數(shù)據(jù)分析和處理，以滿足水運(yùn)航道管理和控制。由此可見，合理的開發(fā)和應(yīng)用現(xiàn)代化信息技術(shù)，保證航道管理以數(shù)字化形式運(yùn)行，傳統(tǒng)管理模式逐步實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化的轉(zhuǎn)變，提高管理效果。

2 技術(shù)必要性分析

由于延時(shí)管控，會(huì)給航道管理工作開展造成一定的影響，加之現(xiàn)有的管理體系還不夠完善，導(dǎo)致管理難的問(wèn)題頻頻出現(xiàn)。這與我國(guó)的發(fā)展規(guī)劃有著很大的差異，難以符合經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，與建設(shè)環(huán)境節(jié)約型、資源共享性社會(huì)的目標(biāo)不符。同時(shí)，航道管理也受到很大的影響，由于管理手段不到位，管理水平難以提升，不能對(duì)航道發(fā)展變化了解不夠深入，只是工作人員通過(guò)經(jīng)驗(yàn)開展工作，航道管理水平比較低。此外，在航道項(xiàng)目開發(fā)建設(shè)中，資金供應(yīng)不足或者管理部門的重視度不足，沒有把航道管理納入數(shù)字化管理中，數(shù)字化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不到位，航道管理質(zhì)量水平比較低，標(biāo)準(zhǔn)化程度也比較差，船舶數(shù)據(jù)單一，整體創(chuàng)新融合性不足，信息化發(fā)展水平低，覆蓋面狹窄[1]。在信息數(shù)據(jù)的處理與分析中，管理人員仍采用單一的圖紙信息處理方式，對(duì)航道相關(guān)工程的通航設(shè)施以及航道的運(yùn)行情況不能夠全面的進(jìn)行了解，沒有能夠及時(shí)的掌握相關(guān)的信息參數(shù)；人工監(jiān)控、數(shù)據(jù)輸入以及查詢方面的數(shù)字化建設(shè)比較差，工作效率和水平難以提升。通過(guò)數(shù)字化航道技術(shù)的建設(shè)和應(yīng)用，全面提升航道建設(shè)和管理的水平，促進(jìn)航道運(yùn)行管理水平的提高，為現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展起到積極的作用。

3 我國(guó)航道管理存在的問(wèn)題

3.1 船型復(fù)雜，船舶安全隱患較多

目前我國(guó)的航道通航船舶種類較多，從民用船舶的用途來(lái)說(shuō)，包含普通運(yùn)輸船只、特種運(yùn)輸船只、漁船、執(zhí)法船、港務(wù)船、拖船等。對(duì)于普通運(yùn)輸?shù)拇皝?lái)說(shuō)，還要包含客船、客貨船、貨船、駁船等形式，每種船舶的作用和形式都是不同的。因?yàn)榇暗念愋洼^多，功能性有差異，船舶操作條件和航行安全管理方面都是不同的，如果沒有采取合理的管理措施，極易造成安全事故的發(fā)生[2]。此外，船舶自身也有明顯的安全隱患。首先，船體質(zhì)量本身存在較大的問(wèn)題，質(zhì)量不合格的情況比較常見。比如，船舶建設(shè)的環(huán)節(jié)，沒有達(dá)到安全航道標(biāo)準(zhǔn)，船體強(qiáng)度性能不合格，航道穩(wěn)定性較差，操控性能比較差，運(yùn)輸安全性不到位。其次，很多船只都是屬于個(gè)人的，因?yàn)閭€(gè)人經(jīng)營(yíng)能力不足，過(guò)度追求經(jīng)濟(jì)效益，安全方面的資金投入不足，安全管理重視度較差，并不能充分保證船舶行駛的安全，給航道安全性造成不利影響。最后，很多航行船舶都比較陳舊，長(zhǎng)期管理不善，設(shè)備運(yùn)行效果較差，安全性能不足，容易導(dǎo)致航行安全性不足。

3.2 船舶違章違法現(xiàn)象較多

就目前現(xiàn)狀而言，還有非法從事海上作業(yè)以及養(yǎng)殖的船舶存在，這些船舶的出現(xiàn)，往往會(huì)給管理工作造成一定的影響，同時(shí)這些船舶在航道與保護(hù)范圍內(nèi)開展運(yùn)輸，容易存在侵占航道、損害基礎(chǔ)設(shè)施以及傾倒廢物等情況。尤其是非法采砂船的存在，容易誘發(fā)安全事故。此外，有些船舶自身存在問(wèn)題，比如超載、超吃水、改變航區(qū)等情況，存在安全隱患。還有些船只航行時(shí)存在違法行為，比如非法改裝、非法載客或者載貨等，都會(huì)導(dǎo)致安全事故頻發(fā)[3]。

3.3 航行環(huán)境復(fù)雜，船舶事故頻繁發(fā)生

當(dāng)前隨著我國(guó)船舶事業(yè)的不斷發(fā)展，船舶的種類、數(shù)量以及規(guī)格都存在一定的變化，尤其是大噸位船舶的速度加快，對(duì)于航道的通行條件有著更高的要求，航道安全管理的要求也在提高。隨著我國(guó)改革開放的不斷實(shí)現(xiàn)，港口也在逐步的向外開放，很多紅海直達(dá)船舶進(jìn)入到港口內(nèi)，對(duì)于通航要求逐步提高，必須加大力度進(jìn)行水運(yùn)安全管理，以保持水運(yùn)交通安全性，達(dá)到航行安全的要求。由于航道水域范圍不斷地?cái)U(kuò)大，但管理水平?jīng)]有隨著提升，投入力量較少，管理上缺失較為明顯，漏洞比較大，船舶安全性無(wú)法達(dá)到要求。此外，有些地區(qū)的航道本身存在較多的安全隱患，比如淺灘、礁石、障礙物等，船舶在通行中，容易導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。

3.4 橋區(qū)通航條件受限，船舶撞橋風(fēng)險(xiǎn)加大

隨著我國(guó)現(xiàn)代社會(huì)的高速發(fā)展，公路交通事業(yè)不斷發(fā)展，市政基礎(chǔ)設(shè)施廣泛建設(shè)，同一河段上分布著多條橋梁，因?yàn)槭┕そㄔO(shè)時(shí)期不同，建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)不同，每一座橋梁的通航尺寸相差很大。尤其是運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)的舊橋，通航尺寸較低，難以滿足現(xiàn)代船舶的通航需求，造成安全事故頻發(fā)。此外，隨著我國(guó)航道建設(shè)速度的不斷增加，通航標(biāo)準(zhǔn)也在不斷地提高，加之大噸位船舶的數(shù)量增加，必須保持航道的通航凈空尺寸增加，這就使得橋梁區(qū)域上通航環(huán)境變得更加的惡劣，船舶相撞或者碰撞橋梁的事故頻發(fā)，會(huì)給基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)生損壞影響，也會(huì)發(fā)生人員傷亡的事故，產(chǎn)生嚴(yán)重后果。

4 航道管理數(shù)字航道技術(shù)的應(yīng)用

4.1 數(shù)字航道管理系統(tǒng)

數(shù)字航道管理系統(tǒng)主要就是監(jiān)理數(shù)字化航道管理的系統(tǒng)，其綜合性較強(qiáng)。按照數(shù)字化航道建設(shè)的要求，在系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)置有數(shù)據(jù)信息交流工作平臺(tái)，保證對(duì)各項(xiàng)航道數(shù)據(jù)信息實(shí)現(xiàn)全面有效的管理，設(shè)置航道圖，能夠隨時(shí)監(jiān)控航道運(yùn)行狀態(tài)，了解通航條件，并且通過(guò)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)航道的管理與維護(hù)，比如航道巡查、設(shè)施管理、水情監(jiān)測(cè)、通航調(diào)度、橋梁管理等工作，確保航道管理更加順暢，促進(jìn)管理水平的提升。

4.2 航道設(shè)施管理系統(tǒng)

在船舶航道工程中，航道設(shè)施是重要的組成部分，同時(shí)也是確保船舶通行安全重要因素，通航與助航的條件影響比較大，在具體的位置、狀態(tài)以及功能性方面，都會(huì)受到外部環(huán)境的干擾和影響，如果不能及時(shí)的展開維護(hù)和管理，容易導(dǎo)致航道功能受到影響，船舶行駛安全性也無(wú)法保證。在信息化時(shí)代發(fā)展之下，航道管理工作需要依賴數(shù)字化技術(shù)實(shí)現(xiàn)，建設(shè)完善的航道管理系統(tǒng)，通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，航道設(shè)施管理更加順利，監(jiān)測(cè)效果得到提升，隨時(shí)掌握位置、狀態(tài)的信息，達(dá)到動(dòng)態(tài)化管理、智能化管理的要求，從而提升通航的安全性和效率。同時(shí)還要發(fā)揮出遙測(cè)和遙控技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，建設(shè)高水平的航道管理系統(tǒng)，提升綜合管理水平，提高航道設(shè)施管理水平，促進(jìn)水上交通運(yùn)行水平的提升。

4.3 通航橋梁監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)

由于跨河橋梁建設(shè)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)不同，各個(gè)橋梁通航尺寸和凈空高度也有差異，并且橋梁通航孔凈空尺度會(huì)隨著水位的高低而發(fā)生變化。為了保證船舶與橋梁的安全性，保證航道通航正常進(jìn)行，落實(shí)橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)和運(yùn)行極為重要。采取數(shù)字化技術(shù)，收集掌握水位下通航橋梁的相應(yīng)數(shù)據(jù)信息，進(jìn)而可以對(duì)每座橋梁的信息實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)化、動(dòng)態(tài)掌握。

4.4 航道應(yīng)急處理管理系統(tǒng)

根據(jù)我國(guó)相關(guān)部門數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，水上交通運(yùn)輸?shù)氖鹿拾l(fā)生率較高，容易爆發(fā)突發(fā)性事件，必須采取禁忌處理措施，才能避免損失的進(jìn)一步擴(kuò)大。因此，必須要建設(shè)完善的應(yīng)急處理管理系統(tǒng)，對(duì)保證水上交通運(yùn)行安全性是極為重要的。通過(guò)數(shù)字化信息技術(shù)的應(yīng)用，建設(shè)高水平的航道應(yīng)急處理管理系統(tǒng)，還要融合地理信息系統(tǒng)、多媒體信息技術(shù)，進(jìn)行全方位、多角度的遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理，加強(qiáng)水上運(yùn)輸?shù)谋O(jiān)控與管理，提高搜索能力，具備較高的航道應(yīng)急處理管理水平。通過(guò)數(shù)字化技術(shù)的合理開發(fā)和應(yīng)用，建設(shè)數(shù)字化航道管理平臺(tái)，整合航道的資源，分析了解危險(xiǎn)源，形成完善的預(yù)警預(yù)報(bào)系統(tǒng)，做好災(zāi)害的預(yù)防和控制管理，進(jìn)而可以構(gòu)建出完善的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，及時(shí)發(fā)布災(zāi)害等信息，切實(shí)提升航道的應(yīng)急處理水平，對(duì)保證航道安全性有重要的意義。

5 項(xiàng)目實(shí)例

5.1 項(xiàng)目概況

某航道為Ⅲ級(jí)航道的建設(shè)與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，總長(zhǎng)度為7km，其中包含4 座橋梁與8 條橋區(qū)航道。因?yàn)楫?dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，所以航道數(shù)量非常多，是周邊區(qū)域重要的交通運(yùn)輸要道，對(duì)于當(dāng)?shù)匕l(fā)展有著重要的影響。分析了解每座橋梁的結(jié)構(gòu)形式、通航凈空尺寸、航道水深等方面的情況，了解到該航道的通航條件復(fù)雜性高。該項(xiàng)目建設(shè)中，采用數(shù)字化模擬系統(tǒng)建設(shè)，利用各種先進(jìn)設(shè)備與設(shè)施進(jìn)行航道通航情況的遠(yuǎn)程監(jiān)控，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)橋梁標(biāo)志的燈器工作狀態(tài)，還要掌握橋梁凈空尺寸以及橋區(qū)通航尺度等數(shù)據(jù)，以確保橋梁通行達(dá)到安全性的標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建出完善的航道管理系統(tǒng)，達(dá)到智能化、自動(dòng)化的目標(biāo)。

5.2 系統(tǒng)簡(jiǎn)介

在數(shù)字橋梁管理系統(tǒng)中，其主要是依托信息系統(tǒng)作為基礎(chǔ)進(jìn)行開發(fā)，實(shí)時(shí)采集各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息，對(duì)橋梁以及橋區(qū)航標(biāo)進(jìn)行全面監(jiān)控，隨時(shí)了解各個(gè)區(qū)域運(yùn)航道情況，發(fā)揮出數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)利用該系統(tǒng)的監(jiān)控和管理以保證船舶在橋區(qū)通航達(dá)到安全的標(biāo)準(zhǔn)，該系統(tǒng)的主要優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

其一，可以隨時(shí)采集三類橋梁的信息，即橋梁標(biāo)志運(yùn)行狀態(tài)、橋梁下部水深、橋區(qū)航標(biāo)信息。

其二，實(shí)時(shí)顯示出基礎(chǔ)設(shè)施的運(yùn)行狀態(tài)，如果存在異常的情況，及時(shí)發(fā)出警報(bào)，將相關(guān)的信息傳輸?shù)椒?wù)器并展開查詢和分析。

其三，可視化管理與監(jiān)控，隨時(shí)掌握通航條件和船舶的航行狀態(tài)。

5.3 系統(tǒng)組成

實(shí)現(xiàn)信息及時(shí)共享，通過(guò)數(shù)字化管理系統(tǒng)的建設(shè)，能夠把數(shù)據(jù)信息共享到管理體系當(dāng)中。橋梁信息的采集，主要是對(duì)兩側(cè)通行標(biāo)志、下部水位參數(shù)以及航標(biāo)等信息的獲取。當(dāng)相關(guān)數(shù)據(jù)采集完成之后，安裝在現(xiàn)場(chǎng)的采集終端系統(tǒng)就會(huì)把信息進(jìn)行歸納分析，直接輸入終端通信服務(wù)系統(tǒng)當(dāng)中，信息控制中心會(huì)將收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合分析，及時(shí)的傳遞到整體控制系統(tǒng)。 管理系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 管理系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)圖

5.4 技術(shù)方案

根據(jù)該航道管理單位的要求，設(shè)置一套數(shù)字化管理系統(tǒng)，在系統(tǒng)中其主要包含航道水深連續(xù)性測(cè)量系統(tǒng)、橋梁標(biāo)志狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及航道狀態(tài)顯示系統(tǒng)，能對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的信息進(jìn)行全面掌握，達(dá)到多座橋梁同時(shí)建立管控的目標(biāo)要求。對(duì)橋梁通航狀況做出可視化監(jiān)控和管理。要想滿足上述功能要求，在系統(tǒng)建設(shè)中就要分析了解系統(tǒng)建設(shè)的難點(diǎn)和重點(diǎn)，擬建設(shè)信息采集系統(tǒng)、終端服務(wù)系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、基于地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，簡(jiǎn) 稱 GIS）的客戶端系統(tǒng)、船舶標(biāo)注數(shù)據(jù)信息等相關(guān)系統(tǒng)以滿足航道要求。

6 結(jié)語(yǔ)

數(shù)字航道技術(shù)以現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)為基礎(chǔ)，充分利用網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)等技術(shù)，體現(xiàn)出先進(jìn)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，從數(shù)據(jù)采集、處理、預(yù)警、管理等多個(gè)方面出發(fā)，建設(shè)完善的數(shù)字化管理系統(tǒng)，從而提高航道管理的數(shù)字化水平。利用航道內(nèi)全方位的監(jiān)控管理，發(fā)揮出各種先進(jìn)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，從而可以提升航道管理的水平，保證航道運(yùn)行正常，保障船舶通行安全性，為現(xiàn)代航運(yùn)事業(yè)的發(fā)展帶來(lái)積極作用。