基于苏北运河运调系统对船闸信息系统设计的几点思考

刘 军

（京杭运河江苏省交通运输厅苏北航务管理处，江苏 淮安 223002）

0 引言

随着我国水运事业的发展，对船闸信息系统设计提出了更高的要求，目前，国内尚未出台统一船闸信息系统设计的标准规范，用于指导船闸信息系统工程建设与管理。近年来，苏北运河经过航道信息化建设，建成苏北运河船闸信息系统，实现了对船闸运行调度、船闸安全管理、信用管理和过闸收费等流程的及时、动态、准确的监控、管理，为广大船员提供了多途径的船舶过闸登记服务、多方式的过闸缴费服务、多渠道的过闸信息沟通服务。笔者组织实施了苏北运河航闸智能运调系统的设计、开发和运维，以苏北运河运调信息系统为例，从船闸运行调度、过闸安全管理、过闸信用管理和过闸收费四个方面，提出船闸信息系统设计的几点思考，希望对国内同类型船闸信息化建设提供参考和借鉴。

1 船闸运行调度

对船舶进行高效安全的运行调度是船闸运行的基本功能。根据《通航建筑物运行管理办法》 （交通运输部2019年第6号）第十六条的有关规定：船舶调度应当遵循安全第一、公平公开、分类管理、兼顾效率的原则。但是要做到对船舶准确的运行调度，不管是繁忙船闸，还是非繁忙船闸，首先要通过一定的方式知道船舶的身份和位置，才能对其进行调度，其次还要通过一定的方式实现船舶和船闸之间的双向信息交互。

目前，船舶定位和身份识别的技术手段主要有：GNSS、AIS、VITS、视频感知、 RFID、4G/5G网络、雷达、智能移动终端等，但每种技术手段存在一定技术和使用缺陷。苏北运河在进行信息系统设计开发时，对每种方式进行研究和比较，最后得出结论是：光靠一种方式难以满足实际应用需求。于是苏北运河通过建设 AIS基站，采用 GNSS、AIS和视频感知等多种技术手段，并通过数据融合的方式实现船舶精准定位和身份识别，既充分利用现有技术设备，又节省工程造价。

在与船舶双向信息交互的方式上，由于目前苏北运河实现了全线 4G覆盖，在闸船信息双向交互沟通上，采用了开发“船讯通” APP实现闸船信息互通。船员通过自己的智能手机免费下载“船讯通”APP软件，即可实现过闸信息查询、远程登记、过闸缴费、档位图查看、过闸确认、过闸服务评价等操作。同时保留原有的甚高频、闸区智能分区广播等传统沟通方式。

为了方便船员过闸，船闸信息系统实现了船员不上岸电子申报的功能。申报内容包含：①船舶名称；②船舶类型；③船舶始发港、目的港；④船舶主尺度、船舶最大平面尺度；⑤装载货物种类；⑥船舶总吨、核载吨位、实际载货 /客量；⑦船舶吃水、船舶水面以上高度；⑧合法有效的船舶证书；⑨船舶设备故障情况；⑩是否申请优先过闸等信息。

在完成运行调度软件的开发和运行后，充分利用计算机对数据的统计和处理功能，根据日常船闸统计需求，完善后运调系统和统计分析和辅助决策等功能，数据统计周期应满足航道管理部门和船闸运行单位的实际管理需要。目前，苏北运河船闸信息系统统计分析信息主要包含下列信息：①过闸船舶通过量；②货物通过量；③货物运量；④平均待闸时间；⑤待闸船舶数；⑥船闸通航保证率；⑦平均闸次运行时间；⑧闸室面积利用率；⑨运行闸次数、优良闸次率；⑩过闸费收入等。对船闸运行数据的统计、分析，对船闸运行调度政策的制定，又起到了关键的参考作用。

目前，国内船闸从地理位置的布局分为单线船闸、多线船闸和多级多线船闸。苏北运河上南边的施桥、邵伯、淮安等 8座船闸都是三线船闸；北边的刘山、解台船闸是双线船闸；三峡船闸属于双线五级船闸。对于船闸信息系统设计，由于大部分船闸的上级管理部门需要进行统一联合调度，所以船闸的信息系统中运行调度功能设计，除了基本的过闸船舶电子申报、过闸船舶自动报到、单座船闸运行调度外，还要做好顶层设计，充分考虑多线船闸联合调度、多级多线船闸联合调度、区域多梯级船闸联合调度、区域多座船闸联合调度等多种情形。

在船闸信息系统设计中，单座船闸运行调度实现了闸次计划、智能排档、手动排挡、过闸调度指令信息、查询信息等功能。根据闸次计划和排档等情况，系统自动将过闸调度指令信息发送船闸调度人员、船员等。船闸工作人员依据调度指令进行过闸操作功能，船舶过闸后，系统实现自动或人工过闸确认功能。

这里特别要阐述一下智能排挡功能，因为智能排挡功能实现了船闸运行调度的质的提升。以往船闸信息系统设计时，船舶运行调度是船闸运行调度人员通过计算机选择船舶进行排挡和调度，存在的缺点是：一是船闸工作人员工作强度大，每一闸次都要根据船舶尺度进行计算和编组；二是闸室利用率不高，船闸操作人员为了保证运行安全和调度顺利，往往给船舶留有较大的安全距离；三是船闸调度人员自由裁量权较大，船闸操作人员可根据不同情况选船过闸，这对繁忙船闸而言，容易发生行风问题；四是船证不符现象无法根治，船证不符现场屡见不鲜。在实现智能排挡后，计算机根据船闸闸室空间大小和待闸船舶先后登记次序、待闸船舶基本尺度进行智能编排闸次计划和档位图，无须人为干预即可调度船舶，解决了上述四个困扰苏北运河船闸运行多年的难题。运行几年来，对苏北运河船闸运行起到了革命性的作用：减低操作人员工作强度，提高了闸室利用率超过 10%，杜绝了船闸操作人员的自由裁量权，根治了船证不符的现象[1]。仅仅通过这一功能的实现，苏北运河各船闸的闸室利用率从以前的不足 70%提高到 80%以上，船闸年通过量增长近 10%，对于施桥、邵伯、淮安3座船闸年船舶通过量超 3亿吨而言，单梯级船闸增加1，000万吨以上年通过量，取得了重大的社会经济效益。

图1 苏北运河智能过闸系统档位图

2 过闸安全管理

安全运行是船闸运行的首要任务，是船闸信息系统设计重点考虑的问题。在苏北运河船闸信息系统设计中，主要考虑三方面的内容：危险品船舶过闸安全管理；普通船舶过闸安全管理；船闸安全监测与预警功能。

（1）危险品船舶过闸管理。载运危险货物船舶在过闸前，除申报正常船舶过闸申报信息外，还要通过智能终端申报包括危险货物名称、危险货物危险特性、危险货物包装等信息。船闸运行调度时，对载运危险货物船舶进行提前放行和隔离放行，不能把装载危险货物船舶与装载普通货物船舶一同排挡放行。

（2）普通船舶过闸安全管理。由于船舶的高度、宽度、吃水等如果不符合船舶过闸要求，在过闸过程中可能对船闸主体结构造成损伤，甚至发生重大安全事故。所以系统对过闸船舶的最大平面尺度、吃水、高度等电子申报数据能够与船闸基础数据实现自动比对及预警功能。实现超高、超宽、超吃水及设备故障等船舶在系统中自动设置为禁止过闸和联动预警等功能。

（3）船闸安全监测与预警功能。同时，为确保船闸安全运行，在船闸增设采用激光或红外扫描结合视频图像识别防撞预警、超高预警传感器，并与船闸控制系统、视频监视系统进行智能联动，通过声光报警对相关船舶进行提示，控制系统接收预警信号后自动暂停闸阀门启闭动作，视频系统对越限或超高船舶进行抓拍取证。进一步提高了船闸运行的可靠性和安全性。

3 过闸信用管理

为加强苏北运河船舶信用管理，规范船舶运营行为，鼓励船舶信用（守信）经营、遵章守纪，维护良好的通航秩序，苏北运河制定了《苏北运河船舶信用管理办法》，并在船闸信息系统中予以实现。《办法》设置了加、减分条款项，增加了联合奖惩、积分兑换等举措，为苏北运河实现“守信者畅行无阻，失信者步步难行”的治理格局提供了更精细化的标准支撑。除了提高船舶每次过闸诚信无违规，按要求待闸过闸，就可得到的“基本分”，以及发现航闸管理隐患、合理化建议等行为的“附加分”的分值外，《办法》还提高了见义勇为、协助抢险救灾等行为的“鼓励分”分值，增加了船员主动投送投放生活垃圾、污水、废油，使用 LNG等绿色能源船舶过闸的“绿色分”，疫情防控、航道低水位、南水北调、泄洪排涝等特殊时期配合航闸管理的“特殊分”。利用更多的“奖”来鼓励船员“守信”，信用等级高的船舶，可享受货轮调度系统自动配闸跳号等服务。

4 过闸收费管理

目前，苏北运河各船闸对过闸船舶征收过闸费，所以在信息系统设计时必须考虑过闸收费管理模块。在船闸信息系统设计时，需要考虑区域范围统一的船舶过闸联网收费功能，鼓励征收过闸通行费的船闸按照区域范围建设统一的船舶过闸联网收费系统。

船舶过闸缴费功能应在过闸船舶电子申报成功后，编制过闸调度计划前完成。系统自动生成的过闸缴费信息应包含：船名船号、计费吨位、缴费金额、缴费方式、缴费日期等信息，提供微信、支付宝、银联卡等多种移动便捷支付方式，并与主流第三方支付平台对接。

为了进一步方便船员，减少船员不必要的上岸次数，过闸票据打印可在区域范围内船闸或水上服务区进行自助打印，并实现电子票据功能。

5 结束语

苏北运河通过建设船闸信息系统，实现了对船闸运行调度、船闸安全管理、信用管理和过闸收费等流程的及时、动态、准确的监控、管理，为广大船员提供了多种增值服务。尤其智能排挡功能的应用，提升了船闸运行效率，降低了职工劳动强度，减少了自由裁量权，减少了船证不符，体现了公平公正，提高了管理水平，对国内船闸信息系统设计提出几点思考，对国内船闸信息化建设具有较强的参考和借鉴意义。