基于远程集中控制的智慧船闸建设——以扬州航闸运行调度中心建设为例

严立笠

（扬州市港航事业发展中心，江苏 扬州 225000）

1 引言

“智慧船闸”是以智能化设施设备为基础，以大数据、物联网、移动互联网、智能控制等新一代信息技术与船闸业务深度融合为核心，以船舶过闸组织服务创新为动力，以完善的体制机制、标准规范为保障，具有智慧运营、智慧运维、智慧服务等鲜明特征的现代船闸管理新业态。智慧船闸建设不仅能确保资源可持续发展，还能提高水运地区经济同比增长，增加水运市场竞争力。对于机械、人、材料等方面的数据实现，在船闸建设管理中提出了新要求，对于水运行业和大数据运营融合也会成为未来发展的必然趋势。以扬州地区为例，扬州城市因水而兴，航运文化底蕴深厚，在当代综合交通运输体系背景下，航运因其低成本和绿色低碳等优势，仍在区域经济社会发展中发挥着重要的基础性保障性作用。船闸作为内河航道网的关键节点，也是交通港航机构为广大船民提供公共服务的重要窗口，船舶过闸效率直接关系到航道网畅通，影响经济运行和稳定。为了提升船闸运行效能和为民服务能力，扬州市港航事业发展中心顺应新时代航运转型升级和高质量发展要求，组织开展了航闸运行调度中心建设，将辖区6座船闸全部接入运调中心，创新构建了运行调度中心“远程集中控制、区域统一调度、统一信息服务”和船闸现地“少人值守”的区域性船闸运行服务新模式，在全省率先建设航闸运行调中心自助语音咨询座席，7×24为船民提供电话咨询服务，船闸运行“一盘棋”，船民过闸“不跑腿”，船闸服务“一个号”，管理更加高效、科学，服务更加精细、人本、智慧。

2 集中控制调度管理模式调研分析

目前国内船闸信息化、自动化已历经多年的建设，已完成了基本的自动化和信息化的转变，但随着国内内河航运的快速发展，对船闸通行的效率和便利性提出了更高的要求，为适应国内航运的快速发展，部分航运交通管理单位作出了很多尝试。

江苏省交通运输厅港航事业发展中心建设了适用于下属船闸的船闸收费系统，并搭配建设了移动端APP，引入微信、电子发票实现船舶不上岸缴费过闸；苏北航务管理处根据苏北运河的实际情况，建设了适用于苏北运河的船闸调度信息系统，增强了船舶登记和调度的信息化管理；广西在西江流域建设了船闸联合调度系统，实现了流域船闸的统一调度，并在全国率先实现了部分船闸在调度中心远程控制，但各船闸使用不同的控制系统，通过在调度中心部署相应的C/S客户端实现；广东省北江流域梯级各船闸建设了综合自动化系统，在各船闸实现了本船闸的集中控制；其他省份也纷纷布局相关项目建设，希望率先在内河航道和船闸管理取得新的突破。

目前，除三峡五级船闸、五强溪三级船闸等本地多级船闸外，国内船闸中尚未真正建设同一套控制系统实现多个不同地点船闸的远程集中控制，船闸控制系统与调度系统也尚未实现完善的数据交互与联动，系统网络架构与网络信息安全还不能满足国家或行业的相关标准规范要求。

扬州市辖宝应船闸、运东船闸、运西船闸、盐邵船闸、樊川船闸和芒稻船闸共六座交通船闸，分布于宝应县、高邮市和江都区等三县（市）六地。各船闸在市港航中心领导下，采取各自独立管理的传统运行模式，各船闸管理所分别负责各自船闸的运行、调度，市港航中心负责总体协调和应急指挥等，不直接参与船闸具体工作。各船闸管理所负责运行调度的工作人员数量取决于船闸规模及船舶流量，在传统运行模式情况下，具体岗位职责划分和人员配备不尽相同，包括6座船闸登记、收费、调度、操作等岗位共80人。

扬州交通船闸地理位置分散、船舶流量不均和个别船闸运行压力大、部分船闸季节性负载不饱和等特点，制约了船闸运行单位人力资源合理配布和服务效能的提升，各闸也根据自身特点形成了相应的运调规则，对全市船闸服务规范化和统一管理提出挑战。随着信息技术在船闸领域的深化应用，集中、统一的运行调度模式已成为船闸管理转型主要趋势。市港航事业发展中心在全省率先开展区域性船闸运行调度中心建设，开发船闸集中控制和统一调度系统，实现同一套统一调度软件管理全市所有船闸运行调度，同一套集中控制系统远程操作全市所有船闸，同一个运行管理部门为船民提供更人性化的便捷过闸服务，调度与控制数据联动，市级与省级应用协同。

3 远程集中控制在智慧船闸建设中的应用

为充分发挥扬州市区域内航运的社会效益，提高船闸的运行和调度效率，实现船闸集中控制和调度管理的智能化，扬州港航事业发展中心在芒稻船闸建设区域运行调度中心，对下属六座船闸实现远程集中控制和统一调度管理，并对区域内京杭运河三座船闸、水利邵仙套闸提供数据交互接口，协同运行，提升区域性多船闸的通航能力和管理水平。

3.1 统一运行调度管理系统建设

建设统一运行调度系统是为了满足扬州处区域船闸的排挡和调度功能，实现对下辖六座船闸的统一协同管理，需要充分利用、借鉴已建设系统软件及功能，通过数据接口将各软件系统紧密联系为一体，系统通过接口获取省航道收费系统软件、便捷过闸APP进行船舶登记缴费，将船舶注册、登记、缴费、过闸的全部信息应在省收费系统和统一调度系统中保持同步和一致，同时通过省航道收费系统获取苏北运河智能过闸系统中船闸过闸数据，不再建设独立直接的数据接口；通过接口将通知推送至省统一信息发布平台进行过闸通知的推送；通过接口获取与船舶信用信息系统、交通部信息共享平台等进行信用数据的交换和发布；通过接口调用省电子航道图系统和定位系统，提供更方便的过闸管理、信息沟通和直观的数据展示。

区域性船闸统一调度软件充分继承复用已建系统成果，采取全新的技术架构，按照省、市级应用模块协同化运作的思路构建适用于扬州区域船闸统一管理的自动排档和智能调度等功能，实现对多座船闸运行的集中协同管理。

一是通过建设排档管理模块，为船民提供精确的船舶档位停靠图，同时融合运用电子航道图和多源船舶识别定位系统，提供更方便、可视化的过闸引导、信息沟通和数据分析。

二是对外服务功能依托全省统一APP，与省中心公共信息服务系统无缝集成，实现调度消息统一推送，并扩展电话、短信、高频、广播等新的船岸自动交互渠道。

三是通过标准化接口封装联网收费系统船舶、登记、缴费数据服务，在满足个性化应用需求的同时，确保船舶注册、登记、缴费、过闸的全部信息在省、市应用系统中保持同步一致，实现“一数一源”。

四是通过对扬州处下辖六座船闸的数据集中统一存储，针对六所船闸运行调度情况实时监视和预警，通过大屏、手机、报表等以多种主题提供直观、灵活可视化的数据呈现，展示包括各船闸待闸、登记、调度、流量、货物等信息，以及申报、缴费、调度等日常运行和历史数据，对扬州辖区内交通船闸等相关业务数据进行综合监测分析，全面反映扬州境内及相关联船闸运行和内河航运态势。

五是通过建设扬州区域统一调度软件，构建扬州区域内交通船闸统一的大数据基础平台，为船民、船企、社会公众和兄弟单位提供全方位的船闸运行数据服务。

3.2 远程集中控制系统建设

为实现运调中心对六座船闸的远程集中控制的目标，一方面研究在运调中心建设远程集中控制系统，另一方面研究从技术层面对下辖船闸已建的自动控制系统、视频监控系统、广播系统、甚高频等系统进行升级改造并集成整合方案，接入运调中心集控系统实现远程集中控制。

远程集中控制系统优化了现地PLC程序，完善船闸上位机软件和广播通讯、视频监控等系统，开发新的远程集中控制软件，建设船闸运行调度中心支撑环境。实时记录船闸水位、闸位、液压系统状态、电气量、操作记录、设备故障记录等数据，保证实时监测船闸运行调度、主体设备状态、安全风险防控等运行安全，运行人员在运调中心对全部船闸进行远程实时监测、监视和控制，对各船闸相关设备进行远程集中控制，对于船闸非正常情况可直接实施人工干预，船闸本地投入控制及检查等。

同时建设了一套统一的远程集中控制系统平台，对六座船闸现地上位机进行改造和接入，实现所辖范围内六座船闸数据的统一采集、处理，统一的集中控制，统一数据存储与应用。实现操作人员在运调中心远程可迅速可靠、准确有效地对各个船闸的设备运行数据的实时监测，并对各船闸闸阀门、交通信号灯、照明等设备进行远程操作，以及实现对集控系统运行全过程的数据存储和查询，包括船闸设备运行状态及集控系统自身运行信息，并在保证网络安全的情况下实现外部通信，将船闸运行数据单向发送给统一调度系统，为统一调度及后续管理提供各船闸的基础运行数据。

4 未来智慧船闸的发展方向

4.1 资源共享不够充分

由于受到各管理部门条块信息化管理体制影响，各部门缺乏统一交换途径和协调共享机制，信息化建设各自进行，导致信息流量壁垒增大，很多信息还未真正完成共享功能。缺乏与海事、水利船闸数据信息交互共享，实现区域境内所有船舶报到信息、调度信息和水情信息的实时共享，通过对航行船舶有序化的调控，实现各船闸的统一管理和联合调度。

4.2 数据资源利用不够深入

由于缺乏针对性智能决策支撑，对现阶段数据综合利用和深度开发严重不足，缺少在数据集成管理中深层次挖掘应用，无法发挥数据分析在事故管理、设施建设、船闸规划等方面的事前决策、事中管理、事后评估的智能化决策作用。同时，现代信息资源集中化程度较低，基本上分散在各个业务系统中，应用面积相对单一，还未真正形成综合资源集中统一应用布局。

4.3 还未建立智慧船闸信息标准化体系

目前还未颁布与船闸和航道信息化建设法律法规，很多相关法律法规正处于准备阶段，应用推进与体系化建设严重不足，指挥船闸信息标准体系框架构建还未真正推行，相关的政策制定、要素保证、技术支持还要进一步完善。基于目前这种现状，未来建设智慧船闸可从以下几个方面进行发展。

（1）加强智慧船舶管控。智慧船舶发展对于过闸管理而言，具有非常重要的作用，能促进现代船舶工程发展进程，让其逐渐向制度化、规范化发展发展。但想要提高智慧船舶建设需求，就要将智慧船舶建设与过闸管理有效结合，利用信息化技术丰富的资源，形成大数据信息网，实现信息化统一。建立船舶净高系统和船舶吃水深度测量系统，再与船闸业务系统、港航业务系统有效结合，自动感知船舶装载情况，要事前监管好船舶过闸业务和通行业务，及时制止违章行为。同时，要合理利用AIS、5G等新基建技术在船闸现地智能感知方面进行研究与应用，对船舶做到实时定位和跟踪，且提高两者数据的精准度，有利于提升船闸现地全面掌握船舶实时动态， 实现全面监督管理。

（2）加强智慧数据分析。合理采用大数据技术和云技术，对现存数字资源进行全方位分析，研究船闸拥堵指数和探索航道。同时，将自身掌握的数据推送给过闸船民，优化整个水运网络和航道，缓解节点限制，通过对大数据进行深入分析，为未来水运规划、航道建设提供有力支持。

（3）开展多船闸联合调度一体化研究。利用外场感知技术和大数据分析，对辖区内航道及船闸进行监测，开展多船闸联合调度一体化研究。通过数据资源的合理规划，做到省市跨层级信息实时共享，调度控制跨领域信息实时互通，以数据应用价值的最大化支撑新的运行模式、服务模式的平稳运转。多船闸联合调度应包含区域通航状态监测、船闸联合调度预案、船闸联合调度指挥3个模块。其中区域通航状态监测借助外场感知设施，根据拥堵预警标准，实时监测区域内的通航状态并预警。建立船闸联合调度预案，根据不同的应急情况建立辖区船闸的调度方案，具体包括调度人员组织、调度规则等。船闸联合调度指挥则是多船闸联合调度的实现过程。

5 总结

综上所述，由于水运行业的特殊性，智慧船闸打造并没有成熟实例可供参考，文章也是凭借自己的经验，以信息化建设为基础，不断适应变化、不断调整的形式，结合管理体制的创新，让过闸在整个通航管理当中能具有较强的稳定性和安全性，通过建设区域性航闸运行调度中心，让船舶体验到最智能化、人性化的过闸服务，充分发挥船闸在水运经济发展当中的作用。