胡一恒

摘要：沙潁河是安徽省“兩干三支” 中的重要一支，隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展和航運(yùn)科學(xué)技術(shù)研究重心向內(nèi)河轉(zhuǎn)移，建立覆蓋沙潁河航段的水上綜合信息服務(wù)系統(tǒng)勢(shì)在必行。本文對(duì)建立支撐保障沙潁河安徽段的綜合信息服務(wù)系統(tǒng)的功能模塊、關(guān)鍵技術(shù)等進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：內(nèi)河航運(yùn) 信息化管理 安徽沙潁河

沙潁河是淮河的最大支流，跨河南、安徽兩省，是豫東南和皖西北的水運(yùn)要道。沙潁河在安徽省境內(nèi)航道里程206公里，規(guī)劃等級(jí)為IV級(jí)，是安徽省“兩干三支”（長(zhǎng)江、淮河、合裕線、蕪申運(yùn)河、沙潁河）中的重要一支。隨著沙潁河安徽段的全線復(fù)航以后航運(yùn)條件的改善、水運(yùn)量的增大，將導(dǎo)致沙潁河水上交通運(yùn)輸安全和環(huán)境保護(hù)的形勢(shì)更加嚴(yán)峻。

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展和航運(yùn)科學(xué)技術(shù)研究重心向內(nèi)河轉(zhuǎn)移，全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS） 、船舶交通管理系統(tǒng)（VTS） 、船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)（AIS）等在內(nèi)河水上監(jiān)管與服務(wù)上的應(yīng)用也越來越深入。但是由于系統(tǒng)缺乏有效的集成和協(xié)調(diào)、信息資源缺乏有效的整合與共享，總體來說，沙潁河水上運(yùn)輸?shù)谋O(jiān)管水平、服務(wù)水平都相對(duì)較低，海事港航監(jiān)管部門和廣大用戶獲取水上信息資源的成本較大。

基于以上考慮，運(yùn)用先進(jìn)的信息化技術(shù)，統(tǒng)籌考慮信息資源的利用，建立覆蓋沙潁河航段的水上綜合信息服務(wù)系統(tǒng)勢(shì)在必行。

功能模塊

如圖1，按照沙潁河的現(xiàn)狀以及建設(shè)目標(biāo)，沙潁河（安徽段）水上綜合信息服務(wù)系統(tǒng)應(yīng)該包含以下幾個(gè)功能模塊：

1、應(yīng)急管理信息子系統(tǒng)

能夠根據(jù)沙潁河航道水上突發(fā)事件的特點(diǎn)，充分利用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、無線通信技術(shù)和多媒體技術(shù)，以資源數(shù)據(jù)庫、方法庫和知識(shí)庫為基礎(chǔ)，以地理信息系統(tǒng)、電子江圖系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析和挖掘系統(tǒng)為輔助，建立一個(gè)基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的應(yīng)急指揮和管理系統(tǒng)。系統(tǒng)建成以后，需要實(shí)現(xiàn)對(duì)水上突發(fā)事件數(shù)據(jù)的收集、分析、海事應(yīng)急指揮輔助決策、應(yīng)急資源組織、協(xié)調(diào)和管理控制等功能。

2、多功能航標(biāo)管理信息子系統(tǒng)

通過利用AIS、無線傳感網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)航標(biāo)的遙測(cè)遙控，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建多功能航標(biāo)信息無線網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)，通過基于zigbee技術(shù)的無線傳感器，實(shí)現(xiàn)溢油、氣象、水文、位置等信息的監(jiān)測(cè)，為監(jiān)管和服務(wù)提供決策支撐。

3、船舶自動(dòng)識(shí)別子系統(tǒng)

以AIS為基礎(chǔ)，通過VTS、CCTV、RFID、視頻等技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)船舶的自動(dòng)識(shí)別，并通過數(shù)據(jù)融合等技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息的融合與匹配，為沙潁河水上交通監(jiān)管、指揮和信息服務(wù)提供現(xiàn)代化的數(shù)據(jù)支持。

同時(shí)，基于RFID的船舶移動(dòng)稽查技術(shù)不僅能夠減少船舶?？繒r(shí)間，避免執(zhí)法人員重復(fù)檢查，還能進(jìn)行航道內(nèi)船舶流量的統(tǒng)計(jì)，對(duì)提高港航管理效率具有重要意義。

4、電子航道圖顯示與信息子系統(tǒng)

海事監(jiān)管部門和船舶駕駛員都需要用電子航道圖顯示與信息子系統(tǒng)來描述航道、水文等相關(guān)信息，同時(shí)顯示船舶的實(shí)時(shí)位置。電子航道圖顯示與信息子系統(tǒng)（ IECDIS）屬于地理信息系統(tǒng)（GIS）的一種應(yīng)用，利用高速發(fā)展的信息化系統(tǒng)， 對(duì)存儲(chǔ)的航道空間信息進(jìn)行加工處理、變換、交互以及實(shí)現(xiàn)此類信息的二維、三維可視化，以實(shí)現(xiàn)大量的航道、水文和相關(guān)信息數(shù)據(jù)的統(tǒng)一顯示和綜合利用。

5、公共服務(wù)平臺(tái)

為貫徹執(zhí)行中央政府“以人為本”的理念和交通運(yùn)輸部“陽光海事”的目標(biāo)，系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上將積極探索利用水上交通信息化提供高質(zhì)量公共服務(wù)能力的技術(shù)。

系統(tǒng)需要多種不同的方式，為用戶提供通航條件、通航設(shè)備狀況、交通流量、水文氣象、航行通告等信息以及決策支持等所需的計(jì)算資源。

6、防污染智能監(jiān)控子系統(tǒng)

為確保內(nèi)河水環(huán)境、空氣環(huán)境、水域生態(tài)環(huán)境不受船舶污染和船舶事故污染侵害，保證水運(yùn)事業(yè)和經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展，系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)分布式環(huán)境下的環(huán)境監(jiān)測(cè)，在航道水域內(nèi)的水質(zhì)樣本進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，為水運(yùn)造成的污染物監(jiān)測(cè)和清潔提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵技術(shù)

1、數(shù)據(jù)融合

在系統(tǒng)中，需要將不同傳感器獲取的信息進(jìn)行融合處理，以消除單個(gè)傳感器的誤差，特別是通過VTS、AIS、CCTV、GPS、視頻技術(shù)等手段，在重點(diǎn)航道實(shí)現(xiàn)全覆蓋監(jiān)控，就要求將目標(biāo)船舶的航向、航速、位置等屬性信息融合處理后在IECDIS上統(tǒng)一顯示。

目前在非軍事領(lǐng)域比較普遍的對(duì)數(shù)據(jù)融合定義為：數(shù)據(jù)融合就是充分利用多傳感器資源通過對(duì)這些多傳感器及觀測(cè)信息的合理支配和使用把多傳感器在空間或時(shí)間上的冗余或互補(bǔ)信息依據(jù)某些準(zhǔn)則進(jìn)行組合以獲得被測(cè)對(duì)象的一致性解釋或描述。按照數(shù)據(jù)抽象的層次，數(shù)據(jù)融合分為：數(shù)據(jù)層次融合、特征層次融合和決策層次融合。

通過數(shù)據(jù)融合技術(shù)，多源傳感器在解決目標(biāo)的識(shí)別、追蹤等問題上采用模仿專家人腦的綜合處理信息方式，進(jìn)行智能化處理，從而得出更為準(zhǔn)確可信的結(jié)論。

2、無線傳感網(wǎng)絡(luò)

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種由傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，能夠?qū)崟r(shí)地監(jiān)測(cè)、感知和采集節(jié)點(diǎn)部署區(qū)域觀察者感興趣的感知對(duì)象的各種相關(guān)信息（如光強(qiáng)、溫度、濕度、噪音和有害氣體濃度等），并對(duì)這些信息進(jìn)行處理后以無線的方式發(fā)送出去，通過無線網(wǎng)絡(luò)最終發(fā)送給用戶或者系統(tǒng)。

Zigbee技術(shù)作為所選無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的一種，具有范圍小、成本低、能耗低、自組網(wǎng)、自恢復(fù)、可靠性高、高冗余等特性，使其非常適應(yīng)本系統(tǒng)中對(duì)無線傳感器的要求。

通過在沙潁河航道建立基于zigbee技術(shù)的無線傳感網(wǎng)絡(luò)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)氣象水文、污染等信息的自動(dòng)采集，通過WIFI/3G等方式將采集信息的傳感器與系統(tǒng)連接，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫進(jìn)行處理。

3、云計(jì)算和軟件即服務(wù)架構(gòu)

云計(jì)算是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算方式，通過這種方式，共享的軟硬件資源和信息可以按需提供給計(jì)算機(jī)和其他設(shè)備。云計(jì)算描述了一種基于互聯(lián)網(wǎng)的新的IT服務(wù)定制、交付和使用模式，通常涉及通過互聯(lián)網(wǎng)來提供動(dòng)態(tài)易擴(kuò)展而且經(jīng)常是虛擬化的資源。典型的云計(jì)算提供商往往提供通用的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)應(yīng)用，可以通過瀏覽器等軟件或者其他Web服務(wù)來訪問，而軟件和數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)在服務(wù)器上。云計(jì)算關(guān)鍵的要素，還包括個(gè)性化的用戶體驗(yàn)。

軟件即服務(wù)是21世紀(jì)初期興起的一種新的軟件應(yīng)用模式。它是一種通過Internet提供軟件的模式，廠商將應(yīng)用軟件統(tǒng)一部署在自己的服務(wù)器上，客戶可以根據(jù)自己實(shí)際需求，通過互聯(lián)網(wǎng)向廠商定購獲得自己所需的應(yīng)用軟件服務(wù)。

沙潁河水上綜合信息服務(wù)系統(tǒng)，將借鑒云計(jì)算的概念實(shí)現(xiàn)SAAS架構(gòu)，通過整合多信息源，為用戶提供按需的、透明的云服務(wù)。系統(tǒng)可以視為廣義的云計(jì)算的一種，但是具體實(shí)現(xiàn)技術(shù)仍然以傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫技術(shù)、軟件工程技術(shù)為主。

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)架構(gòu)

具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，系統(tǒng)采用四級(jí)架構(gòu)：基礎(chǔ)設(shè)施層、數(shù)據(jù)感知層、平臺(tái)層、服務(wù)層。

基礎(chǔ)設(shè)施層包括網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器主機(jī)、數(shù)據(jù)庫、無線傳感設(shè)備等；數(shù)據(jù)感知層主要功能是搜集、存儲(chǔ)、處理上一層中的無線傳感設(shè)備獲取的數(shù)據(jù)信息；平臺(tái)層通過整合系統(tǒng)內(nèi)所有的計(jì)算資源、信息資源，建立包括數(shù)據(jù)中心平臺(tái)、權(quán)限管理平臺(tái)、智能監(jiān)控平臺(tái)、物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)、數(shù)據(jù)挖掘平臺(tái)等，為服務(wù)層提供平臺(tái)支撐；服務(wù)層主要面向兩個(gè)核心：應(yīng)用和用戶。在“應(yīng)用”上主要實(shí)現(xiàn)應(yīng)急管理、航標(biāo)管理、船舶識(shí)別、污染監(jiān)管、公共服務(wù)等各子系統(tǒng)功能。在“用戶”上主要實(shí)現(xiàn)為多種終端用戶按需提供個(gè)性化的、透明的定制服務(wù)。

結(jié)束語

本文首先分析了沙潁河水上運(yùn)輸?shù)默F(xiàn)狀、背景以及水上綜合信息服務(wù)系統(tǒng)建設(shè)的必要性。在此基礎(chǔ)上，文章進(jìn)一步提出了水上綜合信息服務(wù)系統(tǒng)建設(shè)的功能模塊構(gòu)想，并探討了水上綜合信息服務(wù)系統(tǒng)中關(guān)鍵技術(shù)的實(shí)現(xiàn)問題，對(duì)沙潁河水上運(yùn)輸信息化發(fā)展和水上綜合信息服務(wù)系統(tǒng)的建設(shè)具有一定的參考價(jià)值。

（作者單位：安徽省地方海事局）