ETC系统在水利船闸调度管理中的应用与思考

董晓军，王茂运，韦延民

(1.江苏省江都水利工程管理处，江苏 扬州 225200；2.江苏省防汛防旱抢险中心，江苏 南京 211500；3.南京尚服科技有限公司，江苏 南京 210000)

1 概 述

邵仙船闸位于芒稻河航道上的江都区仙女镇段，该航道是江苏省内惟一不回淤的通江航道，是京杭运河航道的重要分流通道，年船舶通过量和货物通过量达4 000万t，社会效益和经济效益十分显著。邵仙船闸原来采取上岸登记、人工窗口收费售票和远程高频喊话的调度管理模式，船舶过闸需要在停泊区停靠，船员上岸登记、刷卡缴费，再回船等待调度指令。传统的过闸流程繁琐，运营效率不高，已不适应新时代下的运行管理需求。建立基于移动互联网技术并以手机为载体的ETC调度管理系统，实现船舶过闸“不上岸、不见面”调度管理运行需求十分迫切。

2 船闸调度运行管理流程设计

2.1 流程设计

业务层面：重组优化船舶过闸流程，从面向管理升级为面向服务，由上岸“面对面”登记转变为远程“不见面”申报，建立新的远程登记流程；船舶过闸缴费不再上岸跑腿，在做到便民、快捷、安全的同时，提升船闸整体通行效率。

技术层面：综合运用物联网、云计算、移动互联网等现代信息技术，以网络平台、数据平台和应用平台为框架，构建自助申报、船舶感知、在线支付和远程信息服务的信息化智能过闸技术体系。

系统层面：建立新的远程登记流程；引入船舶自动识别系统和基于地理信息系统(GIS)的监测平台，自动感知识别过闸船舶；开发手机端申报软件，船员通过智能手机即可自助远程登记并接受调度指令；对接第三方电子支付平台，船员自助完成闸费缴纳并获得电子发票(见图1)。

图1 船闸运行调度流程示意

2.2 自助申报

船员通过手机APP自助进行过闸申报，填报信息提交。电脑端收费系统对船舶身份及状态进行检查，检查通过则提示申报成功，否则通知船员上岸处理。

2.3 船舶报到登记

待船舶进入电子围栏识别区，通过手机APP自动感应船舶位置，实现船舶身份自动识别，并在收费管理系统内嵌的电子地图中直观反映。船舶报到识别且工作人员确认申报信息后，船舶登记成功，船员收到登记成功信息及排档号。收费系统自动计算本次过闸费用，将待缴费信息推送到手机[1]。

2.4 远程缴费

船员在手机APP中进入电子支付子系统利用支付宝、微信或银行卡等第三方支付在线支付过闸费。

2.5 调度过闸

已缴费成功的船舶等待调度指令后，方可过闸。通过手机通知船员，船员接受到调度指令后，根据工作人员相应的通知，驶入等待区准备进闸或直接进闸。对于违规或抢档进闸的船舶，船闸工作人员可根据有关规定将其列入违章船舶，并将违规信息发送到船员手机，通知上岸处理。

2.6 过闸确认

船舶过闸后，工作人员对船舶进行过闸确认，服务器自动向电子发票系统发出开票指令，待票据开出后自动推送电子发票至船员手机；后期也可以在手机APP上自助查询发票下载。

3 ETC调度管理系统的设计

通过船闸调度运行管理流程设计及系统需求分析，按照“统一的应用支撑平台、网络分层分区信息安全、标准开放建设”的基本设计思路，采用先进的、科学的信息技术进行船舶智能调度管理系统(即ETC系统)总体框架的搭建；需开发建立移动APP系统、船闸收费管理系统、电子支付系统、船舶识别系统、电子票据系统以及网络安全系统。

3.1 网络架构设计

系统由1套软件平台，多个系统服务器组成，采用集中部署方式，网络结构如下所示(见图2)。

图2 系统网络架构

3.2 功能架构设计

基于网络架构的系统功能架构由应用层平台层和数据层等部分组成(见图3)。

图3 系统功能架构示意

所有应用层电脑端应用界面均基于Web，通过浏览器访问操作，手机端应用可通过APP客户端访问。平台层包括数据管理服务、应用服务器、电子地图引擎和统一认证服务，其中电子地图引擎功能选用现有的地图服务或基于互联网电子地图。数据层采用集中式数据库管理系统，主流数据库产品均能够满足业务需要[2]。

数据层包括船舶基本信息、位置数据、运行调度、收费数据以及历史数据等；平台层主要是支撑系统运行的应用服务器程序、数据管理服务、统一认证服务及电子地图引擎；应用层内部工作人员使用电脑端应用，船员使用手机端应用，包含闸费征收、运行调度、电子支付、电子票据、船舶识别、远程申报等子系统和模块；船舶自动感知识别的手段考虑使用手机GPS或北斗卫星定位。

船舶调度管理系统显著特点是相关系统比较多，各系统功能相对独立，互相连接协作，基本是按照“业务紧耦合，程序松耦合”的“小颗粒”微服务方式搭建，共同组成以联网收费为核心的ETC调度管理系统。这一功能架构可有效降低某一子系统升级换代对整个系统的影响，能够较好适应互联网时代的行业应用软件快速迭代要求，提高信息化建设投资效益。

3.3 应用系统设计

3.3.1 船闸收费管理系统

船闸收费管理系统是ETC的核心系统，主要包括船舶资料管理、运行调度管理、闸费征收管理、报表统计分析及系统参数设置等主要模块，与船员手机APP申报系统、电子支付系统、电子开票系统及船舶自动识别系统进行业务互动。

3.3.2 手机申报系统

开发手机APP客户端，船员通过手机端应用自助进行过闸申报和闸费电子缴纳，并接受船闸收费系统自动发送的过闸服务提醒信息。手机端也可主动查询过闸状态、待闸次序、船舶过闸电子票据及船闸相关服务信息。

手机端提供各类过闸信息服务，如根据船员自助申报和上岸申报的申报时间及船舶位置，系统实时统计当前船舶类别、待闸数量，供船闸工作人员和船员查询。提供船闸通知公告管理和查看功能。为方便管理人员和船员操作，提供在线帮助文档，方便用户学习使用。

利用手机APP系统可以发布过闸相关政策法规，船闸规定、过闸流程及与水利枢纽相关的信息，如水位等工况信息等；支持和船员进行信息互动，收集船员对船闸的意见建议及服务质量评价等。

3.3.3 电子支付系统

电子支付系统对接银行网银、支付宝支付、微信支付等第三方支付平台，船员在APP端确认过闸费后，点击缴费可调用银行网银、支付宝或微信支付系统进行支付，移动APP系统将保存付款凭证，并向船员推送支付成功信息。闸费电子支付系统与船闸收费系统无缝关联，负责发起支付/退款、记录交易情况，并提供账单收集、自动核对和辅助处理等功能模块。

3.3.4 电子开票系统

电子开票系统接受船闸收费系统的开票指令，按照指令要求开具船舶过闸费用电子票据，电子票据上包括船舶名称、过闸费用、税费金额、销售方单位信息等；电子票据开具成功后自动向船员推送电子票据下载链接。

3.3.5 船舶识别系统

利用手机APP位置数据，建立船舶识别系统，包括电子围栏设置、船舶到闸提醒和基于电子地图的船舶位置管理等功能。船舶进入电子围栏后，自动识别其身份，数据经解析处理后，实时发送到船闸收费系统，用于调度业务操作。Web端基于电子地图提供已识别身份的船舶位置展示和查询页面，并根据船舶登记和缴费状态采用不同的颜色进行显示，为船闸调度管理者提供直观的决策支持服务[3]。

3.3.6 网络信息安全系统

ETC调度管理系统需要通过移动APP发布至互联网(Internet)，因此在船闸信息管理区与互联网区设立网络防火墙。网络防火墙设备可根据业务系统需要，向互联网开放指定的APP信息服务端口，同时屏蔽对其他站内系统的数据访问，保障站内信息系统安全。

船闸收费管理系统、APP系统等软件虽部署于站内网络，受网络出口防火墙保护，但也存在受移动介质传播的病毒、硬件设备故障等因素的威胁。针对软件病毒对船舶的影响，在各系统的服务器安装了有效的病毒查杀软件，并定期进行病毒库的更新和检查；为保障运行数据的安全，对系统服务器存储设置了RAID5级别的冗余设计，制定应用数据和业务数据、数据库的定期备份和归档，保障系统和数据的安全。

3.4 ETC调度管理系统的技术实现

系统开发语言以JAVA Web体系为主，使用JSP、EJB、Web服务等技术，调度选船列表选用浏览器兼容性更好的DHTML动态网页列表组件[4]。

ETC调度管理以Web服务方式挂接手机APP、信息服务系统及电子围栏程序等。ETC查询功能相对独立，基本与其他系统不存在流程关联，分别采取单独的定时任务服务程序形式。

移动APP是船员业务办理的入口，船员在APP提交的登记或查询请求均需通过手机发送至APP后台系统，因此APP的后台系统须发布于Internet公网，并提供可供手机端连接的固定发布地址。发布地址向电信或移动等运营商、域名服务商购买固定不变的域名、IP地址服务。

4 实施效果

邵仙船闸ETC船舶调度管理系统于2020年9月21日上线运行，截至目前，手机APP注册用户数突破4 600个，服务过闸船舶3.5万余艘次，不见面过闸比例99.99%，通行效率大幅提升，取得了显著的社会效益和经济效益。

(1)智能化统一运维管理，提高管理水平

充分运用移动互联网、船舶AIS、手机网银和电子发票等信息技术，船员无需上岸即可实现船舶身份自动识别、在线过闸申请、过闸费用缴纳、发票下载及相关信息的查询，节约大量时间和交通成本，提升船闸、航道安全管理水平，减少船舶能源消耗、促进节能减排。船舶过闸全程电子化，率先在水利系统实现了掌上银行、微信、支付宝“三合一”支付方式，提升服务效能和船员体验。

(2)优化工作流程，提升管理效能

传统的过闸模式需分别在上、下游设置远调站，过闸程序多，人工工作量大；ETC管理系统上线运行后，运行岗位由原来的6个减少为4个，且仍有优化2个岗位的空间。调度运行人员的主要工作减少为通过电脑应用端承担审核、调度等少量工作，过闸流程简化，提升了管理效能，为工程精细化管理的落地生根提供了有力的支撑。

(3)营造安全、公平的船闸运行环境

通过船舶定位和识别系统以及视频图像分析识别等技术手段，实现船舶身份识别认证；同时建立诚信管理机制，实现过闸管理的公开透明，防止作弊，阳光过闸，营造安全、公平的船闸运行环境。

(4)提供便捷的对外信息服务

对船员及社会公众提供船闸相关信息及过闸调度相关信息的查询服务。

(5)技术先进高效，系统坚强安全

采用一体化管控设计，通过统一的数据采集和数据管理平台，实现不同业务的整体设计、统一管理、分级应用，达到资源有限整合、信息高度共享的目标，避免不同业务之间的条块分割，有效提高系统的运行效率，实现国内航运信息技术引领。

5 结 语

邵仙船闸ETC船舶调度管理系统秉承以船员为中心的设计理念，聚焦快捷、公平、高效的业务目标，互联共享各类资源，融合打造形成技术先进的便民服务与智能管理一体化信息系统；完整支持货轮和船队远程登记缴费，无缝对接电子发票平台，全面兼容主流第三方支付渠道，全面实现过闸服务不见面，手机远程申报、在线电子支付、船舶自动识别、船队联网调度；船员无须再来回奔波，手机自动接收通知，真正体验到了互联网带来的便利；形成了一条更加顺畅、安全、阳光的“水上高速路”，可以作为类似工程“智慧船闸”及精细化管理的研究基础。