大數(shù)據(jù)技術(shù)在內(nèi)河航運管理中的應(yīng)用探究

蘇強瑛

（龍巖市永定區(qū)地方海事發(fā)展中心，福建 龍巖 364000）

1 內(nèi)河航運管理存在的問題

1.1 內(nèi)河船型種類復雜、工作職能多樣，安全隱患大

內(nèi)河航運船型復雜，船舶類型多樣，不但有運輸船，還有數(shù)量較多的工程船、漁船、公務(wù)船、游船游艇、渡輪、拖輪以及平板駁等特殊船型。不但船型種類眾多，且業(yè)務(wù)多樣，船舶的適航狀況與安全管理水平參差不齊，增大了對于內(nèi)河船舶的管理難度。并且，在內(nèi)河流域從事水上非法作業(yè)的船舶越來越多，例如，非法采礦、非法養(yǎng)殖、非法運輸?shù)鹊?，這些船舶在內(nèi)河航道內(nèi)或周邊作業(yè)，侵占航道、損害航道設(shè)施，特別是非法采砂船舶具有較大的安全隱患。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計，近幾年，我國內(nèi)河因非法采砂作業(yè)而引發(fā)的安全事故率一直居高不下[1]。此外，還有部分船舶存在違章運輸?shù)默F(xiàn)象，如超載、違規(guī)裝載貨物和不在規(guī)定航區(qū)航行等常見違規(guī)行為依然存在，對于內(nèi)河航運管理帶來了一定的挑戰(zhàn)。

1.2 內(nèi)河通航環(huán)境復雜、通航條件較差，通航限制大

受限于地理因素，內(nèi)河通航條件相對較差，航道寬度不足、淤積情況嚴重、航道設(shè)施維護不健全等因素在一定程度上限制了內(nèi)河的通航條件。隨著社會的發(fā)展，公共基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的推進，可通航河流上架設(shè)的橋梁數(shù)量不斷增加，流經(jīng)城市的通航河流中游船碼頭、河濱公園、水上樂園等文娛設(shè)施數(shù)量也逐步增加。且不同的橋梁跨度不一、通航尺度不同，橋區(qū)水域通航限制較多，也對內(nèi)河水域的通航造成了一定的影響。并且，隨著內(nèi)河航運的發(fā)展，內(nèi)河航道的建設(shè)與管理能效的提升，內(nèi)河船舶的通航尺度與標準也會逐漸提高，更大噸位以及更多類型的特種船舶數(shù)量增多，與橋區(qū)通航能力的限制、河流兩岸基礎(chǔ)設(shè)施之間的影響將愈發(fā)明顯，對內(nèi)河航運管理產(chǎn)生更大的難度。

1.3 內(nèi)河船型等級較低、船舶事故頻發(fā)，管理難度大

內(nèi)河船舶航行于相對封閉的水域，其本身的設(shè)計等級相對較低。導致內(nèi)河船舶在建造過程中可能存在一定的安全隱患，不符合安全航行要求。例如，船體結(jié)構(gòu)不強，總體操縱性能不高，導主航設(shè)備性能欠佳，船員個人能力與素質(zhì)不高等等。并且，大多數(shù)內(nèi)河運營船舶為私人所有，極可能存在經(jīng)營管理不規(guī)范的情況，主要片面追求經(jīng)濟效益，而安全管理建設(shè)投入相對較少的問題，設(shè)備維護不良，從而導致無法確保船舶的運營安全，增加了內(nèi)河航運的安全隱患[2]。

1.4 內(nèi)河航運發(fā)展快速、大噸位船舶多，交通密度大

隨著經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，以及各類沿江經(jīng)濟帶建設(shè)的推進與相關(guān)政策的出臺，內(nèi)河航運發(fā)展越來越迅速，承擔了更多的貿(mào)易運輸量。內(nèi)河通航的船舶數(shù)量、類型迅速增加，特別是大噸位船舶數(shù)量增加較快，對內(nèi)河的通航條件提出了更高的要求。這些都將為內(nèi)河航運管理帶來新的挑戰(zhàn)，使內(nèi)河航道安全形勢更加嚴峻。并且，在內(nèi)河航運管理中，水域范圍廣、管理力量不足、技術(shù)手段相對落后等因素對內(nèi)河航運管理與航運發(fā)展水平適配造成了限制[3]。因此，結(jié)合新興的大數(shù)據(jù)技術(shù)，運用航運大數(shù)據(jù)平臺開展內(nèi)河航運管理，提升內(nèi)河航運管理能效十分必要。

2 航運大數(shù)據(jù)平臺構(gòu)建

2.1 航運大數(shù)據(jù)平臺發(fā)展

聯(lián)合國在2012 年發(fā)布的《大數(shù)據(jù)的發(fā)展——挑戰(zhàn)與機遇》白皮書[4]，開啟了大數(shù)據(jù)技術(shù)研發(fā)的熱潮。大數(shù)據(jù)平臺就是利用各種信息化技術(shù)，處理海量的數(shù)據(jù)信息得到指標類型數(shù)據(jù)庫，通過特定的數(shù)據(jù)分析模型得到相關(guān)的數(shù)據(jù)分析結(jié)論，并通過現(xiàn)代化的手段進行一定的數(shù)據(jù)可視化處理。當前已有部分航運大數(shù)據(jù)平臺、大數(shù)據(jù)系統(tǒng)等投入使用，如船訊網(wǎng)、HiFleet、洋山港集裝箱自動化碼頭等，其主要服務(wù)于航運企業(yè)與港口部門，并在航運企業(yè)的現(xiàn)代化管理、港口碼頭的智能化發(fā)展與智慧航運的建設(shè)中起到了一定的積極作用。

2.2 大數(shù)據(jù)平臺在內(nèi)河管理中的優(yōu)勢

2.2.1 整合信息

在內(nèi)河航運管理的過程中，會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，主要有船舶數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、港口數(shù)據(jù)、航道數(shù)據(jù)以及相關(guān)法律規(guī)范等。將大量的航運數(shù)據(jù)匯總形成航運基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，利用大數(shù)據(jù)平臺具有高效的信息整合能力，可以將復雜的各類航運要素信息分類處理，形成數(shù)據(jù)倉庫，便于后續(xù)運用數(shù)學模型開展計算分析[5]。

2.2.2 決策智能化

對海量的數(shù)據(jù)進行計算分析后，根據(jù)數(shù)據(jù)計算分析結(jié)論結(jié)合決策支持系統(tǒng)和專家系統(tǒng)技術(shù)，通過智能決策模型，能在極短的時間內(nèi)，提供專業(yè)輔助的管理服務(wù)建議，為內(nèi)河航運管理機構(gòu)提供更高效的決策機制。

2.2.3 數(shù)據(jù)可視化

航運大數(shù)據(jù)平臺可將大量零散的航運數(shù)據(jù)搜集、整理、沉淀、建模后形成多維基礎(chǔ)大數(shù)據(jù)模型，通過大數(shù)據(jù)技術(shù)的處理、加工和展現(xiàn)方式，利用大數(shù)據(jù)的方法和思維，將數(shù)據(jù)結(jié)論以圖表文字等更加直觀具體的形式進行展示，便于內(nèi)河航運管理部門直觀掌握數(shù)據(jù)結(jié)論，提升大數(shù)據(jù)平臺的服務(wù)能力，進一步提高內(nèi)河航運管理效率。

2.3 內(nèi)河大數(shù)據(jù)平臺模型的建立

內(nèi)河航運大數(shù)據(jù)管理平臺的構(gòu)建模式可分為三個階段（如圖1 所示），即需求提出、模型構(gòu)建與項目應(yīng)用。第一階段需求提出是由內(nèi)河航運管理部門根據(jù)所管轄河流水域現(xiàn)實特點，根據(jù)管理的既定目標所提出的針對性的需求，明確大數(shù)據(jù)分析及應(yīng)用平臺需實現(xiàn)的分析、預測、監(jiān)管等方面的實際需要。

圖1 內(nèi)河航運大數(shù)據(jù)平臺構(gòu)建模式

根據(jù)特定的需求，在模型構(gòu)建階段，首先廣泛采集數(shù)據(jù)，包括船舶的航行動態(tài)數(shù)據(jù)、船舶固有靜態(tài)數(shù)據(jù)、航運企業(yè)信息數(shù)據(jù)、貨物裝卸物流信息數(shù)據(jù)、港口與航道文本數(shù)據(jù)、以及轄區(qū)相關(guān)管理法律法規(guī)文本數(shù)據(jù)等。將上述多種類型的數(shù)據(jù)進行分類清洗、歸一化到數(shù)據(jù)倉庫。由于數(shù)據(jù)類型較多，維度較高，須根據(jù)內(nèi)河管理需求，選取特定的指標對數(shù)據(jù)倉庫的數(shù)據(jù)進行再處理，形成相關(guān)的類型指標庫，從而減少特征數(shù)據(jù)量，提高計算分析的效率。

而后采用根據(jù)類型指標特點，選擇相應(yīng)的計算模型開展計算與分析，將分析的結(jié)果匯總到成果庫，結(jié)合實際的管理需求，將數(shù)據(jù)可視化處理，得到數(shù)據(jù)成果輸出庫，一方面可以便于快速輸出計算成果，另一方面可以根據(jù)分析的數(shù)據(jù)結(jié)果再次優(yōu)化計算模型，以提升計算模型的契合度，得到更符合需求的數(shù)據(jù)結(jié)論。

最后即內(nèi)河管理大數(shù)據(jù)平臺的項目應(yīng)用環(huán)節(jié)，內(nèi)河航運管理部門可針對轄區(qū)內(nèi)的船舶、航運企業(yè)、港口等實際需要開展各項管理與服務(wù)工作。

3 航運大數(shù)據(jù)平臺應(yīng)用

內(nèi)河航運大數(shù)據(jù)平臺的集成化應(yīng)用架構(gòu)如圖2 所示。通過大數(shù)據(jù)平臺，在上層管理模式中，可實現(xiàn)對船舶、港口、航道、航運企業(yè)的全面管理，在底層能夠使數(shù)據(jù)在平臺內(nèi)外部高效流通，幫助建立內(nèi)河航運綜合管理、內(nèi)河航運高效應(yīng)急救援、新型航運技術(shù)集成體系[6]。

圖2 內(nèi)河大數(shù)據(jù)平臺集成化應(yīng)用架構(gòu)

3.1 提升監(jiān)督管理能效

通過歸一化航運數(shù)據(jù)，將船舶、港口、航道、航運企業(yè)等信息收集分析，依托大數(shù)據(jù)平臺的信息集成處理能力，可將船舶的動態(tài)信息、靜態(tài)信息，港口的在港船舶、物流信息、設(shè)施設(shè)備、危險貨物、作業(yè)人員、應(yīng)急信息，航道的基礎(chǔ)信息、船舶數(shù)量信息、工程建設(shè)信息、管理養(yǎng)護信息，航運企業(yè)的運營生產(chǎn)信息、船舶管理信息、人員組織信息等進行收集、整合與分類處理歸集到數(shù)據(jù)倉庫。應(yīng)用航運大數(shù)據(jù)平臺，通過其高效的信息集成與處理能力，可更快速更高效提升相關(guān)部門規(guī)劃、監(jiān)督、管理、服務(wù)的相關(guān)能力。利用數(shù)據(jù)可視化與輔助智能決策功能，可為內(nèi)河航運管理部門提供更高效的監(jiān)管輔助。

3.2 強化應(yīng)急救援效率

內(nèi)河航運大數(shù)據(jù)管理平臺可以顯著提高內(nèi)河航運管理中的應(yīng)急遇險應(yīng)對能力，通過內(nèi)河航運大數(shù)據(jù)管理平臺，可以實時快速地獲取船舶、港口航道的實際狀態(tài)，并進行實時的監(jiān)管與具體場景態(tài)勢分析，若發(fā)生船舶遇險，監(jiān)管部門能及時地掌握船舶遇險情況，評估遇險等級，快速選擇相應(yīng)的應(yīng)急預案，并可運用大數(shù)據(jù)平臺的全方位、全態(tài)勢感知優(yōu)勢，迅速調(diào)配相應(yīng)的應(yīng)急救援資源，派遣相應(yīng)的救援力量或臨近的船只進行救援，更好地為內(nèi)河航運安全管理保駕護航。

3.3 完善多平臺多技術(shù)集成

通過大數(shù)據(jù)平臺的高效信息整合處理能力，可將更多的新興技術(shù)融入到航運發(fā)展與管理中。例如，現(xiàn)在正迅猛發(fā)展的船舶高性能態(tài)勢感知系統(tǒng)、人工智能避碰技術(shù)以及無人船舶操控等新興技術(shù)等，均可以利用航運大數(shù)據(jù)平臺為載體，更好地融入到航運管理中[7]。基于航運大數(shù)據(jù)平臺的整合性，特別是在目前智慧航運快速發(fā)展的背景下，可以將更多的新興技術(shù)應(yīng)用到航運中去，自主航行船舶普及后，以內(nèi)河航運大數(shù)據(jù)平臺為依托，通過其高效的信息整合與處理能力，一方面可為自主航行船舶提供更精確、更詳細的航行數(shù)據(jù)，助力無人船與智慧航運發(fā)展；另一方面能夠快速收集相關(guān)的航運信息，進一步提升內(nèi)河管理能效。

4 結(jié)語

應(yīng)對內(nèi)河航運管理中的復雜問題，通過應(yīng)用新興技術(shù)解決勢在必行。航運大數(shù)據(jù)平臺作為一種將大數(shù)據(jù)技術(shù)下沉到航運管理中的應(yīng)用實例，在提升內(nèi)河管理能效方面有著十分顯著的優(yōu)勢。本文主要說明了內(nèi)河航運大數(shù)據(jù)平臺的模型構(gòu)建方式，并結(jié)合現(xiàn)實中內(nèi)河航運管理存在的問題提出大數(shù)據(jù)平臺在其中的集成化應(yīng)用架構(gòu)，可在內(nèi)河航運管理能效提升、應(yīng)急救援提效以及航運高新技術(shù)應(yīng)用方面提供更大的助力。并且，隨著科學技術(shù)的不斷進步，大數(shù)據(jù)平臺+智能航運也將為內(nèi)河航運智能化管理探索提供更多可能。