浙江省数字化航道系统架构探讨

2013-08-18浙江省交通规划设计研究院吴蓉李杰耿驰远

自动化博览 2013年7期

浙江省交通规划设计研究院吴蓉，李杰，耿驰远

1 概述

浙江省属于水运大省，水运在省内交通运输方面占有重要地位。目前浙江省正大力进行航道治理和改造，在航道改造的同时，各类附属管理设施如船闸控制、泊区管理、重点水域监控等均提到日程上来，建设了不少船闸、锚泊服务区，并在部分航道沿线增设了闭路电视监视、船闸控制、GPS监视、呼叫中心等设施，但总体而言，航道信息化建设仍处于探索阶段。

国家“十二五”规划对航道的信息化提出新的要求，要求“内河干线航道重要航段监测覆盖率达到70%以上，重点营业性运输装备监测覆盖率达到100%。”，同时近期召开的“全国交通运输信息化工作会议”在“整合、应用、服务、效益”的理念基础上明确提出了“数字化航道”的概念，要求航道大力发展，实现信息化和数字化；浙江省“十二五”发展规划对航道发展数字化和信息化提出了要求。

2 浙江省航道信息化系统发展现状

浙江省作为航运大省，一直致力于航运的发展，先后对杭甬运河、衢江航道等进行治理和整顿，建设和开通若干船闸、锚泊区及各类运货码头。同时航道信息化也迅速发展起来，杭甬运河信息化系统设计近期通过评审，衢江航道信息化专题也在近期通过评审，信息化系统内容均包括了重点水域监视、船闸管理调度、网络化等功能。其中值得一提的是2009年浙江省港航局投资900多万元在浙北地区设置了船舶综合监管系统，能对靠近浙北航区管理部门的船舶自动通过RFID进行身份识别，能够实现免停靠报港、免停靠检查签证、危险品船舶报告等功能，能够通过数据库对船舶证书有效性、是否签证、是否报告、是否有违章行为、是否按时缴费等进行确认，进而进行有针对的处理，提高了管理水平。

截至“十一五”末，在杭州、嘉兴、湖州、舟山、绍兴等地内河骨干航道、码头布设了近300个视频监控点，14000余艘船舶安装了带GPS通信功能的船载机，7200余艘船舶安装了RFID识别卡，每天对浙北航区航行的船舶进行28万次自动免靠岸检查，完成船舶见证7000余次。

浙江航道信息化的发展带有典型的不均衡特性，从功能简单单一到复杂的多部门协作系统，不同地区航道的信息化发展水平不一。

3 数字化航道的业务需求和发展趋势

数字化航道的系统构成，是建立在对航道目前及未来业务需求和发展方向认识的基础上，故下面主要讨论航道的基本业务和航道管理的发展趋势。

3.1 航道管理基本业务需求

航道管理的主要业务包括：

船闸管理、控制及其过闸收费；

稽查、通航收费（对于无船闸航道）；

航运调度；

水文、气象条件监控；

泊区管理；

航道维护、养护；

流量统计、事件管理；

水上安全管理、水上交通指挥（监视、救助及动态巡视）；

航道执法；

船舶监管；

应急救助（呼叫中心）；

航标、航道设备的维护、管理、防盗；

船只年检。

随着经济的发展，大宗货物的航道运输越来越重要，航道除了自身管理维护等基本业务外，还会增加相应的业务：

与码头、物流公司协作，实现船队的顺利通航、船舶运力和货流信息监控；

船舶识别、定位、跟踪和导航服务；

船舶安全信用管理（可根据信用等级优先通航等）；

航标监控和位置管理；

水上安全监管；

综合性的水上交通指挥；

船舶交通行为跟踪和监管；

出行前服务（与社会其他部门合作，包括出行服务等）；

AIS系统（海事局要求一定吨位船舶配备）。

3.2 航运管理的发展趋势

对数字化航道的从航道管理及其未来发来趋势来看，未来航道发展主要向网络化、智能化、集中化发展，大体体现在如下方面：

3.2.1 管理控制网络化、智能化、集中化

航道管理的发展和高速公路管理的发展有些类似，为了提高工作效率，必然要求集中化管理，要求在航道管理中心能够对所管辖航道的各类沿线设施及业务进行管理和控制，集中化要求是高效率航道管理的必然趋势。

集中化管理要求信息的集中化，要求各沿线设施能够通过网络将数据、视频和各类信息汇集至管理中心，并能将各类信息上传至上级管理部门或其他协作部门，这些要求都导致航道管理向网络化方向发展。

智能化则是在集中化网络化基础上提高工作效率和管理手段的进一步体现。智能化要求在管理过程中，通过各类管理系统，对某些业务实现自动处理和自动控制，避免人工的浪费，提高工作效率。系统能够根据条件的变化辅助管理人员对各类业务进行处理，如处理应急事件的各类预案、通过设置射频卡实现船只身份的自动识别、具备船载机的船只在电子地图上的自动跟踪、监视以及导航等，无不是智能化的体现。

3.2.2 船舶信息数字化

随着技术的发展，海洋船舶的很多设备技术开始在航道船舶上得到应用，包括各类船舶船载设备。相比高速公路的车辆而言，船舶由于载货量更大具备更大的价值，从方便及安全考虑，船主也更愿意在船舶船载设备上进行投资。除了船主自身的手机外，吨位较大的船舶（300t）多安装了具备GPS定位和GPRS通信的船载机，可用于船只定位及通信通话等。同时由于航运管理对船舶识别要求，越来越多的船舶具备了身份证—RFID射频身份卡，用于保存船舶的各类信息。

船舶配置用于通信和身份信息识别的设备，使船舶从单纯的船舶变成了可识别可操作可管理的对象，其变化为：身份识别数字化，船舶成为信息接收和信息提供者。

3.2.3 交互数据格式的标准化定义及其规范化

航道管理的数字化和网络化，要求数据信息远程传输和汇总，并进行航道管理部门与船舶信息的交互、航道管理与船舶管理部门信息的交互、航道管理部门与上级管理部门的信息交互以及远期航道管理部门与其他社会部门的信息交换等多方面信息传递，必然要求交互数据及其格式的标准化定义和规范化，保证信息和数据传递的有效性和准确性。

为了协调各段航道的信息化建设，航道主管部门应建立全局性的建设标准、联网规范要求及各类子系统建设功能要求，以保证各段航道信息化建设水平的统一。

3.2.4 基础数据库（数据中心、数据平台）的建立

有效的航道管理要求管理对象的可识别性、信息可达性、信息可反馈性、管理对象允许活动的范围和管理者的各种管理手段的有效性。为了实现对船舶通航的有效管理，必然要求对船舶各类信息、交互信息以及允许船舶活动的区域进行定义和保存，这就要求建立基于船舶信息和航道沿线设施信息的各类管理数据库。如为了实现船舶信息的数字化，需建立船舶综合管理数据库，各类船舶信息均以标准化的格式和规划的定义保存在数据中；为了实现电子地图上的船舶监视、定位、导航等以及，或远期实现用户可于网站上查询关于航道的各类信息，必然要求建立航道基础数据库；为了对船舶进行有效管理，通过信用等级确定其通航优先级，必然也要求建立基于船舶信息的信用数据库等。

只有在各类基础数据库定义并实现后，才能在其基础上实现更高层次的应用。在基础数据库的基础上，方可实现行业运行分析决策支持。

3.2.5 业务管理数字化

数字化航道要求航道业务管理的数字化，各类管理手段均通过网络进行下达和实现。如航道监视网络化、缴费数字化、联网办公自动化、船舶综合监管数字化、船舶管理（监视、定位、跟踪、导航）以及船闸管理（控制和调度）可视化、环境检测分析自动化、信息发布手段多样化等。

3.2.6 紧急救助处理自动化

根据事先编制的事件处理预案，对船只碰撞、故障等在收到报警求助信息后，迅速形成处理方案，各部门处理人员能按照预案的要求及时迅速的对事件进行处理，实现综合性的水上交通指挥系统。要求软件方面具备较强的分析处理功能。

3.2.7 与社会其他部门、银行、经济体的联网合作

如前所述，远期可与物流业、银行联网及水运安全等部门实现船舶的监视、调度、定位、通航管理、过闸、稽查缴费、行为监管、船舶管理等业务。

4 系统构成

航道管理主要包括监视、控制、管理、服务四方面内容，对于不同航道，可根据其建设条件和发展水平设置不同等级的各类系统，但航道信息化和数字化总体目标应一致，差别仅在于条件不同导致的设置系统的多寡和系统功能的强弱。从前面的描述可知，建立较为完善的数字化系统需要诸多基础性的条件，这些条件如下：

（1）基础数据库的建立（航道、港口、IC卡、船员船舶、地理信息、其他各类数据库）；

（2）交互数据格式标准化和规范化；

（3）标准规范体系（包括宏观航道信息化总体规划构架、安全管理体系等规定）；

（4）电子地图；

（5）GPS/GPRS/AIS船载机及船舶身份识别。

在上述条件具备的情况下，可综合数据信息中心平台、通信平台等系统，进而建立港航业务系统、内部管理系统、交通指挥系统、公众服务系统四大系统，实现较为完善的航道数字化系统。其子系统和功能见表1（仅列出与航道交通有关的子系统，港航管理内部子系统略为办公自动化子系统）：

表1

8 航运智能调度子系统① 实时检测水文、流速、气象条件。② 与其他航运管理段、气象部门交互信息，构建水文、流速信息数据库；③ 根据历史数据进行分析，进行通航条件预测。10 稽查收费管理子系统① 配备航运调度软件，对航运统一管理和调度；② 根据船舶、气象、水文条件、过闸拥挤程度等，制定管理策略，对船只过闸、通行进行管理9 水文流速气象监视子系统① 提供船舶收费场所，实现过闸通航收费；② 实现刷卡收费；③ 无船闸稽查收费；④ 违章检查处理；⑤ 费额统计及拆账处理。11 船舶综合监管子系统① 在整合海事、船检、运政、稽征等业务系统建立船舶综合数据库。② 检查船舶证书有效性、是否签证、是否报告、是否有违章行为、是否按时缴费等，并进行相应处理。③ 实现免停靠报港、免停靠检查签证、危险品船舶动态报告等功能。12 船舶交通行为监管子系统（GPS动态管理）① 设置GPS/GPRS/AIS通信设施，实现与船舶的通信；② 在GIS电子地图上，动态显示船舶位置和船舶信息；③ 对船舶进行监视、定位、跟踪、导航管理；④ 进行船舶避让、防撞等行为指挥，进行安全监管。13 航标监测子系统① 航标设置监测设备，实时获得航标位置状态信息。② 对航标位置进行远程控制调整，保证航标位置固定。③ 在GIS地图上显示航标信息，当航标漂移时自动报警，并根据控制进行复位控制。14 综合信息发布子系统① 利用广播电台、有线广播、网站、短信平台、船载机设备以及情报板等进行信息发布。② 对航行的船舶提供动态提示、诱导、导航信息。15 办公自动化子系统（含工程管理子系统、港政管理子系统）① 航道各级设施联网；② 设置办公自动化系统，实现信息共享；③ 实现无纸办公/流程电子化、OA系统、计划、人事、财务、公文流转、网上审批；④ 对航道施工、建设、港口政务进行信息化管理。16 应急救助子系统（安全预警应急指挥子系统）① 建立应急救助管理子系统，设置各类处置预案；② 进行事件处理；③ 与其他部门联系，共同对应急情况进行处理17 航道维护保养管理子系统① 航道沿线设施状况数字化；② 动态监视沿线各设施的状况；③ 根据需要制定提前性养护方案。18 出行服务子系统（含公众监督）① 出行前通过网站查询；② 出行信息服务③ 出行前申请导航服务；④ 提供公众监督管理。19 船舶检测子系统① 与港口、物流公司合作，实现货物的快速运转；② 与海事、船检、运政、稽征合作实现船舶监管；③ 与导航公司合作，实现导航业务；④ 与港口、海事部门合作，实现水面安全监管。⑤行业预警和智能决策支持系统，以各种业务系统的数据为基础，对离散的业务数据进行数据分析和处理，挖掘数据信息的内在价值，为行业内其他如调研、研究、决策支持、航道发展规划提供数据支持和参考。21 综合水上交通指挥系统① 对船舶实施检测、年检、维护船舶综合信息库；② 对违规船舶进行处理。20 对外协作的高层次应用结合GIS系统、闭路电视监视、水上呼叫中心、综合信息发布、船舶交通行为监管、应急救助、对外协作等子系统，实现水上交通管理、交通诱导、事件处理、应急救援等的综合管理。