一套基于信息采集和分析的通航管理平台的设计与研究

李大卓 卢晓炜

摘 要：为确保航道的畅通和航行安全，基于实时的信息采集与数据交换的技术，本文提出一套通航管理平台，其通过灵活接口设计的软件，主要实现对航道管理业务所要求的外部多种数据的接入与关联展现，以及软件功能、数据的外部集成和调用服务，该平台可应用于通航船舶和航道数据信息的分析、预计和决策支撑。

关键词：信息采集;通航管理;决策支撑;平台设计

中图分类号：U665.2            文献标识码：A            文章编号：1006—7973（2019）03-0038-03

当今社会已经全面进入信息时代，信息技术和通信技术迅速而全面地渗入到我们的日常工作和生活之中，也在快速而深刻的改变着全球政治、经济格局。交通运输部为贯彻国家信息化发展战略，相继印发并大力推进“互联网+”便捷交通促进智能交通发展的实施方案、《推进智慧交通发展行动计划（2017—2020年）》。同时《交通运输“十三五”发展规划》进一步强调将继续大力推进信息化建设，努力提高交通运输科技信息化水平。目前，随着我国航运工程迅猛发展，航道信息化抢抓战略机遇，经历了一个快速发展阶段，为提升航道通航管理与服务水平注入了强劲动力，发挥了重要作用。

本文所设计的通航管理平台是整体基于灵活接口设计的软件，主要实现对航道管理业务所要求的外部多种数据的接入与关联展现，以及软件功能、数据的外部集成和调用服务。实现通航船舶和航道数据信息的分析、预计和决策支撑。

1 平台总体设计

本文设计的通航管理平台通过实时的数据采集与交换为综合分析提供了调度的信息情报支持。而平台最主要是通过信息化手段确保航道的畅通和航行安全是。同时，通航管理平台综合分析最核心的要求是综合，即综合各种实时、准实时信息资源，如航道交通量信息、航道水位信息、航道周边的天气信息、航道船舶密度、在航船舶位置信息、航船舶轨迹信息等，通过实时分析、预警、指挥确保航道的正常通行和船舶航行安全。通航管理平台总体功能图如图1。

通航管理平台系统的功能模块主要包括：

（1）GIS基础功能：完成GIS基本操作、测量、图层上的编辑、标绘，自定义区域、定位便笺和图层管理等功能。

（2）搜索功能：搜索功能包括了船舶搜索、港口搜索、基于位置的搜索和航标搜索等功能。

（3）AIS服务功能：提供实时AIS定位、实时AIS过滤、无时间限制的单船或多船轨迹查询、轨迹回放、区域历史回放和实时和历史交通流量、船舶密度等统计分析功能。

（4）气象服务功能：提供风场、流场、天气预报、卫星云图等多种气象服务。

（5）辅助功能：主要包括船舶档案、港口名录、港口船舶动态、船舶计划、公告及滞留信息显示查询等功能。

（6）监管功能：面向监管提供旅游船艇管理、施工船舶管理、搜救力量管理、溢油应急力量管理等功能，同时提供灵活的船队管理和事件预警体系，实现智能化、自动化的监管目标。

（7）系统管理功能：通过用户管理和角色权限管理实现系统的权限分级和灵活配置，通过运行监控服务实现系统运行状态的自动监控，实现7*24无人值守服务;同时为系统用户提供丰富的使用设置，提升用户体验。

2 分系统设计

本文所设计平台的子系统主要包括船舶监控、重点区域监控、船舶分组管理、轨迹回放、AIS信息播发、视频监控、航道信息图和统计分析等功能模块。其功能架构图如图2所示。

2.1船舶监控

船舶监控实现所有船舶在电子航道信息图上的统一展示，并且实现选择展示功能，用户可以根据自身需求，使得电子地图平台只显示指定类型的所有船舶。

船舶监控实现的主要功能包括AIS信息显示、船舶的统一展示、船舶的选择展示和目的船舶的详情展示。其总体架构图如下图3所示。

2.2重点区域监控

主要是对指定的重点区域内驶入或驶出的船舶进行监控，并且向管理者发送报警信息;重点区域监控主要功能分为重点区域管理、报警规则管理和报警信息管理。其功能架构图如下图4所示。

图4  重点区域监控总体架构

2.3 船舶分组管理

船舶分组管理主要是将需要监控的船舶进行组队，并对其进行实时监控和集中管理。船舶分组管理可以对船舶分组内的船舶进行开始跟踪，显示其监控信息并且能对监控信息进行处理;系统自动将每个用户管理的船队突出显示在任意比例尺电子地图上。

2.4轨迹回放

轨迹回放主要是用于显示船舶在指定历史时间段内的AIS和VTS位置轨迹回放。轨迹回放包括指定船舶的轨迹回放和指定区域内的船舶轨迹回放两部分。其功能架构图如下图6所示。

2.5 AIS信息播发

AIS信息播发主要是将水文信息进行广播和短信息发送给指定船舶;AIS信息播发分为信息播发和短消息发送两个功能模块，其功能架构图如下图7所示。

信息播发主要是将水文气象信息和潮位信息发播出去，尤其是恶劣天气的时候，能够起到水文预警的功能，具体播发的方式主要分为：默认辖区，所有船台，指定区域，指定船只。

2.6 視频监控

视频监控主要是将岸基、船载、无人机视频信息接入到系统，并且在航道信息图上显示各个视频采集站点的位置。视频监控主要功能包括CCTV视频采集管理、CCTV视频档案管理、CCTV视频与AIS联动跟踪监控，其功能架构图如下所示：

2.7 航道信息图

（1）航道信息图管理。航道信息图管理包括电子地图图幅管理和电子地图更新管理，加强管理人员对电子地图的掌控能力，保证电子地图的有效性。

（2）地图漫游。地图漫游主要是让用户可以对电子地图拖动等操作，查看不同位置和不同地图比例的电子地图。包括拖动漫游、中心点漫游、全域漫游等功能。

（3）区域定位。区域定位主要是通过输入坐标定位指定的区域，同时在地图上显示出来，包括区域查询和地图显示两个功能。

（4）图层控制。图层控制主要是对地图上的各个图层进行叠加显示控制，图层的显示可按照需求设置，包括单一图层控制和多个图层控制。

2.8 统计分析

（1）AIS密度统计。当地图缩放级别较低时，按照固定分辨率将地图可视范围划分为若干个矩形的统计区块，在统计区域内直接以数字方式显示实时AIS船舶数量统计。实时船舶数量越多、交通越密集的统计区块，在地图上显示的背景颜色越深。这样的方式，便于用户实时掌握船舶交通流量。效果图如下图9所示。

点击统计区块，则可逐级放大地图，并重新根据当前地图范围划分统计区域，地图级别越高，统计范围越精确。

（2）区域交通流分析。查看区域内，任意一个历史时刻的船舶列表、船舶流量趋势分析以及船舶的分布情况。

（3）进出港统计分析。自动统计港口当前预计到港、锚泊、系泊和离港船舶的数量，并可查看详细的船舶列表。通过点击船舶列表项，则可在地图上定位当前船舶的实时位置，查看船舶实时动态和详细信息。

（4）统计报告生成。根据用户选择的事件范围对指定船舶的历史航行动态进行分析，实现船舶历史挂靠港口（port call）的自动计算，同时以航行时间、航行速度与距离为口径，分别进行统计与分析。这些统计在航运合同纠纷中应用广泛。

3 结语

随着科技和经济的发展，信息化对航道和现代物流业的推动效果越发明显，信息技术已经成为现代航道发展的重要技术支撑。通过航道信息化建设，将整合航道资源、优化管理流程、提高航道管理效率;促进航道管理现代化，使航道管理的能力得到提高;保障航道安全生产;同时也是实施动态管理、提高航道保障能力的现实要求。