水上航运指挥调度系统解决方案研究
2021-03-15陈超韩啸虎
陈超 韩啸虎
[摘 要] 随着水上航运经济的快速发展，船舶的种类和数量急剧增加，水上交通越来越繁忙。海事部门作为管理部门，对水上航道安全监管提出了更高的要求。而内河大部分地方都存在监管盲区，安全监管的基础设施薄弱，这就迫切需要加强对内河水域信息化管理的建设，优化资源配置，将先进的技术手段引入内河水上交通安全的监管业务中。基于此文章阐述了水上航运指挥调度系统的综合解决方案。
[关键词] 水上航运;信息化;指挥调度;AIS 监控
1 背 景
1.1 水上航运指挥调度业务现状
近年来随着水上经济的快速发展，内河及近海黄金水道部分航道拥塞、船舶碰撞和搁浅等事故频繁发生，传统的水上监管难以满足内河及近海海事局提出的全方位覆盖、全天候运行的监管模式，在通航环境监控、遇险救助指挥、船舶流量实时监控等难以做到智能化、信息化。建设一个集监控、通信、指挥、调度等功能于一体的水上航运指挥调度系统，是内河及近海海事“五化”建设的目标之一，它将为内河及近海流域航运管理单位、企业以及社会船舶提供航行、调度、安全信息服务等综合服务，且能有效实现内河及近海水域内水上安全智能化的管理要求。
1.2 水上航运指挥调度系统建设目标
水上航运指挥调度系统利用无线通信、GPS卫星定位、GIS等高新技术，将航行船舶等数据有机结合，对辖区水上交通安全管理进行统一协调和指挥，实现了跨区域水上交通安全措施整体配合、协调一致。系统将利用船载终端设备，通过无线通信网络与监控中心连接，形成一个船岸一体化的系统。系统通过船岸及船只之间的信息快速传递，实现主动防范、快速救援及航运信息一体化，提高安全防范和管理预控能力，降低水上安全事故率和减少人民群众的生命、财产损失，以促进航运事业的发展。其主要建设目标如下。
1.2.1 实时远程监测
提供高速互联网接入，用户可以通过多种终端设备随时随地访问系统，查看船运码头及船舶实时监测情况。
1.2.2 可视化展示
拟在指挥中心现场设置大屏，运用GIS技术展示各船舶动态数据变化及动态安全指标，便于指挥中心管理人员监控各船舶状态。
1.2.3 系统诊断
远程设备的完好性能监控，诊断系统运行异常及船运异常，便于现场精准指挥的发挥作用。
1.2.4 大数据分析
通过云计算服务器群提供强大的数据分析和挖掘能力，对水上指挥系统积累的大数据进行定期自动分析和人工分析。
2 水上航运指挥调度系统解决方案
2.1 系统整体架构设计
2.1.1 整体架构
水上航运指挥调度系统的整体框架，包含基础网络设施、智能化应用、数据汇聚、信息化应用、终端设备展现等方面，如图1所示。
2.1.2 功能架构
本系统功能架构主要由数据层、管理支撑层、应用层、展现层和数据服务对象层构成。其中服务对象层主要指水上移动应急指挥中心和远程监管中心。
2.2 管理系统功能模块设计及介绍
2.2.1 系统管理
系统管理是对于用户、角色、权限和功能系统层面的管理功能。该模块是管理部门对监测人员在系统中使用权限的管理。主要涉及对操作该系统的人员进行权限管理和系统功能角色的管理。
2.2.1.1 用户管理
业务定义：对操作该系统的人员的维护。功能描述：提供管理员对操作该系统的人员的增加、修改、删除功能。
2.2.1.2 角色管理
业务定义：角色是对单个或多个权限所组成的集合。一个角色可以有一个或者多个权限，一个权限可以分配给多个角色。角色管理需要完成角色的定义、维护等功能。功能描述：给管理员提供对角色的增加、修改、删除功能。在删除角色时，需要确保角色未分配给任何员工，支持通过各种角色的组合形成新的角色。管理员不能设置大于自身权限的角色。角色管理采用分级的管理方式，上一级可以设置下一级的管理角色。
2.2.1.3 模块管理
业务定义：支持增、删、改、查功能点权限，在删除功能点权限时，需要确保此权限没有分配给相应的员工。功能描述：给管理员提供对模块功能点权限的增加、删除、修改功能，如果权限被分配了，仍然要删除此功能点权限，系统将直接收回分配出去的权限。
2.2.1.4 模块权限设置
业务定义：支持将一个或多个操作权限直接授予员工。功能描述：给管理员提供权限分配，支持一个或多个操作权限直接授予员工，支持采用单个和批量的方式将操作权限直接授予员工。
2.2.2 数据中心
2.2.2.1 基础配置
基础配置主要包括数据字典功能。船舶卡片：卡片字典索引、卡片字典信息。船舶种類：船舶种类字典。船队分类：按照船舶功能进行划分成相应的字典。人员分类：根据岗位职责进行划分区别，为人员字典。
2.2.2.2 静态数据监测
静态数据主要包括船舶基本数据、载重数据和位置数据，包含如下功能。
基本数据：船舶基本编码、呼号、船名、国籍、船只尺寸、类型、位置、航行状态、船舶定期检查与评定（包含录入检查记录表、自动评定、检查报告）、健康监测功能、货物载重量范围值。载重数据：装载记录数据功能。位置数据：船舶靠岸位置数据功能。
2.2.2.3 实时数据监测
实时数据主要包括船舶航行路线、航行里程数、航行轨迹等。系统针对此数据提供实时展示并累计统计分析功能。
2.2.3 AIS数据集成
对接海事AIS系统接口，为了获取基础信息，以便在管理平台和大屏展示数据。AIS系统接口数据作为本系统运行的基础数据，主要内容如下。
2.2.3.1 AIS信息
主要信息：船名、AIS在线率、IMO编号、MMSI、类型、呼号、吃水、船旗、长×宽、国籍、位置、更新时间、船首向、船迹向、航行状态、船速、当前吃水、预到时间、目的港、随船电话等。
2.2.3.2 船舶信息
主要信息：中文船名、英文船名、呼号、IMO编号、MMSI、船籍港、海河船类型、航线、航区、船舶种类、总吨位、净吨位、船舶长度、船舶型宽、船舶型深、船体材料、主机类型，建造时间等。
2.2.3.3 船检信息
主要信息：中文船名、英文船名、船舶种类、船检完成日期、海河船、全高、总长、类型、航区、总吨位，净吨位，参考载货量，最大船宽，吃水（满载）、吃水（空载）、船籍港、建造日期、主机总功率、船员总数、船舶经营人等。
2.2.3.4 进出港信息
主要信息：进码头时间、货物名称、船员人数、始发港、實载货物、本码头卸货、危险货物、集装箱等。
2.2.3.5 船员信息
主要字段：姓名、电话、所属公司、相关资质证书等。
2.2.4 船舶定位
船舶定位功能主要包含实时定位、轨迹回放、电子围栏和到港预报四个功能。
2.2.4.1 实时定位
通过通信模块查询监控服务器上面的位置信息数据库，能够得到船的实时位置，并且通过GIS 模块在电子地图上显示，这样就可以方便一些相关的单位或职能部门进行一些基本的监控和调度等工作。
2.2.4.2 轨迹回放
通过对船舶实时定位点的数据采集，并且对数据进行运算及有效数据的筛选，对船舶运行历史轨迹查询，支持7日内轨迹回放。
2.2.4.3 电子围栏
设定靠泊范围的电子围栏，当船舶进入电子围栏时，对船舶进行精确定位，通过计算该船舶的坐标点，判断是否在电子围栏中。
2.2.4.4 到港预报
通过所得到船只位置信息，计算船只当前位置与将到港距离，预测到达时间，并发送相关信息到港口码头。
2.2.5 数据分析
数据分析分为常规数据统计和深度分析处理。
2.2.5.1 船只进出港数据统计
对每天进港的船只数量进行统计，绘制峰谷时分图。方便员工在船只多的时候认真工作，船只相对较少的时候协调休假等其他安排。
2.2.5.2 船只吨位分析
根据进港船只的吨位，寻找主要吃水吨位的船只数据以及数量。给后续港口建设提供决策支持，并且可以根据吨位建设最优数量的港口停靠点，提升进出港船只的效率，增加港口货物进出数量。
2.2.5.3 告警地点分析
根据历史轨迹偏离比较多的区域地点提示相应的警示颜色，给予水上指挥人员和船只特殊的提醒。
2.2.5.4 热点泊位分析
针对停靠数量较多的泊位，进行流量提示。且连接靠泊指挥系统将船只引导入停靠数量较少的泊位。
2.2.5.5 优先级分析
对历史客户公司的船只进行统计分析，筛选出潜在的贡献度较大的客户船只。且针对一些长期客户或者优先级别较高的船只，优先安排靠泊，安排特殊的指引航线。
3 系统建设成效
目前，水上航运指挥调度系统已在中交（广州）建设有限公司广州南沙明珠湾区横沥工程项目经理部内部应用，系统运行正常并且稳定，对日常船舶的管理和监控起到了明显的作用。通过系统改善了对船舶监管方式，利用GPS、GIS等技术获取船舶位置信息，实现了实时监管要求，与传统方式相比，数据信息更具有准确性和及时性，降低了管理的风险，有效提高了日常的工作效率，提高了安全防范与管理预控能力。
主要参考文献
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