远程遥控遥测技术在贵梧航道航标管理中的应用

刘临雄

摘要：西江航运干线贵港至梧州Ⅱ级航道工程的航标远程遥控遥测信息化管理系统从2009年建成投入运行以来，对提高航标的维护质量起到了重要的作用。文章通过总结在远程航标遥控遥测技术推广应用方面取得的工作经验，分析存在的问题，提出改进的技术措施，为航道建设管理提供借鉴。

关键词：遥控遥测;技术;航标管理;应用

中图分类号：U644.8 文献标识码：A DOl：10.13282/j.cnki.wccst.2019.07.053

文章编号：1673-4874（2019）07-0181-03

0引言

近年来，西江航运干线水路运输快速发展，水运货运量多年连续攀升，从2013年开始，通过长洲水利枢纽断面的核载量已经超过1亿t，2017年达到1.56亿t，西江航运干线已经成为名副其实的黄金水道，其航运安全的重要性不可忽视。航标是船舶航行的眼睛，航标维护管理质量与船舶安全航行密切相关。长期以来，航道部門实行人工定期巡航进行现场检查的方式对航标进行维护管理，不仅需要投入大量的人力物力，而且一旦航标发生失常情况很难及时恢复。因此，提高航标维护质量是航道部门亟需解决的问题。积极推广应用航标远程遥控遥测信息化技术，利用科技手段及时发现航标失常情况并进行恢复，对于提高航标维护质量起到了关键作用。

1航标遥控遥测系统建设及运行情况

西江航运干线贵港至梧州航道航标遥控遥测系统主要由航标（RTU）终端、GPRS无线电通讯网络、服务器和综合监控平台（GIS）四部分组成。

（1）航标（RTU）终端。贵梧航道共建设航标372座，其中示位标134座，侧面标134座，桥涵标8座，桥柱灯96座。航标（RTU）终端安装在每一座航标上，自动采集航标GPs定位信息、灯质和光照度、太阳能电池及蓄电池的电流电压等信息，并经过处理、存储、上传相关信息。

（2）GPRS无线电通讯网络。目前主要利用全球移动通信技术（GPRS/G9v1）作为信息传输通道，将航标终端收集的信息以短信息的方式上传到综合监控平台。为了保证航标的定位精度，西江航运干线贵港至梧州段航道建成有贵港、桂平、平南、藤县、梧州5个全球卫星定位系统（GPs）差分基站，基本满足航标遥控遥测系统水上浮标定位的差分要求。

（3）服务器。包括监测服务器和数据库服务器。监测服务器的主要功能是数据接收、发送;数据包分析、过滤、容错;数据控制、调度、故障报警等功能。数据库服务器的主要功能是存储和管理电子航道图数据、RTU采集的航标位置、太阳能电池和蓄电池的电流及电压数据、航标灯工作电流电压数据等。

（4）综合监控平台（GIS）。主要功能是接收服务器发来的数据并在计算机上显示出来，实现了对航标的工作电压电流、航标灯位置、航标灯工作状态的远程查询、控制和各报警门限设置。

2基本原理

航标远程遥控遥测系统是集现代网络技术、电子航道图技术、全球卫星定位系统（GPS）技术、通讯技术和数据处理技术于一体的航标信息维护管理综合系统。其基本原理是利用数字航标终端设备（RTU）采集航标相关信息，包括航标主电池的工作电压、太阳能板的充电电流、发光源的灯丝电流、侧面浮标的位置等信息，通过通讯网络传输系统将信息传输到信息监控中心;信息监控中心通过对信息的收集、处理、存储，在综合监控平台（GIS）上显示航标相关信息;航道局、航道分局及航道站监控人员可以实时获得航标工作状态、电源系统和航标地理信息，实现对航标工作状态的远程监控。

3运行情况

西江航运干线贵港至梧州段Ⅱ航道建成开通以后，航标远程遥控遥测系统开始投入运行，作为航道航标维护工作的重要技术手段，各项工作有序进行。

（1）日常的运行管理。航标遥控遥测系统由航道局信息中心、各航道分局和各航道站同时使用。各分局和航道站可利用计算机查询辖区内各航标的实时工作状态和航标的相关数据，包括航标的位置信息、灯器工作情况、蓄电池和太阳能电池的电流电压等信息，实现提前预警和实时报警，为基层各航道站开展航标维护管理提供技术帮助。航道局信息监控中心通过综合监控平台，可实现对航标的远程监测和遥控，实时查询航标的工作状况、相关数据，实现管理权限设置，并对报警信息进行统计分析，为航标的科学化管理提供技术支撑。

（2）系统和软件维护。科技信息科定期对航标遥控遥测系统的软件、硬件进行维护，为信息监控中心的日常运行提供技术保障，负责基层监控技术人员的业务培训，提高监控人员的操作技能。

（3）管理制度的建立和完善。为了规范管理，上级主管部门组织工程技术人员认真研究，制订了相关管理制度，在2011年底出台了《广西壮族自治区航标遥控遥测工作管理规定（试行）》，为加强航标的维护管理、规范航标遥控遥测工作提供了制度保障。

4工作成效

（1）提高了航标管理的科学化水平。航标远程遥控遥测技术的推广应用，改变了传统的航标维护管理模式，将人工巡航现场检测变为远程遥测监控，工作方式从过去的被动检测转变为如今的主动防护，提高了航标管理科学化水平。

（2）提高了航标的维护质量。通过使用航标遥控遥测系统远程监控，使工作人员对航标管理进行实时监控，能及时发现、处置失常航标，缩短航标失常时间，保障航标经常处于正常的工作状态，有效提高航标维护正常率，为西江航运的快速发展提供了良好的航道条件。

（3）提高了航标导航的安全可靠性。航标设置在水面上，容易受各种天气的影响。特别是在洪水、大雾、台风等各种恶劣环境和天气条件下，助航标志比较容易出现失常情况，而通过系统的实时远程监控，可以实时掌握标志的运行状态，发现异常情况能及时响应，并采取相应的处理措施及时恢复航标功能。

（4）降低一线工作人员的劳动强度和维护成本。借助航标远程遥控遥测系统的功能，实现对航标的远程监控，减少了巡航次数，巡航周期由过去的每天巡航1次变为现在的每周巡航1次，大大减少了工作人员因检测航标需要频繁攀爬上几米甚至十几米高的示位标进行高空作业的次数。由于巡航次数减少，燃油消耗也减少了1/2以上，不仅减轻了一线工人的劳动强度，而且减少了燃油消耗，减轻了船机设备的损耗，降低了二氧化碳的排放。

5存在的问题及原因分析

（1）航标终端（RTU）功能存在不足和短板。由于终端（RTU）安装在航标上，航标特别是侧面标长期抛设在水面上，导致终端（RTU）的工作环境恶劣，其容易受天气变化影响，且因温度高湿度大、昼夜温差变化大，会影响其功能的正常发挥。由于终端设计缺陷等方面因素的影响，航标终端（RTU）遥测信息传输不稳定，会出现伪报警现象，如航标终端（RTU）超时报警、航标船漂移伪报警等。

（2）通讯网络不畅通制约功能的发挥。通讯网络是实现航标遥控遥测的重要环节。但是，根据目前测试判断，无论是联通还是移动的GPRS/GSM移动信号，均存在盲区或不稳定区域。由于通讯网络的不畅，不仅遥测数据无法及时传输送回服务器，而且也会造成指令机数据堵塞从而死机，这在一定程度上制约了功能的发挥。

（3）系统平台稳定性有待提高。在日常运行过程中发现系统在设计和应用过程中还存在一些问题，主要包括：服务器容易死机、指令与数据拥堵、监控平台刷新不及时等。

6完善航标远程遥控遥测系统的设想

6.1建立多功能航标智能系统

拓展感知范围，提高感知精度。在航标终端配置相应功能的传感探测器，如：航标电器参数检测子系统、航标位置检测子系统、航标碰撞检测子系统、水流与水深检测子系统、风向与风速检测子系统、能见度检测子系统、通信子系统等7个子系统。

6.2构建强有力的无线传输网络（见图1）

6.3重建主机系统

为充分利用计算资源，信息监控中心的主机系统可采用虚拟技术。计算虚拟化就是在虚拟系统和底层硬件之间抽象出CPU和内存等，以供虚拟机使用。计算虚拟化技术需要模拟出一套操作系统的运行环境，它们相互独立、互不影响。计算虚拟化可以将主机单个物理核虚拟出多个vcpu，这些vcpu本质上就是运行的进程。内存相似的，把物理机上面内存进行逻辑划分，划分出多个段，供不同的虚拟机使用，使每个虚拟机看到的都是自己独立的一个内存。当通过底层的虚拟化技术将底层计算资源抽象过后，就可以在数据中心层面形成一个统一的计算资源池，这就是云平台的计算资源池。当池化完成以后，用户申请使用计算资源时就可以从池中取出一部分资源供用户使用;当用户退订资源后，这部分资源又回到池中，供其他用户使用。

6.4重建存储系统

服务器自带的硬盘存储空间毕竟有限，信息监控中心的存储系统主要还是依靠网络存储提供。考虑到贵梧航道业务数据包括数据库形式的结构化数据和图像数据及文件等非结构化数据，所以网络存储系统采用结构化存储系统和非结构化存储系统。结构化存储系统主要保存结构化数据库数据，对存储的性能要求较高（低时延、高lOPS、采用高性能SAS硬盘），可采用高性能FC存储。图片、影像、文本等格式的文件属于非结构化的数据，这种数据相比一般的数据库文件（结构化数据），在对存储的要求上有很大的不同，可采用IP存储。

6.5重建安全系统

依据《网络安全法》及国家等级保护相關标准要求，需要在业务系统建设过程中同步进行安全系统建设，以保障系统安全、稳定运行。根据业务系统的使用和服务对象，智慧航道应用系统应按照保密二级标准进行设计建设。在技术层面从物理安全、网络安全、主机安全、应用安全、数据安全五个层面进行设计;在管理层面从安全策略及总纲、安全组织机构、人员安全管理、系统建设管理、系统运营管理五个层面进行设计、建设。

7结语

航标远程遥控遥测技术自2008年被引进推广到贵梧航道航标维护管理工作中，实现了航标管理信息化，极大提高了航标管理的技术水平，填补了广西的空白。实践证明，实现水路交通现代化，需要加快信息化、智能化建设，广西的水路交通信息化建设仍需要不断完善。