沙颍河（安徽段）水上综合信息服务系统建设构想

胡一恒

摘要：沙颍河是安徽省“两干三支” 中的重要一支，随着信息技术的不断发展和航运科学技术研究重心向内河转移，建立覆盖沙颍河航段的水上综合信息服务系统势在必行。本文对建立支撑保障沙颍河安徽段的综合信息服务系统的功能模块、关键技术等进行了研究。

关键词：内河航运 信息化管理 安徽沙颍河

沙颍河是淮河的最大支流，跨河南、安徽两省，是豫东南和皖西北的水运要道。沙颍河在安徽省境内航道里程206公里，规划等级为IV级，是安徽省“两干三支”（长江、淮河、合裕线、芜申运河、沙颍河）中的重要一支。随着沙颍河安徽段的全线复航以后航运条件的改善、水运量的增大，将导致沙颍河水上交通运输安全和环境保护的形势更加严峻。

随着信息技术的不断发展和航运科学技术研究重心向内河转移，全球卫星定位系统（GPS） 、船舶交通管理系统（VTS） 、船舶自动识别系统（AIS）等在内河水上监管与服务上的应用也越来越深入。但是由于系统缺乏有效的集成和协调、信息资源缺乏有效的整合与共享，总体来说，沙颍河水上运输的监管水平、服务水平都相对较低，海事港航监管部门和广大用户获取水上信息资源的成本较大。

基于以上考虑，运用先进的信息化技术，统筹考虑信息资源的利用，建立覆盖沙颍河航段的水上综合信息服务系统势在必行。

功能模块

如图1，按照沙颍河的现状以及建设目标，沙颍河（安徽段）水上综合信息服务系统应该包含以下几个功能模块：

1、应急管理信息子系统

能够根据沙颍河航道水上突发事件的特点，充分利用现代网络技术、无线通信技术和多媒体技术，以资源数据库、方法库和知识库为基础，以地理信息系统、电子江图系统、数据分析和挖掘系统为辅助，建立一个基于网络环境的应急指挥和管理系统。系统建成以后，需要实现对水上突发事件数据的收集、分析、海事应急指挥辅助决策、应急资源组织、协调和管理控制等功能。

2、多功能航标管理信息子系统

通过利用AIS、无线传感网络实现航标的遥测遥控，并在此基础上构建多功能航标信息无线网络通讯系统，通过基于zigbee技术的无线传感器，实现溢油、气象、水文、位置等信息的监测，为监管和服务提供决策支撑。

3、船舶自动识别子系统

以AIS为基础，通过VTS、CCTV、RFID、视频等技术手段，实现船舶的自动识别，并通过数据融合等技术实现信息的融合与匹配，为沙颍河水上交通监管、指挥和信息服务提供现代化的数据支持。

同时，基于RFID的船舶移动稽查技术不仅能够减少船舶停靠时间，避免执法人员重复检查，还能进行航道内船舶流量的统计，对提高港航管理效率具有重要意义。

4、电子航道图显示与信息子系统

海事监管部门和船舶驾驶员都需要用电子航道图显示与信息子系统来描述航道、水文等相关信息，同时显示船舶的实时位置。电子航道图显示与信息子系统（ IECDIS）属于地理信息系统（GIS）的一种应用，利用高速发展的信息化系统， 对存储的航道空间信息进行加工处理、变换、交互以及实现此类信息的二维、三维可视化，以实现大量的航道、水文和相关信息数据的统一显示和综合利用。

5、公共服务平台

为贯彻执行中央政府“以人为本”的理念和交通运输部“阳光海事”的目标，系统在设计上将积极探索利用水上交通信息化提供高质量公共服务能力的技术。

系统需要多种不同的方式，为用户提供通航条件、通航设备状况、交通流量、水文气象、航行通告等信息以及决策支持等所需的计算资源。

6、防污染智能监控子系统

为确保内河水环境、空气环境、水域生态环境不受船舶污染和船舶事故污染侵害，保证水运事业和经济协调、可持续发展，系统需要实现分布式环境下的环境监测，在航道水域内的水质样本进行实时采集，为水运造成的污染物监测和清洁提供基础数据。

关键技术

1、数据融合

在系统中，需要将不同传感器获取的信息进行融合处理，以消除单个传感器的误差，特别是通过VTS、AIS、CCTV、GPS、视频技术等手段，在重点航道实现全覆盖监控，就要求将目标船舶的航向、航速、位置等属性信息融合处理后在IECDIS上统一显示。

目前在非军事领域比较普遍的对数据融合定义为：数据融合就是充分利用多传感器资源通过对这些多传感器及观测信息的合理支配和使用把多传感器在空间或时间上的冗余或互补信息依据某些准则进行组合以获得被测对象的一致性解释或描述。按照数据抽象的层次，数据融合分为：数据层次融合、特征层次融合和决策层次融合。

通过数据融合技术，多源传感器在解决目标的识别、追踪等问题上采用模仿专家人脑的综合处理信息方式，进行智能化处理，从而得出更为准确可信的结论。

2、无线传感网络

无线传感器网络是一种由传感器节点构成的网络，能够实时地监测、感知和采集节点部署区域观察者感兴趣的感知对象的各种相关信息（如光强、温度、湿度、噪音和有害气体浓度等），并对这些信息进行处理后以无线的方式发送出去，通过无线网络最终发送给用户或者系统。

Zigbee技术作为所选无线传感网络技术的一种，具有范围小、成本低、能耗低、自组网、自恢复、可靠性高、高冗余等特性，使其非常适应本系统中对无线传感器的要求。

通过在沙颍河航道建立基于zigbee技术的无线传感网络，可以实现对气象水文、污染等信息的自动采集，通过WIFI/3G等方式将采集信息的传感器与系统连接，将数据传输到数据库进行处理。

3、云计算和软件即服务架构

云计算是一种基于互联网的计算方式，通过这种方式，共享的软硬件资源和信息可以按需提供给计算机和其他设备。云计算描述了一种基于互联网的新的IT服务定制、交付和使用模式，通常涉及通过互联网来提供动态易扩展而且经常是虚拟化的资源。典型的云计算提供商往往提供通用的网络业务应用，可以通过浏览器等软件或者其他Web服务来访问，而软件和数据都存储在服务器上。云计算关键的要素，还包括个性化的用户体验。

软件即服务是21世纪初期兴起的一种新的软件应用模式。它是一种通过Internet提供软件的模式，厂商将应用软件统一部署在自己的服务器上，客户可以根据自己实际需求，通过互联网向厂商定购获得自己所需的应用软件服务。

沙颍河水上综合信息服务系统，将借鉴云计算的概念实现SAAS架构，通过整合多信息源，为用户提供按需的、透明的云服务。系统可以视为广义的云计算的一种，但是具体实现技术仍然以传统的数据库技术、软件工程技术为主。

系统实现架构

具体实现时，系统采用四级架构：基础设施层、数据感知层、平台层、服务层。

基础设施层包括网络、服务器主机、数据库、无线传感设备等；数据感知层主要功能是搜集、存储、处理上一层中的无线传感设备获取的数据信息；平台层通过整合系统内所有的计算资源、信息资源，建立包括数据中心平台、权限管理平台、智能监控平台、物联网平台、数据挖掘平台等，为服务层提供平台支撑；服务层主要面向两个核心：应用和用户。在“应用”上主要实现应急管理、航标管理、船舶识别、污染监管、公共服务等各子系统功能。在“用户”上主要实现为多种终端用户按需提供个性化的、透明的定制服务。

结束语

本文首先分析了沙颍河水上运输的现状、背景以及水上综合信息服务系统建设的必要性。在此基础上，文章进一步提出了水上综合信息服务系统建设的功能模块构想，并探讨了水上综合信息服务系统中关键技术的实现问题，对沙颍河水上运输信息化发展和水上综合信息服务系统的建设具有一定的参考价值。

（作者单位：安徽省地方海事局）