港口航道工程信息化建設(shè)策略分析

◎展嘉敏 江西省贛中航道事務(wù)中心臨川航道所

港口生產(chǎn)情況能夠在一定程度上代表宏觀經(jīng)濟(jì)整體發(fā)展態(tài)勢，受到不可抗力因素影響，2020年港口航道經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度減緩，但從2021年開始，我國港口航道經(jīng)濟(jì)逐步恢復(fù)，實(shí)現(xiàn)了全年155億噸的港口貨物吞吐量，與2020年相較凈增10億噸。從港口貨物吞吐量GDP彈性系數(shù)來看，2019年、2020年、2021年分別為0.93、1.08、0.84，從整體消費(fèi)支出來看，港口內(nèi)河內(nèi)貿(mào)對全國經(jīng)濟(jì)增長起到了促進(jìn)作用，經(jīng)濟(jì)增長貢獻(xiàn)率為65.4%，拉動了5.3個(gè)百分點(diǎn)的GDP。結(jié)合上述數(shù)據(jù)來看，港口航道工程實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)帶動效果，需以前瞻化眼光看待管理手段，加快信息化建設(shè)步伐。

1.信息化建設(shè)對于港口航道工程的重要性

結(jié)合2021年港口經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)不難看出，港口經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定增長，為進(jìn)一步提升港口航道工程對于宏觀經(jīng)濟(jì)建設(shè)的推動作用，應(yīng)迎合產(chǎn)業(yè)發(fā)展形勢，加強(qiáng)信息化建設(shè)工作，合理規(guī)劃港口功能，并通過信息化科學(xué)布局，使港口航道工程能夠更好地應(yīng)對日益增長的吞吐貨物。在港口航道工程信息化建設(shè)期間，需根據(jù)港口實(shí)際情況搭建信息化管理平臺，以管理平臺為手段進(jìn)行港口服務(wù)升級，以戰(zhàn)略為導(dǎo)向銜接多項(xiàng)港口航道業(yè)務(wù)，并促進(jìn)多部門協(xié)同聯(lián)合，以此實(shí)現(xiàn)港口航道工程的集成化管理，繼而使服務(wù)管理、管理控制等措施能夠穩(wěn)定落實(shí)，使港口航道工程各階段目標(biāo)均可在既定期限內(nèi)完成。隨著我國產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，我國城市經(jīng)濟(jì)交流與國際經(jīng)濟(jì)活動日漸頻繁，港口航道工程為更好地適應(yīng)當(dāng)前經(jīng)濟(jì)形勢需轉(zhuǎn)型發(fā)展，而在此期間，必須做好信息化建設(shè)工作，把握機(jī)遇，迎接挑戰(zhàn)，促進(jìn)港口航道工程綜合效益的增長。

2.港口航道工程信息化建設(shè)現(xiàn)存缺陷

港口航道工程在長期發(fā)展中已認(rèn)識到信息化建設(shè)的重要性，但其信息化建設(shè)策略存在一定缺陷。第一，功能缺失。該問題是港口航道工程信息化建設(shè)中的主要問題，所搭建的信息化管理平臺無法滿足所有的港口航道服務(wù)需求，導(dǎo)致部分功能無法依托于信息化管理平臺而實(shí)現(xiàn)，這就造成了管理混亂局面。功能缺失不全嚴(yán)重影響了港口航道工程日常管理活動的開展，且無法滿足水路交通事業(yè)的快速發(fā)展需求，故在水路交通事業(yè)信息化建設(shè)期間，必須重視功能板塊的設(shè)計(jì)工作。第二，發(fā)展不平衡。我國港口眾多，包括長三角、山東沿海、西南沿海、東南沿海等沿海港口，及蘇州港、南通港、南京港、東莞港等內(nèi)河港口，但各港口受到地理位置、經(jīng)濟(jì)水平的影響，在信息化建設(shè)方面存在布局不平衡、發(fā)展不均衡問題，而部分港口航道工程在建設(shè)期間一味模仿套用其他港口的信息化管理模式，缺乏針對性，導(dǎo)致信息化建設(shè)工作無法切實(shí)促進(jìn)港口航道工程發(fā)展。由此可見，在信息化建設(shè)期間，應(yīng)確保港口航道工程信息化管理平臺良好銜接當(dāng)?shù)匚幕?、?jīng)濟(jì)，做好多產(chǎn)業(yè)協(xié)同。

3.信息化建設(shè)在港口航道工程中的實(shí)現(xiàn)策略

3.1 總體框架結(jié)構(gòu)

港口航道工程在信息化建設(shè)過程中，應(yīng)積極應(yīng)用前沿技術(shù)，搭建集管理、存儲、監(jiān)督、應(yīng)用為一體的港口航道工程信息化管理平臺，基于信息化管理平臺，可便捷化錄入、發(fā)布航道信息，提高港口航道服務(wù)效率。港口航道工程搭建信息化管理平臺時(shí)，應(yīng)立足于實(shí)際，結(jié)合現(xiàn)有需求確定基本項(xiàng)與可選項(xiàng)，要求該信息化管理平臺必須具備“基本項(xiàng)”功能，“可選項(xiàng)”可根據(jù)港口航道未來發(fā)展情況及現(xiàn)狀選擇是否設(shè)計(jì)。圖1為港口航道工程信息化管理平臺框架結(jié)構(gòu)，圖1中采用不同顏色標(biāo)注了基本項(xiàng)與可選項(xiàng)，用于解決規(guī)避信息化管理平臺功能缺失這一問題。為保障信息化管理平臺功能，需做好技術(shù)賦能，可將5G通信、RFID射頻識別、GIS系統(tǒng)、BIM技術(shù)、人工智能、北斗系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)、視聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字孿生技術(shù)、邊緣算法等融入到信息化管理平臺中，以前沿技術(shù)為支撐，不斷健全管理平臺功能，最大限度確保該管理平臺能夠良好地推動港口航道工程發(fā)展建設(shè)。

圖1 港口航道工程信息化管理平臺框架

3.2 平臺功能板塊

依托于上述信息化管理平臺框架結(jié)構(gòu)，根據(jù)港口航道服務(wù)情況劃分功能板塊，從港航角度來看，可將信息化管理平臺框架進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為功能板塊結(jié)構(gòu)，具體見圖2，各功能板塊協(xié)同合作，共同發(fā)揮作用。

圖2 平臺功能板塊

3.2.1 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)

數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)可對港口航道工程信息化管理系統(tǒng)內(nèi)的圖形數(shù)據(jù)、歷次航道普查數(shù)據(jù)等信息展開技術(shù)處理，采用數(shù)據(jù)處理技術(shù)進(jìn)行歸納分析，建立數(shù)據(jù)分析模型，運(yùn)用算法厘清數(shù)據(jù)間的關(guān)系，剔除重復(fù)、無效、低效數(shù)據(jù)，并將最終數(shù)據(jù)結(jié)果錄入數(shù)據(jù)庫內(nèi)，為后續(xù)查詢應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

3.2.2 地理信息系統(tǒng)

該系統(tǒng)建立在電子地圖、航道圖、地形圖基礎(chǔ)上，以地形地貌信息、地理屬性數(shù)據(jù)、地理空間數(shù)據(jù)為核心，依托于GIS系統(tǒng)等技術(shù)進(jìn)行航道地理信息整合，并運(yùn)用可視化技術(shù)，使港口航道地理信息采用直觀性圖像、影像、表格的方式呈現(xiàn)出來，使港口航道地理信息更好地應(yīng)用于碼頭建設(shè)、航道整治、航運(yùn)管理、水情分析、船只導(dǎo)航、工程設(shè)計(jì)規(guī)劃等工作中。地理信息系統(tǒng)功能板塊為港口航道工程地理?xiàng)l件分析、決策分析提供保障，提高航道建設(shè)規(guī)劃實(shí)效。

3.2.3 中心數(shù)據(jù)庫

完成信息感知與采集后，相關(guān)數(shù)據(jù)信息被錄入信息化管理平臺進(jìn)行處理分析，經(jīng)篩選整合歸納后，信息數(shù)據(jù)進(jìn)入航道中心數(shù)據(jù)庫內(nèi)，為港口航道工程的管理提供數(shù)據(jù)支持。為最大限度發(fā)揮出信息數(shù)據(jù)最佳效果，可搭建數(shù)據(jù)庫關(guān)系模型，將數(shù)據(jù)庫與港口航道工程各業(yè)務(wù)部門進(jìn)行銜接，消除業(yè)務(wù)部門間的信息不對稱問題，使航道數(shù)據(jù)在特定范圍內(nèi)完成共享。

3.2.4 港航監(jiān)管系統(tǒng)

結(jié)合圖1整體框架結(jié)構(gòu)不難看出，信息化管理平臺能夠?qū)Ω黝愋畔?shù)據(jù)進(jìn)行感知采集，并對航道水文信息數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測，此時(shí)可通過信息數(shù)據(jù)分析了解港口航道實(shí)際情況，以此確保港口航道服務(wù)能夠始終處于穩(wěn)定狀態(tài)下。

3.2.5 Web應(yīng)用

Web應(yīng)用功能主要為實(shí)現(xiàn)良好的人機(jī)互動效果，對信息化管理平臺功能模塊進(jìn)行整合，使港口航道工程用戶能夠通過客戶端進(jìn)入平臺登錄界面，完成身份認(rèn)證后，用戶即可應(yīng)用信息化管理系統(tǒng)進(jìn)行操作。

3.3 平臺網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

在搭建港口航道工程信息化管理平臺過程中，應(yīng)以簡潔性、有效性、可視化、易讀性為原則進(jìn)行建設(shè)，最大限度地提高人機(jī)交互效果，使管理平臺能夠良好發(fā)揮作用。在平臺搭建期間可建立Web三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，通過三層網(wǎng)絡(luò)程序開發(fā)，構(gòu)建完整的信息化管理平臺。

第一，應(yīng)用層。主要包括智慧服務(wù)區(qū)、智慧船閘、智能防撞、船岸協(xié)同、通航智能管理、護(hù)岸智能監(jiān)測等，用戶通過身份認(rèn)證后即可進(jìn)入信息化管理平臺客戶端，根據(jù)自身業(yè)務(wù)需求選擇功能板塊，并展開相應(yīng)操作。待操作執(zhí)行傳輸至服務(wù)器后，系統(tǒng)程序按照指令內(nèi)容將應(yīng)用界面顯示于客戶端設(shè)備上，繼而使功能板塊得到良好應(yīng)用。第二，支撐層。支撐層位于服務(wù)器上，當(dāng)用戶發(fā)出指令請求后，支撐層根據(jù)指令內(nèi)容讀取數(shù)據(jù)庫內(nèi)信息，并將港口航道等內(nèi)容傳輸至用戶端。第三，感知層。位于整個(gè)管理平臺程序的底層，主要用于感知采集港口航道信息數(shù)據(jù)，與航道中心數(shù)據(jù)庫連接，便于信息數(shù)據(jù)查詢操作。

3.4 船岸協(xié)同系統(tǒng)

對于港口航道工程信息化建設(shè)而言，船岸協(xié)同系統(tǒng)屬于功能“可選項(xiàng)”，但隨著港口航道工程的發(fā)展，船岸協(xié)同的重要性逐漸提高，關(guān)乎整體業(yè)務(wù)服務(wù)效果，故必須重視船岸協(xié)同系統(tǒng)的建設(shè)工作。在船岸協(xié)同系統(tǒng)搭建期間，以數(shù)字孿生技術(shù)為基礎(chǔ)，對多源異構(gòu)港航信息數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理及統(tǒng)一同步分析，將雷達(dá)系統(tǒng)、RFID技術(shù)、船載設(shè)備、港口設(shè)備內(nèi)的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行歸納整合，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行港口車流、船流的優(yōu)化。圖3為港航船岸協(xié)同系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，從信息服務(wù)、生產(chǎn)調(diào)度、安全管理、設(shè)備管理四個(gè)方面加強(qiáng)船岸信息交互，同時(shí)還可采用移動客戶端、微信小程序的方式進(jìn)行船岸協(xié)同管理操作，進(jìn)一步提高管理活動的便捷性。船岸協(xié)同系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)為云端數(shù)字孿生，在建設(shè)該系統(tǒng)時(shí)，必須做好信息數(shù)據(jù)的整合銜接，消除航道、港口、集裝箱船之間存在的信息壁壘，通過信息融合強(qiáng)化港口航道工程信息支撐效果，為精細(xì)化業(yè)務(wù)服務(wù)的實(shí)現(xiàn)奠定基礎(chǔ)。

圖3 船岸協(xié)同系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3.5 系統(tǒng)安全性設(shè)計(jì)

港口航道信息化管理平臺位于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境內(nèi)，具有開放性特征，這就對管理平臺系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全提出了一定挑戰(zhàn)。在信息化建設(shè)過程中，需嚴(yán)格落實(shí)安全性設(shè)計(jì)，將安全保障措施融入到整個(gè)系統(tǒng)環(huán)節(jié)中，全方位保障網(wǎng)絡(luò)安全，避免出現(xiàn)信息泄露、數(shù)據(jù)篡改丟失等問題。結(jié)合上述所提到的港航信息化管理平臺系統(tǒng)來看，安全性設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，其具有一定的共享性質(zhì)，用戶可根據(jù)自身需求進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取與訪問。提高數(shù)據(jù)庫安全性時(shí)，應(yīng)注意強(qiáng)化用戶身份識別驗(yàn)證環(huán)節(jié)，并根據(jù)用戶等級設(shè)定數(shù)據(jù)訪問權(quán)限，重要數(shù)據(jù)需得到管理員授權(quán)方可訪問數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，以此提高網(wǎng)絡(luò)可靠性，同時(shí)融入密鑰技術(shù)，定期更新防火墻，做好異地備份，從不同角度加強(qiáng)安全性管理。

4.結(jié)束語

綜上所述，在新時(shí)代背景下，建設(shè)信息化管理平臺是港口航道工程發(fā)展的必經(jīng)之路，需依托于5G通信、RFID射頻識別、GIS系統(tǒng)、BIM技術(shù)、數(shù)字孿生技術(shù)、邊緣算法等前沿手段建設(shè)行之有效的信息化管理平臺，在明確港口航道信息管理系統(tǒng)整體框架基礎(chǔ)上細(xì)化功能板塊，并確定Web網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，做好船岸協(xié)同建設(shè)及安全性設(shè)計(jì)，使信息化管理平臺能夠穩(wěn)定推進(jìn)港口航道工程發(fā)展。