基于遠(yuǎn)程集中控制的智慧船閘建設(shè)
——以揚(yáng)州航閘運(yùn)行調(diào)度中心建設(shè)為例

嚴(yán)立笠

（揚(yáng)州市港航事業(yè)發(fā)展中心，江蘇 揚(yáng)州 225000）

1 引言

“智慧船閘”是以智能化設(shè)施設(shè)備為基礎(chǔ)，以大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、智能控制等新一代信息技術(shù)與船閘業(yè)務(wù)深度融合為核心，以船舶過(guò)閘組織服務(wù)創(chuàng)新為動(dòng)力，以完善的體制機(jī)制、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范為保障，具有智慧運(yùn)營(yíng)、智慧運(yùn)維、智慧服務(wù)等鮮明特征的現(xiàn)代船閘管理新業(yè)態(tài)。智慧船閘建設(shè)不僅能確保資源可持續(xù)發(fā)展，還能提高水運(yùn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)同比增長(zhǎng)，增加水運(yùn)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。對(duì)于機(jī)械、人、材料等方面的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)，在船閘建設(shè)管理中提出了新要求，對(duì)于水運(yùn)行業(yè)和大數(shù)據(jù)運(yùn)營(yíng)融合也會(huì)成為未來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì)。以揚(yáng)州地區(qū)為例，揚(yáng)州城市因水而興，航運(yùn)文化底蘊(yùn)深厚，在當(dāng)代綜合交通運(yùn)輸體系背景下，航運(yùn)因其低成本和綠色低碳等優(yōu)勢(shì)，仍在區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中發(fā)揮著重要的基礎(chǔ)性保障性作用。船閘作為內(nèi)河航道網(wǎng)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，也是交通港航機(jī)構(gòu)為廣大船民提供公共服務(wù)的重要窗口，船舶過(guò)閘效率直接關(guān)系到航道網(wǎng)暢通，影響經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和穩(wěn)定。為了提升船閘運(yùn)行效能和為民服務(wù)能力，揚(yáng)州市港航事業(yè)發(fā)展中心順應(yīng)新時(shí)代航運(yùn)轉(zhuǎn)型升級(jí)和高質(zhì)量發(fā)展要求，組織開(kāi)展了航閘運(yùn)行調(diào)度中心建設(shè)，將轄區(qū)6座船閘全部接入運(yùn)調(diào)中心，創(chuàng)新構(gòu)建了運(yùn)行調(diào)度中心“遠(yuǎn)程集中控制、區(qū)域統(tǒng)一調(diào)度、統(tǒng)一信息服務(wù)”和船閘現(xiàn)地“少人值守”的區(qū)域性船閘運(yùn)行服務(wù)新模式，在全省率先建設(shè)航閘運(yùn)行調(diào)中心自助語(yǔ)音咨詢座席，7×24為船民提供電話咨詢服務(wù)，船閘運(yùn)行“一盤(pán)棋”，船民過(guò)閘“不跑腿”，船閘服務(wù)“一個(gè)號(hào)”，管理更加高效、科學(xué)，服務(wù)更加精細(xì)、人本、智慧。

2 集中控制調(diào)度管理模式調(diào)研分析

目前國(guó)內(nèi)船閘信息化、自動(dòng)化已歷經(jīng)多年的建設(shè)，已完成了基本的自動(dòng)化和信息化的轉(zhuǎn)變，但隨著國(guó)內(nèi)內(nèi)河航運(yùn)的快速發(fā)展，對(duì)船閘通行的效率和便利性提出了更高的要求，為適應(yīng)國(guó)內(nèi)航運(yùn)的快速發(fā)展，部分航運(yùn)交通管理單位作出了很多嘗試。

江蘇省交通運(yùn)輸廳港航事業(yè)發(fā)展中心建設(shè)了適用于下屬船閘的船閘收費(fèi)系統(tǒng)，并搭配建設(shè)了移動(dòng)端APP，引入微信、電子發(fā)票實(shí)現(xiàn)船舶不上岸繳費(fèi)過(guò)閘；蘇北航務(wù)管理處根據(jù)蘇北運(yùn)河的實(shí)際情況，建設(shè)了適用于蘇北運(yùn)河的船閘調(diào)度信息系統(tǒng)，增強(qiáng)了船舶登記和調(diào)度的信息化管理；廣西在西江流域建設(shè)了船閘聯(lián)合調(diào)度系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了流域船閘的統(tǒng)一調(diào)度，并在全國(guó)率先實(shí)現(xiàn)了部分船閘在調(diào)度中心遠(yuǎn)程控制，但各船閘使用不同的控制系統(tǒng)，通過(guò)在調(diào)度中心部署相應(yīng)的C/S客戶端實(shí)現(xiàn)；廣東省北江流域梯級(jí)各船閘建設(shè)了綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，在各船閘實(shí)現(xiàn)了本船閘的集中控制；其他省份也紛紛布局相關(guān)項(xiàng)目建設(shè)，希望率先在內(nèi)河航道和船閘管理取得新的突破。

目前，除三峽五級(jí)船閘、五強(qiáng)溪三級(jí)船閘等本地多級(jí)船閘外，國(guó)內(nèi)船閘中尚未真正建設(shè)同一套控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)多個(gè)不同地點(diǎn)船閘的遠(yuǎn)程集中控制，船閘控制系統(tǒng)與調(diào)度系統(tǒng)也尚未實(shí)現(xiàn)完善的數(shù)據(jù)交互與聯(lián)動(dòng)，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與網(wǎng)絡(luò)信息安全還不能滿足國(guó)家或行業(yè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求。

揚(yáng)州市轄寶應(yīng)船閘、運(yùn)東船閘、運(yùn)西船閘、鹽邵船閘、樊川船閘和芒稻船閘共六座交通船閘，分布于寶應(yīng)縣、高郵市和江都區(qū)等三縣（市）六地。各船閘在市港航中心領(lǐng)導(dǎo)下，采取各自獨(dú)立管理的傳統(tǒng)運(yùn)行模式，各船閘管理所分別負(fù)責(zé)各自船閘的運(yùn)行、調(diào)度，市港航中心負(fù)責(zé)總體協(xié)調(diào)和應(yīng)急指揮等，不直接參與船閘具體工作。各船閘管理所負(fù)責(zé)運(yùn)行調(diào)度的工作人員數(shù)量取決于船閘規(guī)模及船舶流量，在傳統(tǒng)運(yùn)行模式情況下，具體崗位職責(zé)劃分和人員配備不盡相同，包括6座船閘登記、收費(fèi)、調(diào)度、操作等崗位共80人。

揚(yáng)州交通船閘地理位置分散、船舶流量不均和個(gè)別船閘運(yùn)行壓力大、部分船閘季節(jié)性負(fù)載不飽和等特點(diǎn)，制約了船閘運(yùn)行單位人力資源合理配布和服務(wù)效能的提升，各閘也根據(jù)自身特點(diǎn)形成了相應(yīng)的運(yùn)調(diào)規(guī)則，對(duì)全市船閘服務(wù)規(guī)范化和統(tǒng)一管理提出挑戰(zhàn)。隨著信息技術(shù)在船閘領(lǐng)域的深化應(yīng)用，集中、統(tǒng)一的運(yùn)行調(diào)度模式已成為船閘管理轉(zhuǎn)型主要趨勢(shì)。市港航事業(yè)發(fā)展中心在全省率先開(kāi)展區(qū)域性船閘運(yùn)行調(diào)度中心建設(shè)，開(kāi)發(fā)船閘集中控制和統(tǒng)一調(diào)度系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)同一套統(tǒng)一調(diào)度軟件管理全市所有船閘運(yùn)行調(diào)度，同一套集中控制系統(tǒng)遠(yuǎn)程操作全市所有船閘，同一個(gè)運(yùn)行管理部門(mén)為船民提供更人性化的便捷過(guò)閘服務(wù)，調(diào)度與控制數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)，市級(jí)與省級(jí)應(yīng)用協(xié)同。

3 遠(yuǎn)程集中控制在智慧船閘建設(shè)中的應(yīng)用

為充分發(fā)揮揚(yáng)州市區(qū)域內(nèi)航運(yùn)的社會(huì)效益，提高船閘的運(yùn)行和調(diào)度效率，實(shí)現(xiàn)船閘集中控制和調(diào)度管理的智能化，揚(yáng)州港航事業(yè)發(fā)展中心在芒稻船閘建設(shè)區(qū)域運(yùn)行調(diào)度中心，對(duì)下屬六座船閘實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程集中控制和統(tǒng)一調(diào)度管理，并對(duì)區(qū)域內(nèi)京杭運(yùn)河三座船閘、水利邵仙套閘提供數(shù)據(jù)交互接口，協(xié)同運(yùn)行，提升區(qū)域性多船閘的通航能力和管理水平。

3.1 統(tǒng)一運(yùn)行調(diào)度管理系統(tǒng)建設(shè)

建設(shè)統(tǒng)一運(yùn)行調(diào)度系統(tǒng)是為了滿足揚(yáng)州處區(qū)域船閘的排擋和調(diào)度功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)下轄六座船閘的統(tǒng)一協(xié)同管理，需要充分利用、借鑒已建設(shè)系統(tǒng)軟件及功能，通過(guò)數(shù)據(jù)接口將各軟件系統(tǒng)緊密聯(lián)系為一體，系統(tǒng)通過(guò)接口獲取省航道收費(fèi)系統(tǒng)軟件、便捷過(guò)閘APP進(jìn)行船舶登記繳費(fèi)，將船舶注冊(cè)、登記、繳費(fèi)、過(guò)閘的全部信息應(yīng)在省收費(fèi)系統(tǒng)和統(tǒng)一調(diào)度系統(tǒng)中保持同步和一致，同時(shí)通過(guò)省航道收費(fèi)系統(tǒng)獲取蘇北運(yùn)河智能過(guò)閘系統(tǒng)中船閘過(guò)閘數(shù)據(jù)，不再建設(shè)獨(dú)立直接的數(shù)據(jù)接口；通過(guò)接口將通知推送至省統(tǒng)一信息發(fā)布平臺(tái)進(jìn)行過(guò)閘通知的推送；通過(guò)接口獲取與船舶信用信息系統(tǒng)、交通部信息共享平臺(tái)等進(jìn)行信用數(shù)據(jù)的交換和發(fā)布；通過(guò)接口調(diào)用省電子航道圖系統(tǒng)和定位系統(tǒng)，提供更方便的過(guò)閘管理、信息溝通和直觀的數(shù)據(jù)展示。

區(qū)域性船閘統(tǒng)一調(diào)度軟件充分繼承復(fù)用已建系統(tǒng)成果，采取全新的技術(shù)架構(gòu)，按照省、市級(jí)應(yīng)用模塊協(xié)同化運(yùn)作的思路構(gòu)建適用于揚(yáng)州區(qū)域船閘統(tǒng)一管理的自動(dòng)排檔和智能調(diào)度等功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)多座船閘運(yùn)行的集中協(xié)同管理。

一是通過(guò)建設(shè)排檔管理模塊，為船民提供精確的船舶檔位停靠圖，同時(shí)融合運(yùn)用電子航道圖和多源船舶識(shí)別定位系統(tǒng)，提供更方便、可視化的過(guò)閘引導(dǎo)、信息溝通和數(shù)據(jù)分析。

二是對(duì)外服務(wù)功能依托全省統(tǒng)一APP，與省中心公共信息服務(wù)系統(tǒng)無(wú)縫集成，實(shí)現(xiàn)調(diào)度消息統(tǒng)一推送，并擴(kuò)展電話、短信、高頻、廣播等新的船岸自動(dòng)交互渠道。

三是通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化接口封裝聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)系統(tǒng)船舶、登記、繳費(fèi)數(shù)據(jù)服務(wù)，在滿足個(gè)性化應(yīng)用需求的同時(shí)，確保船舶注冊(cè)、登記、繳費(fèi)、過(guò)閘的全部信息在省、市應(yīng)用系統(tǒng)中保持同步一致，實(shí)現(xiàn)“一數(shù)一源”。

四是通過(guò)對(duì)揚(yáng)州處下轄六座船閘的數(shù)據(jù)集中統(tǒng)一存儲(chǔ)，針對(duì)六所船閘運(yùn)行調(diào)度情況實(shí)時(shí)監(jiān)視和預(yù)警，通過(guò)大屏、手機(jī)、報(bào)表等以多種主題提供直觀、靈活可視化的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)，展示包括各船閘待閘、登記、調(diào)度、流量、貨物等信息，以及申報(bào)、繳費(fèi)、調(diào)度等日常運(yùn)行和歷史數(shù)據(jù)，對(duì)揚(yáng)州轄區(qū)內(nèi)交通船閘等相關(guān)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合監(jiān)測(cè)分析，全面反映揚(yáng)州境內(nèi)及相關(guān)聯(lián)船閘運(yùn)行和內(nèi)河航運(yùn)態(tài)勢(shì)。

五是通過(guò)建設(shè)揚(yáng)州區(qū)域統(tǒng)一調(diào)度軟件，構(gòu)建揚(yáng)州區(qū)域內(nèi)交通船閘統(tǒng)一的大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)平臺(tái)，為船民、船企、社會(huì)公眾和兄弟單位提供全方位的船閘運(yùn)行數(shù)據(jù)服務(wù)。

3.2 遠(yuǎn)程集中控制系統(tǒng)建設(shè)

為實(shí)現(xiàn)運(yùn)調(diào)中心對(duì)六座船閘的遠(yuǎn)程集中控制的目標(biāo)，一方面研究在運(yùn)調(diào)中心建設(shè)遠(yuǎn)程集中控制系統(tǒng)，另一方面研究從技術(shù)層面對(duì)下轄船閘已建的自動(dòng)控制系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)、甚高頻等系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造并集成整合方案，接入運(yùn)調(diào)中心集控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程集中控制。

遠(yuǎn)程集中控制系統(tǒng)優(yōu)化了現(xiàn)地PLC程序，完善船閘上位機(jī)軟件和廣播通訊、視頻監(jiān)控等系統(tǒng)，開(kāi)發(fā)新的遠(yuǎn)程集中控制軟件，建設(shè)船閘運(yùn)行調(diào)度中心支撐環(huán)境。實(shí)時(shí)記錄船閘水位、閘位、液壓系統(tǒng)狀態(tài)、電氣量、操作記錄、設(shè)備故障記錄等數(shù)據(jù)，保證實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)船閘運(yùn)行調(diào)度、主體設(shè)備狀態(tài)、安全風(fēng)險(xiǎn)防控等運(yùn)行安全，運(yùn)行人員在運(yùn)調(diào)中心對(duì)全部船閘進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、監(jiān)視和控制，對(duì)各船閘相關(guān)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程集中控制，對(duì)于船閘非正常情況可直接實(shí)施人工干預(yù)，船閘本地投入控制及檢查等。

同時(shí)建設(shè)了一套統(tǒng)一的遠(yuǎn)程集中控制系統(tǒng)平臺(tái)，對(duì)六座船閘現(xiàn)地上位機(jī)進(jìn)行改造和接入，實(shí)現(xiàn)所轄范圍內(nèi)六座船閘數(shù)據(jù)的統(tǒng)一采集、處理，統(tǒng)一的集中控制，統(tǒng)一數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與應(yīng)用。實(shí)現(xiàn)操作人員在運(yùn)調(diào)中心遠(yuǎn)程可迅速可靠、準(zhǔn)確有效地對(duì)各個(gè)船閘的設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并對(duì)各船閘閘閥門(mén)、交通信號(hào)燈、照明等設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程操作，以及實(shí)現(xiàn)對(duì)集控系統(tǒng)運(yùn)行全過(guò)程的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和查詢，包括船閘設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及集控系統(tǒng)自身運(yùn)行信息，并在保證網(wǎng)絡(luò)安全的情況下實(shí)現(xiàn)外部通信，將船閘運(yùn)行數(shù)據(jù)單向發(fā)送給統(tǒng)一調(diào)度系統(tǒng)，為統(tǒng)一調(diào)度及后續(xù)管理提供各船閘的基礎(chǔ)運(yùn)行數(shù)據(jù)。

4 未來(lái)智慧船閘的發(fā)展方向

4.1 資源共享不夠充分

由于受到各管理部門(mén)條塊信息化管理體制影響，各部門(mén)缺乏統(tǒng)一交換途徑和協(xié)調(diào)共享機(jī)制，信息化建設(shè)各自進(jìn)行，導(dǎo)致信息流量壁壘增大，很多信息還未真正完成共享功能。缺乏與海事、水利船閘數(shù)據(jù)信息交互共享，實(shí)現(xiàn)區(qū)域境內(nèi)所有船舶報(bào)到信息、調(diào)度信息和水情信息的實(shí)時(shí)共享，通過(guò)對(duì)航行船舶有序化的調(diào)控，實(shí)現(xiàn)各船閘的統(tǒng)一管理和聯(lián)合調(diào)度。

4.2 數(shù)據(jù)資源利用不夠深入

由于缺乏針對(duì)性智能決策支撐，對(duì)現(xiàn)階段數(shù)據(jù)綜合利用和深度開(kāi)發(fā)嚴(yán)重不足，缺少在數(shù)據(jù)集成管理中深層次挖掘應(yīng)用，無(wú)法發(fā)揮數(shù)據(jù)分析在事故管理、設(shè)施建設(shè)、船閘規(guī)劃等方面的事前決策、事中管理、事后評(píng)估的智能化決策作用。同時(shí)，現(xiàn)代信息資源集中化程度較低，基本上分散在各個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)中，應(yīng)用面積相對(duì)單一，還未真正形成綜合資源集中統(tǒng)一應(yīng)用布局。

4.3 還未建立智慧船閘信息標(biāo)準(zhǔn)化體系

目前還未頒布與船閘和航道信息化建設(shè)法律法規(guī)，很多相關(guān)法律法規(guī)正處于準(zhǔn)備階段，應(yīng)用推進(jìn)與體系化建設(shè)嚴(yán)重不足，指揮船閘信息標(biāo)準(zhǔn)體系框架構(gòu)建還未真正推行，相關(guān)的政策制定、要素保證、技術(shù)支持還要進(jìn)一步完善。基于目前這種現(xiàn)狀，未來(lái)建設(shè)智慧船閘可從以下幾個(gè)方面進(jìn)行發(fā)展。

（1）加強(qiáng)智慧船舶管控。智慧船舶發(fā)展對(duì)于過(guò)閘管理而言，具有非常重要的作用，能促進(jìn)現(xiàn)代船舶工程發(fā)展進(jìn)程，讓其逐漸向制度化、規(guī)范化發(fā)展發(fā)展。但想要提高智慧船舶建設(shè)需求，就要將智慧船舶建設(shè)與過(guò)閘管理有效結(jié)合，利用信息化技術(shù)豐富的資源，形成大數(shù)據(jù)信息網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)信息化統(tǒng)一。建立船舶凈高系統(tǒng)和船舶吃水深度測(cè)量系統(tǒng)，再與船閘業(yè)務(wù)系統(tǒng)、港航業(yè)務(wù)系統(tǒng)有效結(jié)合，自動(dòng)感知船舶裝載情況，要事前監(jiān)管好船舶過(guò)閘業(yè)務(wù)和通行業(yè)務(wù)，及時(shí)制止違章行為。同時(shí)，要合理利用AIS、5G等新基建技術(shù)在船閘現(xiàn)地智能感知方面進(jìn)行研究與應(yīng)用，對(duì)船舶做到實(shí)時(shí)定位和跟蹤，且提高兩者數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度，有利于提升船閘現(xiàn)地全面掌握船舶實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)， 實(shí)現(xiàn)全面監(jiān)督管理。

（2）加強(qiáng)智慧數(shù)據(jù)分析。合理采用大數(shù)據(jù)技術(shù)和云技術(shù)，對(duì)現(xiàn)存數(shù)字資源進(jìn)行全方位分析，研究船閘擁堵指數(shù)和探索航道。同時(shí)，將自身掌握的數(shù)據(jù)推送給過(guò)閘船民，優(yōu)化整個(gè)水運(yùn)網(wǎng)絡(luò)和航道，緩解節(jié)點(diǎn)限制，通過(guò)對(duì)大數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析，為未來(lái)水運(yùn)規(guī)劃、航道建設(shè)提供有力支持。

（3）開(kāi)展多船閘聯(lián)合調(diào)度一體化研究。利用外場(chǎng)感知技術(shù)和大數(shù)據(jù)分析，對(duì)轄區(qū)內(nèi)航道及船閘進(jìn)行監(jiān)測(cè)，開(kāi)展多船閘聯(lián)合調(diào)度一體化研究。通過(guò)數(shù)據(jù)資源的合理規(guī)劃，做到省市跨層級(jí)信息實(shí)時(shí)共享，調(diào)度控制跨領(lǐng)域信息實(shí)時(shí)互通，以數(shù)據(jù)應(yīng)用價(jià)值的最大化支撐新的運(yùn)行模式、服務(wù)模式的平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)。多船閘聯(lián)合調(diào)度應(yīng)包含區(qū)域通航狀態(tài)監(jiān)測(cè)、船閘聯(lián)合調(diào)度預(yù)案、船閘聯(lián)合調(diào)度指揮3個(gè)模塊。其中區(qū)域通航狀態(tài)監(jiān)測(cè)借助外場(chǎng)感知設(shè)施，根據(jù)擁堵預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的通航狀態(tài)并預(yù)警。建立船閘聯(lián)合調(diào)度預(yù)案，根據(jù)不同的應(yīng)急情況建立轄區(qū)船閘的調(diào)度方案，具體包括調(diào)度人員組織、調(diào)度規(guī)則等。船閘聯(lián)合調(diào)度指揮則是多船閘聯(lián)合調(diào)度的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。

5 總結(jié)

綜上所述，由于水運(yùn)行業(yè)的特殊性，智慧船閘打造并沒(méi)有成熟實(shí)例可供參考，文章也是憑借自己的經(jīng)驗(yàn)，以信息化建設(shè)為基礎(chǔ)，不斷適應(yīng)變化、不斷調(diào)整的形式，結(jié)合管理體制的創(chuàng)新，讓過(guò)閘在整個(gè)通航管理當(dāng)中能具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性和安全性，通過(guò)建設(shè)區(qū)域性航閘運(yùn)行調(diào)度中心，讓船舶體驗(yàn)到最智能化、人性化的過(guò)閘服務(wù)，充分發(fā)揮船閘在水運(yùn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展當(dāng)中的作用。