廣西轄區(qū)內(nèi)河智慧航道建設(shè)管理研究

作者簡(jiǎn)介：

張 樺（1983—），碩士，工程師，主要從事船舶航運(yùn)、輪機(jī)工程教學(xué)工作。

摘要：智慧航道是運(yùn)用先進(jìn)的現(xiàn)代化信息技術(shù)，利用船舶導(dǎo)航設(shè)備、水文氣象監(jiān)測(cè)設(shè)施、航道測(cè)量裝備等航道智能感知設(shè)備，將船舶、航道、港口等資源信息整合起來，加強(qiáng)航道資源要素運(yùn)行狀態(tài)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，有助于減少船舶過閘時(shí)間，降低船舶運(yùn)輸綜合成本，提高通航效率和通過能力。文章以內(nèi)河智慧航道建設(shè)管理為研究課題，將智慧交通、數(shù)字航道、綠色航運(yùn)等理念融入其中，為廣西轄區(qū)內(nèi)河智慧航道提供建設(shè)性方案，推動(dòng)智慧航道建設(shè)管理的新發(fā)展。

關(guān)鍵詞：智能感知；數(shù)字航道；監(jiān)控可視

中圖分類號(hào)：U615.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 64 210 3

0 引言

“智慧航道”是指通過應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、智能遙測(cè)等現(xiàn)代先進(jìn)信息技術(shù)，自動(dòng)獲取并發(fā)布航道要素信息，對(duì)航道進(jìn)行科學(xué)化、智能化的管理和監(jiān)控，為船舶航行保駕護(hù)航，為港航企業(yè)發(fā)展獻(xiàn)計(jì)獻(xiàn)策，為航道、海事部門精準(zhǔn)服務(wù)，集中體現(xiàn)出“航道暢通，安全航行，綠色便捷，服務(wù)民眾”的智慧理念［1］。當(dāng)前廣西轄區(qū)共有航運(yùn)公司404家，管理船舶7 917艘，內(nèi)河航道建設(shè)依然存在著數(shù)字化和智能化水平不高、基礎(chǔ)建設(shè)薄弱、運(yùn)營效率較低等問題，需要綜合運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，為航道建設(shè)、養(yǎng)護(hù)、營運(yùn)等全過程提供高質(zhì)量的服務(wù)。

1 當(dāng)前航道管理存在的問題

近幾年來，廣西轄區(qū)內(nèi)河航道數(shù)字化、智能化建設(shè)有所改觀，但是隨著航道資源的不斷開發(fā)利用，在航道建設(shè)、運(yùn)營管理的發(fā)展中依然存在不足之處，制約著航道的擴(kuò)能升級(jí)和信息化管理。

1.1 航道規(guī)劃布局發(fā)展不平衡

廣西轄區(qū)內(nèi)河航道整體發(fā)展速度較慢，往往注重航道本身的建設(shè)，忽略了航道的智能化建設(shè)或者智能化建設(shè)滯后，信息化水平不高，加之存在受主觀因素影響的潛在性的設(shè)計(jì)漏洞和設(shè)計(jì)管理不到位的因素，致使航道設(shè)計(jì)布局不合理，航道服務(wù)管理系統(tǒng)服務(wù)水平不高以及航道信息資源處理不及時(shí)，航道的交通功能難以發(fā)揮最大作用。

1.2 航道管理信息化建設(shè)有待提升

廣西轄區(qū)內(nèi)河流眾多，地形地貌、水流形態(tài)差異較大，航道管理數(shù)據(jù)獲取內(nèi)容多、變化大，受制于信息化的基礎(chǔ)設(shè)施上的不足，在航道船舶通航量、航標(biāo)位置、水文氣象等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)獲取上存在不足，部分?jǐn)?shù)據(jù)的獲取方式依靠人工輸入，數(shù)據(jù)獲取具有主觀性和隨意性，甚至有時(shí)數(shù)據(jù)獲取不全面，導(dǎo)致數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)滯后、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化應(yīng)用不全，難以真實(shí)客觀地反映航道實(shí)際情況。

1.3 航道管理內(nèi)控制度有待完善

當(dāng)前，廣西轄區(qū)內(nèi)河航道建設(shè)、運(yùn)行、管理、維護(hù)等工作隸屬于不同的行政部門，而且不同的航道區(qū)段管理方式各異，航道管理內(nèi)控制度不全面。在實(shí)際運(yùn)行中，各行政部門所具備的人力、財(cái)力、物力等資源要素的不同以及所在地政府發(fā)展規(guī)劃的不同，在航道的業(yè)務(wù)流程和綜合管理上存在很大的差異，致使航道的資源信息難以共享，資源信息流動(dòng)不順暢，主管部門之間、主管部門與企業(yè)之間的協(xié)作和交流沒有發(fā)揮出高效便捷、共享互補(bǔ)的優(yōu)勢(shì)。

2 智慧航道運(yùn)行管理功能分析

為了保障船舶航運(yùn)安全、提高船舶通航效率、增強(qiáng)航道設(shè)施養(yǎng)護(hù)能力、提升航道服務(wù)能力與服務(wù)質(zhì)量，智慧航道運(yùn)行管理功能主要包含航道可視化動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、安全調(diào)度與智慧過閘、遠(yuǎn)程智能控制、智能綜合報(bào)告分析等增值服務(wù)功能（如圖1所示）。

（1）航道可視化動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。航道可視化動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)是采用視頻監(jiān)控技術(shù)（CCTV），運(yùn)用可視化、智能化的技術(shù)手段，加強(qiáng)航道水文氣象、航標(biāo)位置、船舶動(dòng)態(tài)、船閘運(yùn)行以及相關(guān)設(shè)施設(shè)備的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，確保航道安全營運(yùn)。

（2）安全調(diào)度與智慧過閘。通過智慧航道管理系統(tǒng)對(duì)申報(bào)過閘船舶實(shí)施登記與管制，按照船舶尺寸、噸位、貨物種類、吃水等狀況進(jìn)行分析，對(duì)過閘的船舶進(jìn)行整合和分組，合理安排船舶的進(jìn)閘、出閘；同時(shí)利用人工智能技術(shù)對(duì)過閘船舶尺寸、貨物品種、吃水、閘門對(duì)中等項(xiàng)目進(jìn)行稽查，對(duì)過閘船舶進(jìn)行安全監(jiān)管。

（3）遠(yuǎn)程智能控制。遠(yuǎn)程智能控制是運(yùn)用終端設(shè)備、通信網(wǎng)絡(luò)、視頻監(jiān)控和控制理論算法，在營運(yùn)管理中心對(duì)全部船閘進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控，對(duì)航道錨泊的船舶實(shí)施必要的監(jiān)管；同時(shí)對(duì)航道的設(shè)施設(shè)備運(yùn)行狀況進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，對(duì)船閘歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)施設(shè)備存在的問題，為決策分析提供相應(yīng)的服務(wù)。

（4）智能綜合報(bào)告分析。智慧航道管理系統(tǒng)對(duì)航道運(yùn)行態(tài)勢(shì)建立分析指標(biāo)：①船閘調(diào)度分析，包括過閘船舶數(shù)量、待過閘船舶數(shù)量、平均過閘時(shí)間、平均等待時(shí)間等參數(shù)；②船舶動(dòng)態(tài)分析，包括船舶的名稱、類型、尺寸、吃水深度和船舶的位置、航速、航向、通航密度等參數(shù)；③設(shè)備設(shè)施運(yùn)行分析，包括航標(biāo)及附屬設(shè)備、船閘及配套設(shè)備、遙測(cè)遙控儀器、視頻監(jiān)控等監(jiān)測(cè)設(shè)施；④航道地理環(huán)境分析，包括航道水文氣候、地形地貌、航道橋梁和建構(gòu)筑物、水位水深等環(huán)境因素。通過對(duì)航道運(yùn)行態(tài)勢(shì)指標(biāo)進(jìn)行全面分析，為航道建設(shè)、養(yǎng)護(hù)、調(diào)度、管理提供狀態(tài)分析與故障診斷等服務(wù)，增強(qiáng)航道管理應(yīng)急處置能力。

3 智慧航道管理系統(tǒng)建設(shè)方案

當(dāng)前我國大部分港口和航道的基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備相對(duì)落后，總體生產(chǎn)運(yùn)營效率仍有待提升，各地區(qū)港口和航道智慧化水平還存在發(fā)展不平衡現(xiàn)象，內(nèi)河航道的智慧化建設(shè)尤為堪憂。為了建設(shè)清潔、綠色、高效的智慧航道，立足航道發(fā)展條件及功能定位，完善智慧航道標(biāo)準(zhǔn)體系，深化智慧航道的總體布局，升級(jí)智慧航道總體架構(gòu)，提升智慧航道關(guān)鍵技術(shù)，優(yōu)化航道地理信息模型，增強(qiáng)通信網(wǎng)絡(luò)服務(wù)能力，提高航運(yùn)安全和效益，減少環(huán)境污染，將廣西轄區(qū)內(nèi)河建設(shè)成為“智能感知設(shè)施一張網(wǎng)、數(shù)字航道一張圖、監(jiān)控可視一幅畫”的智慧航道，提升航道用戶的滿意度［2］。

3.1 構(gòu)建智慧航道管理平臺(tái)系統(tǒng)

智慧港航管理平臺(tái)系統(tǒng)嚴(yán)格遵循數(shù)據(jù)安全、資源共享、支持升級(jí)、兼容性強(qiáng)的開發(fā)原則，主要包括公共智慧航道綜合服務(wù)系統(tǒng)和用戶通航服務(wù)APP兩個(gè)部分。智慧航道綜合服務(wù)系統(tǒng)能夠提供航道管理服務(wù)、船舶動(dòng)態(tài)查詢、船閘狀態(tài)檢測(cè)、航運(yùn)信息公開等服務(wù)功能；用戶通航服務(wù)APP可為用戶提供電子航圖、在線導(dǎo)航監(jiān)測(cè)、航道信息查詢及個(gè)人中心管理等服務(wù)功能，平臺(tái)系統(tǒng)建成后能夠支持大量的工作人員和用戶同時(shí)在線使用（見圖2）。

3.2 搭建數(shù)據(jù)支撐應(yīng)用庫

航運(yùn)資源涉及航道部門、海事部門、港口企業(yè)、航運(yùn)企業(yè)、個(gè)人用戶、市政部門、環(huán)境部門、氣象部門等眾多相關(guān)單位及相關(guān)人員，加強(qiáng)與縱向直接單位和橫向相關(guān)單位的數(shù)據(jù)互通互聯(lián)，建立船舶信息數(shù)據(jù)、航道信息數(shù)據(jù)、船閘信息數(shù)據(jù)、航運(yùn)企業(yè)信息數(shù)據(jù)、船岸協(xié)同信息數(shù)據(jù)、通航障礙物信息數(shù)據(jù)、航道自然環(huán)境信息數(shù)據(jù)、用戶個(gè)人信息數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)內(nèi)容，并實(shí)時(shí)對(duì)港航水上交通運(yùn)輸船舶、航道、船閘、環(huán)境等數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、整理、處理和分析，最終形成數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表和分析報(bào)告，為船岸工作人員提供決策服務(wù)。

3.3 建設(shè)智能感知設(shè)施“一張網(wǎng)”

智能感知設(shè)備按照檢測(cè)區(qū)域場(chǎng)所的不同主要分為航道環(huán)境、航道設(shè)施設(shè)備、船舶動(dòng)態(tài)三類。航道環(huán)境感知內(nèi)容主要包括水位、流速、風(fēng)速、氣溫、濕度、降雨等水文氣象信息；航道設(shè)施設(shè)備感知內(nèi)容主要包括航道閘閥門狀態(tài)、閘閥門啟閉機(jī)設(shè)備狀態(tài)、電氣控制設(shè)備狀態(tài)、航標(biāo)狀態(tài)和預(yù)警信息以及通航建筑物運(yùn)行狀態(tài)等信息；船舶動(dòng)態(tài)感知內(nèi)容主要包括船舶的名稱、類型、尺寸、吃水深度和船舶的位置、航速、航向、時(shí)間戳、裝載情況、貨物種類等信息［3］。通過加快高精度地理信息技術(shù)、智能遙感與測(cè)量、激光掃描、AIS、人工智能、通信技術(shù)等現(xiàn)代化信息裝備的應(yīng)用和航道信息數(shù)字化、物聯(lián)化、模塊化、信息化的建設(shè)，打造集信息感知、在線監(jiān)控、遠(yuǎn)程控制、故障診斷一體化的新型內(nèi)河航道基礎(chǔ)設(shè)施，構(gòu)建智能感知、在線監(jiān)測(cè)的航道全要素立體網(wǎng)，增強(qiáng)航道自我監(jiān)測(cè)能力。

3.4 打造數(shù)字航道“一張圖”

數(shù)字航道是運(yùn)用GIS技術(shù)建立航道資源全要素立體感知網(wǎng)，綜合運(yùn)用計(jì)算機(jī)信息技術(shù)，建設(shè)具有二三維切換聯(lián)動(dòng)，語音播報(bào)、人機(jī)互動(dòng)、水陸并存等功能的新型數(shù)字航道圖，能夠以三維立體方法呈現(xiàn)船舶動(dòng)態(tài)、水文氣象、地形影像、河床面貌、水域環(huán)境、重點(diǎn)區(qū)域剖面等航道的立體形態(tài)，利用網(wǎng)上管理的方式處理信息，動(dòng)態(tài)整合航道歷史數(shù)據(jù)和航道在線數(shù)據(jù)，對(duì)航道各要素進(jìn)行研究和預(yù)判，做出預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，建立三維航道模型，虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景。同時(shí)，能實(shí)時(shí)獲取航行船舶數(shù)據(jù)，將航道的規(guī)劃管理、營運(yùn)監(jiān)測(cè)、船舶調(diào)度、航道養(yǎng)護(hù)、預(yù)警預(yù)報(bào)、水上救援、水文氣象環(huán)境等不同應(yīng)用場(chǎng)景打造成一張電子航道圖，為航運(yùn)企事業(yè)單位、航行船舶等相關(guān)單位提供及時(shí)準(zhǔn)確、豐富多樣、高效可靠的智能化航道信息服務(wù)。

3.5 形成航道可視監(jiān)控“一幅畫”

當(dāng)前大多數(shù)航道視頻監(jiān)控主要針對(duì)河敏感、危險(xiǎn)等特定區(qū)域進(jìn)行管控，監(jiān)控范圍有限，對(duì)外界發(fā)生的緊急情況局限于遠(yuǎn)程監(jiān)控、視頻展示和主動(dòng)報(bào)警，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到智能監(jiān)視的狀態(tài)。按照智慧航道建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)，將遠(yuǎn)程監(jiān)控、視頻展示、主動(dòng)報(bào)警、數(shù)據(jù)智能分析、趨勢(shì)預(yù)測(cè)、輿情監(jiān)督、電子地圖聯(lián)動(dòng)等功能融合為一體，立足航道發(fā)展條件及功能定位，每隔一段距離在航道兩岸安裝視頻監(jiān)控設(shè)備，在危險(xiǎn)區(qū)域、航標(biāo)設(shè)施、通航建構(gòu)筑物、卡口航道、通航密集區(qū)、作業(yè)區(qū)等敏感區(qū)域加密布置，使整個(gè)航道處于實(shí)時(shí)可視監(jiān)控狀態(tài)。同時(shí)，利用現(xiàn)代化計(jì)算機(jī)技術(shù)精確測(cè)算出船舶的航向、坐標(biāo)和預(yù)測(cè)船舶是否偏航，向偏航船舶發(fā)出預(yù)警信號(hào)并告知其做出航線調(diào)整的方案，有效阻止偏航船舶進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域或撞擊通航建構(gòu)筑物而發(fā)生水上交通事故［4］。

4 結(jié)語

內(nèi)河航道是我國內(nèi)通外聯(lián)的水上運(yùn)輸基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，需要充分運(yùn)用現(xiàn)代化信息技術(shù)為航道改革創(chuàng)新注入動(dòng)力。本文通過分析當(dāng)前廣西轄區(qū)內(nèi)河道航管建設(shè)管理存在的主要不足之處，提出內(nèi)河智慧航道應(yīng)具有的基本功能，運(yùn)用現(xiàn)代科技手段，按照“創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享”的新發(fā)展理念加強(qiáng)航道頂層設(shè)計(jì)，通過構(gòu)建“智能感知設(shè)施一張網(wǎng)、數(shù)字航道一張圖、監(jiān)控可視一幅畫”的航道體系架構(gòu)，推進(jìn)航道管理信息化平臺(tái)，打造特色鮮明、功能齊全、水平領(lǐng)先、安全便捷、綠色高效的智慧航道，為提高我國航運(yùn)事業(yè)的發(fā)展增磚添瓦。

參考文獻(xiàn)

［1］熊紅梅，田 剛，張 勤，等.交通強(qiáng)國背景下內(nèi)河航運(yùn)氣象保障發(fā)展思考［J］.中國水運(yùn)（下半月），2021（8）：22-24.

［2］李學(xué)祥.內(nèi)河智慧航道發(fā)展研究［J］.中國水運(yùn)，2023（4）：15-19.

［3］張 楊，陳 冬.基于一體化運(yùn)行管理的航道數(shù)字化建設(shè)方案研究［J］.中國水運(yùn)，2023（1）：63-65.

［4］岳 瑋，余錦源.融合航標(biāo)、AIS與視頻分析的電子圍欄對(duì)于橋區(qū)船舶偏航預(yù)警應(yīng)用系統(tǒng)研究［J］.珠江水運(yùn)，2022（16）：114-116.