蔣仲廉 初秀民　嚴(yán)新平▲

(1.國家水運(yùn)安全工程技術(shù)研究中心　武漢 430063；2.武漢理工大學(xué)智能交通系統(tǒng)研究中心　武漢 430063)

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智能水運(yùn)的發(fā)展現(xiàn)狀與展望
——第十屆中國智能交通年會《水路交通智能化論壇》綜述*

蔣仲廉1,2初秀民1,2嚴(yán)新平1,2▲

(1.國家水運(yùn)安全工程技術(shù)研究中心武漢 430063；2.武漢理工大學(xué)智能交通系統(tǒng)研究中心武漢 430063)

摘要智能化已成為現(xiàn)代水路運(yùn)輸?shù)闹匾l(fā)展趨勢之一。通過對第十屆中國智能交通年會《水路交通智能化論壇》主題報告內(nèi)容的分析和梳理，探討了極地航海保障技術(shù)、內(nèi)河航道智能化建設(shè)、"置"慧航運(yùn)、港口資源管理和船舶電力推進(jìn)技術(shù)等水路交通智能化領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，展望了智能船舶、信息傳輸網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和船聯(lián)網(wǎng)在未來水路交通智能化領(lǐng)域的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞水路交通；信息通信技術(shù)；大數(shù)據(jù)；智能船舶；船聯(lián)網(wǎng)

Developments and Prospects of Intelligent Water Transport:

0引言

交通運(yùn)輸業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)中的重要組成部分，時刻影響著整個社會的經(jīng)濟(jì)活動[1]。中國擁有1.8萬 km海岸線和12萬 km內(nèi)河航道，素有“航運(yùn)大國”的美稱。近年來，隨著船舶綜合監(jiān)測及操控系統(tǒng)的開發(fā)[2, 3]、船標(biāo)岸協(xié)同下的交通狀態(tài)感知與交互[4, 5]、長江航道要素實(shí)時智能感知與融合技術(shù)的研究及綜合應(yīng)用[6-8]等科研項(xiàng)目的開展，我國的水路運(yùn)輸智能化研究取得了長足的進(jìn)步，主要體現(xiàn)在船貨跟蹤、航道信息感知與服務(wù)、港口作業(yè)管控一體化、水路交通監(jiān)管信息化和水路運(yùn)輸仿真模擬技術(shù)等方面[9]。加快水運(yùn)基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)完善和實(shí)施高技術(shù)船舶智能制造，也已納入了最新的《中共中央關(guān)于制定國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十三個五年規(guī)劃的建議》。如何從服務(wù)國家戰(zhàn)略和行業(yè)發(fā)展的全局視角，審視智能水運(yùn)發(fā)展現(xiàn)狀，展望未來發(fā)展趨勢，科學(xué)謀劃，具有深遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義和現(xiàn)實(shí)意義。

本文從水路交通智能化研究的角度出發(fā)，通過總結(jié)第十屆中國智能交通年會《水路交通智能化論壇》主題報告，分析了水路交通智能化的最新研究進(jìn)展與趨勢，探討了智能船舶、信息傳輸網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)和船聯(lián)網(wǎng)未來在我國的發(fā)展趨勢。

1論壇概況

在國家科技部高新技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化司和高新技術(shù)研究發(fā)展中心的指導(dǎo)下，中國智能交通協(xié)會于2015年11月3日～6日，在江蘇省無錫市成功召開了“第十屆中國智能交通年會”。年會以“新技術(shù)背景下的智能交通創(chuàng)新與提升”為主題，邀請了100余名嘉賓，圍繞城市智能交通創(chuàng)新、交通大數(shù)據(jù)應(yīng)用、水路交通智能化、道路交通安全、軌道交通信息化等研究熱點(diǎn)開展了主題演講、技術(shù)論壇和青年論壇等交流活動。

年會期間，中國智能交通協(xié)會水路交通專業(yè)技術(shù)委員會組織了“水路交通智能化論壇”，邀請了航海技術(shù)、內(nèi)河航道、港口管理和船舶技術(shù)等領(lǐng)域的10位專家，從各自專業(yè)的角度共同探討了新時期、新形勢下水路交通智能化的最新進(jìn)展，旨在促進(jìn)水路交通行業(yè)科學(xué)研究和技術(shù)創(chuàng)新，推動我國智能交通行業(yè)的發(fā)展。

2水運(yùn)智能化論壇報告總結(jié)

2.1極地航海保障技術(shù)

位于地球南北兩端，長年冰封的極地海域，具有特殊的地理和氣候環(huán)境。近年來，隨著資源消耗速度的與日俱增，人類在北極地區(qū)航運(yùn)、捕魚、自然資源開發(fā)等活動日趨頻繁，我國船舶的極地活動也呈現(xiàn)快速上升的趨勢，極地航海保障技術(shù)成為了政府關(guān)注的重點(diǎn)課題。加強(qiáng)極地航海保障技術(shù)，是我國服務(wù)于世界航運(yùn)、建設(shè)“海洋強(qiáng)國”的一項(xiàng)全新的基礎(chǔ)性工作。

交通運(yùn)輸部東海航海保障中心承擔(dān)著海事航標(biāo)建設(shè)養(yǎng)護(hù)、港口航道測量繪圖、水上安全通信等技術(shù)支持和服務(wù)職責(zé)。通過聯(lián)合中國極地研究中心、集美大學(xué)等科研院所，東海航海保障中心組織實(shí)施了“極地211專項(xiàng)航海保障工程”，為我國船舶提供航標(biāo)導(dǎo)航、海域測量、無線通信、海圖編繪、冰上搜救等航海保障服務(wù)。

通過我國第31次南極科考任務(wù)，科考人員在極地航標(biāo)導(dǎo)航、海道測量及繪圖等領(lǐng)域取得重要成果：成功研發(fā)了適應(yīng)極地環(huán)境要求的超高強(qiáng)度極地雙模(無人、有人)智能測量艇；運(yùn)用多波束聲吶、衛(wèi)星實(shí)時動態(tài)差分定位系統(tǒng)、磁力儀器等掃測設(shè)備，完成了極地海域海洋精密測繪、航道探測等科研任務(wù)；研制了集成AIS和北斗的極地科考綜合導(dǎo)助航數(shù)據(jù)平臺、科考人員便攜式應(yīng)急示位標(biāo)(AIS-MOB)[10]。

在各參與方的共同努力下，“極地211專項(xiàng)航海保障工程”成果已逐步顯現(xiàn)。由交通運(yùn)輸部海事局牽頭，東海航海保障中心、集美大學(xué)和中國極地研究中心共同組織編撰的《北極航行指南(東北航道)》于2014年9月正式出版發(fā)行，實(shí)現(xiàn)了我國在極地區(qū)域航海圖書資料的零突破，為航行北極東北航道的中國籍船舶提供海圖、航線、海冰、氣象等全方位航海保障服務(wù)，助力永盛輪“再航北極、雙向通行”。2015年1月，在南極進(jìn)行了水準(zhǔn)基面測量、平面定位測量和水下地形測量工作，繪制了1∶5 000的大比例尺海圖，并發(fā)現(xiàn)了一塊適合中國科考船錨泊、避風(fēng)、裝卸貨物的大型錨地。

2.2內(nèi)河航道智能化建設(shè)

2.2.1三峽通航信息化建設(shè)

三峽通航業(yè)務(wù)指長江上起宜昌廟河下至宜昌中水門59 km的航運(yùn)綜合管理業(yè)務(wù)，所轄水域擁有舉世矚目的三峽樞紐及葛洲壩水利樞紐2座世界級大壩，是船舶進(jìn)出西南地區(qū)的咽喉之地，涉及通航調(diào)度指揮、船閘、海事、航道、錨地、通信等多方面的專業(yè)管理，對信息化、智能化的需求強(qiáng)烈。目前，三峽河段已初步建立一批有特色的通航管理信息化系統(tǒng)，并形成了以傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)層和應(yīng)用層為核心的信息系統(tǒng)架構(gòu)和以調(diào)度系統(tǒng)、GPS系統(tǒng)、VTS系統(tǒng)為主干的應(yīng)用系統(tǒng)體系[11]。

三峽通航信息系統(tǒng)建設(shè)的應(yīng)用成效主要體現(xiàn)在以下幾個方面[12]。

1) 船閘通過效率顯著提高。通過調(diào)度系統(tǒng)與GPS系統(tǒng)、辦公門戶系統(tǒng)、船閘集控系統(tǒng)等的融合，實(shí)現(xiàn)了船舶過閘計劃遠(yuǎn)程申報調(diào)度和信息交換共享。

2) 安全防控能力明顯增強(qiáng)。船舶監(jiān)管系統(tǒng)增強(qiáng)了交通事故預(yù)防預(yù)控能力；通過監(jiān)管系統(tǒng)與GPS系統(tǒng)、調(diào)度系統(tǒng)、CCTV系統(tǒng)的融合，實(shí)現(xiàn)了直觀、連續(xù)的可視化船舶監(jiān)管。

3) 通航管理效能得到提升。優(yōu)化管理模式，降低管理成本，大力推進(jìn)了信息系統(tǒng)管理規(guī)則、辦法、規(guī)程的建立與完善。

4) 社會經(jīng)濟(jì)效益日益顯現(xiàn)。通航管理、服務(wù)模式的改變，使船舶交通事故發(fā)生率、待閘期間的能源消耗顯著降低，經(jīng)濟(jì)效益明顯提高。

2.2.2長江航道要素智能感知、融合及其綜合應(yīng)用

長江干線航道自云南水富至長江口，全長2 837.6 km，其上、中、下游河道特性和航道條件各不相同，水位、水深、流速等要素變動頻繁，航道處于動態(tài)變化中，通航環(huán)境復(fù)雜。傳統(tǒng)的信息采集準(zhǔn)確性、實(shí)時性、數(shù)據(jù)傳輸可靠性較差，人工干預(yù)環(huán)節(jié)多，效率低，缺乏快速有效的航道要素感知、融合與傳輸技術(shù)。

按照長江智能航道體系構(gòu)架，通過系統(tǒng)研究航道要素感知及傳輸技術(shù)，解決多源多態(tài)異構(gòu)航道要素信息的融合處理，長江航道局制定了感知、融合系列標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范，研發(fā)了航道要素智能感知和快速融合處理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了長江電子航道圖要素信息的快速采集和及時更新，依托示范工程開展了數(shù)據(jù)采集、信息發(fā)布和船舶服務(wù)等應(yīng)用[6]。

長江航道要素智能感知與融合技術(shù)研究的成果，主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

1) 提出了長江干線航道沿程水位感知點(diǎn)布設(shè)方案，構(gòu)建了基于一維數(shù)模的水位擬合模型。

2) 制定了航道地形要素信息快速采集與預(yù)處理技術(shù)方案，研發(fā)了航道地形要素采集與預(yù)處理系統(tǒng)。

3) 提出了航道表面流場數(shù)據(jù)采集與預(yù)處理方案，研發(fā)了數(shù)據(jù)自動化批量處理軟件系統(tǒng)。

4) 制定了船舶通航的山區(qū)河段能見度采集方案，研發(fā)了基于攝像機(jī)的能見度監(jiān)測原型系統(tǒng)。

5) 設(shè)計了基于多波束聲納的船舶吃水檢測方法和系統(tǒng)框架，實(shí)現(xiàn)了與多波束測深聲納的雙向通信，研究了深度數(shù)據(jù)濾波方法和船舶吃水識別算法。

6) 基于北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)的航道要素感知中的高精度定位技術(shù)方案，建立了試驗(yàn)平臺，并在長江干線下荊江河段試驗(yàn)應(yīng)用。

7) 研究了典型航道要素數(shù)據(jù)傳輸特性，實(shí)現(xiàn)了不同河段航道數(shù)據(jù)傳輸集成。

2.2.3船舶交通行為可視分析

可視分析技術(shù)主要應(yīng)用于海量數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈走向的完整展示。目前，可視化分析技術(shù)已廣泛應(yīng)用于公路交通，如：出租車數(shù)據(jù)可視分析[13]、城市交通擁堵可視分析[14]、飛機(jī)軌跡可視分析[15]等。

目前，國內(nèi)船舶交通信息可視化技術(shù)研究尚處于初級階段。積極開展內(nèi)河船舶行為可視化研究，包括可視化系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)采集和處理、船舶行為特征提取和可視化分析，可為綠色、安全和高效的水上運(yùn)輸提供決策支持。

連續(xù)橋區(qū)水域通航環(huán)境復(fù)雜，增加了船舶航行的難度，同時，對水上安全監(jiān)管帶來了巨大壓力[16]。通過建立橋區(qū)船舶行為可視模型，實(shí)現(xiàn)船舶航行四維(經(jīng)緯度、時間、航速)顯示、異常數(shù)據(jù)識別、行為識別(停泊、轉(zhuǎn)彎、過橋等)和上下水船舶航速分析，可為內(nèi)河多橋梁水域船舶航行安全提供技術(shù)支撐。見圖1。

圖1　橋區(qū)船舶行為可視分析示例[17]Fig.1　Example of visual analysis of vessel behaviors[17]

2.3“置”慧航運(yùn)

寶船網(wǎng)2.0依托于云計算和大數(shù)據(jù)技術(shù)，提供了一個開發(fā)、分享、透明和誠信的環(huán)境。目前，已涵蓋全球電子海圖、全球岸基和衛(wèi)星AIS傳播動態(tài)及全球氣象等多種類型的數(shù)據(jù)。通過“云合計劃”，寶船網(wǎng)向全社會開放數(shù)據(jù)接口，可用于水上交通流分析、海上目標(biāo)及區(qū)域預(yù)警、大數(shù)據(jù)分析、航線規(guī)劃和遠(yuǎn)距離海事感知等，解決了海量數(shù)據(jù)共享和分析的難題。

寶船網(wǎng)是一個基礎(chǔ)性的平臺，其廣泛和有效的應(yīng)用得益于云合計劃，所有基礎(chǔ)設(shè)施已全面云化，減少了第三方應(yīng)用開發(fā)的時間和經(jīng)濟(jì)成本；大數(shù)據(jù)產(chǎn)品(特定船型/貨物的運(yùn)營分析、空間信息庫等)，提供了萬眾創(chuàng)新的基礎(chǔ)；寶船網(wǎng)“航運(yùn)生態(tài)”的發(fā)展定位，使數(shù)據(jù)和信息資源的利用、分享、拓展更加便捷；基于位置的公共服務(wù)，為第三方增值服務(wù)的完成奠定了基礎(chǔ)[18]。

2.4港口資源管理

2.4.1智慧港口建設(shè)策略

經(jīng)歷轉(zhuǎn)型升級，當(dāng)今港口在供應(yīng)鏈中的角色發(fā)生深刻變化。其發(fā)展更趨理性化，功能不斷拓展。隨著國際多式聯(lián)運(yùn)的發(fā)展與綜合運(yùn)輸鏈復(fù)雜性的增加，港口作為全球綜合運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)，向綜合物流中心發(fā)展；依托腹地經(jīng)濟(jì)向內(nèi)陸擴(kuò)展，為海運(yùn)、陸運(yùn)、空運(yùn)及倉儲提供綜合物流服務(wù)；同時，為客戶提供方便的運(yùn)輸、商業(yè)和金融服務(wù)，具備了商務(wù)中心的功能[19]。

智慧港口(smart port)是行業(yè)發(fā)展和知識創(chuàng)新相互驅(qū)動而催生的一種新理念，其內(nèi)涵極為豐富，現(xiàn)代信息科技是其發(fā)展的必要非充分條件[20]。同時，它具備了生態(tài)環(huán)境和諧化、物流資源集約化、港城融合一體化、技術(shù)裝備現(xiàn)代化、管理運(yùn)營科學(xué)化和服務(wù)智能化等6大特征。狹義上的智慧港口借助物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、“互聯(lián)網(wǎng)+”等現(xiàn)代信息技術(shù)，基于港口供應(yīng)鏈思維，實(shí)現(xiàn)物資資源的無縫對接聯(lián)動，達(dá)到信息化、智能化、最優(yōu)化的現(xiàn)代港口，可稱為信息化2.0港口[21]。

2.4.2“互聯(lián)網(wǎng)+”港口

圖2　港口資源管理信息系統(tǒng)構(gòu)架Fig.2　Framework of the port resources management information system

作為水運(yùn)大省，江蘇省擁有1 090 km海岸線、425 km長江航道、691 km京杭大運(yùn)河，沿線港口資源豐富，具有明顯的經(jīng)濟(jì)和地理區(qū)位優(yōu)勢。受限于港區(qū)分散、岸線利用不合理、傳統(tǒng)管理方法效率低下等不利因素，港口資源管理存在改進(jìn)和優(yōu)化的空間?；凇盎ヂ?lián)網(wǎng)+”建立的港口資源管理信息系統(tǒng)，為港口基礎(chǔ)設(shè)施資源全面管理、相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析、決策制定提供了一種全新模式。見圖2。港口資源管理信息系統(tǒng)的建設(shè)過程，突破了一系列的技術(shù)難題，包括：海量港口資源數(shù)據(jù)的采集與整合、系統(tǒng)數(shù)據(jù)更新維護(hù)、大數(shù)據(jù)(GIS)共享平臺建設(shè)和Web GIS地圖服務(wù)響應(yīng)速度等。借助港口資源管理信息系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)全省港口資源數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通、各港口運(yùn)行狀態(tài)展示(樹狀目錄結(jié)構(gòu))、公共錨地資源集中調(diào)度、重要港口視頻監(jiān)控、港口岸線規(guī)劃、監(jiān)管和港口經(jīng)營監(jiān)控。

2.5電力推進(jìn)技術(shù)

絕大部分運(yùn)輸船舶是由大型壓燃式發(fā)動機(jī)推動的，使用燃料油提供動力和供熱，其燃燒后產(chǎn)生的顆粒物(PM)、硫化物(SOx)和氮氧化物(NOx)等大氣污染物的排放量很高[22]。與傳統(tǒng)的機(jī)械推進(jìn)船舶相比，混合動力系統(tǒng)有著污染小、噪聲低、續(xù)航能力強(qiáng)和經(jīng)濟(jì)效益好等特點(diǎn)，符合國家建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的可持續(xù)發(fā)展之路。

電力推進(jìn)船舶作為混合動力船舶的先驅(qū)，具備了操縱性好、推進(jìn)裝置布置靈活和綜合節(jié)能顯著的優(yōu)點(diǎn)。區(qū)別于混合動力汽車，混合動力船舶對于功率等級有著更高的要求(100～1 000 kW級)。由于大容量電力電子裝置(整流、逆變設(shè)備)的應(yīng)用，諧波干擾不可忽視。此外，混合動力船舶負(fù)載(螺旋槳)特性受水域環(huán)境影響較大?，F(xiàn)階段，混合動力船舶的主要類型可歸納為概念型和實(shí)用型兩大類。其中，概念型混合動力船舶又包括太陽能/風(fēng)能、太陽能/蓄電池、太陽能/風(fēng)能/柴電機(jī)組/蓄電池(如Hornblower Hybrid客渡船)等不同形式的混合動力船舶；實(shí)用型混合動力船舶多采用電池/柴油(如Long Range 23游艇)混合動力。

隨著信息化技術(shù)的不斷發(fā)展，智能化技術(shù)在混合動力船舶的發(fā)展過程中得到了廣泛的應(yīng)用，主要體現(xiàn)在動力系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)的智能化控制和監(jiān)管。動力電池-儲能電池動力系統(tǒng)從100 kW級向1 000 kW級發(fā)展，奠定了大功率混合動力船舶的技術(shù)基礎(chǔ)。

3水運(yùn)智能化研究熱點(diǎn)

3.1智能船舶

制造業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的主體，是立國之本、興國之器、強(qiáng)國之基[23]。隨著新一輪工業(yè)革命的到來，云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)的應(yīng)用將更加廣泛和重要。船舶作為水路運(yùn)輸最主要的載體，處在一個變革的時代，面臨著新的發(fā)展機(jī)遇和重大挑戰(zhàn)。以工業(yè)4.0為導(dǎo)向，大數(shù)據(jù)技術(shù)為基礎(chǔ)，運(yùn)用先進(jìn)的信息通信技術(shù)(ICT)和計算機(jī)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)船舶智能化的感知、分析，保障船舶航行安全和航運(yùn)效率，成為世界各國研發(fā)智能化船舶的強(qiáng)大驅(qū)動力，如中國船舶工業(yè)集團(tuán)“會思考”的智能船，可連續(xù)感知船舶運(yùn)行與海況環(huán)境，降低事故率，保障航運(yùn)安全，最終實(shí)現(xiàn)面向“Sea-海洋，Ship-船舶，System-系統(tǒng)，Smart-智能，Service-服務(wù)”的船舶運(yùn)營智能服務(wù)體系(5S工程)[24]；借助嵌入式數(shù)字技術(shù)，韓國現(xiàn)代重工與埃森哲(Accenture)正合作設(shè)計“互聯(lián)智能船舶”，提高運(yùn)營效率，改善決策流程[25]；世界上最大的商業(yè)造船供應(yīng)商之一的羅爾斯羅伊斯(Rolls-Royce PLC)計劃在未來10年內(nèi)將第一艘無人貨船投入使用[26]。

智能船舶具有巨大的應(yīng)用需求和發(fā)展前景，是未來船舶發(fā)展的必然趨勢。智能船舶的關(guān)鍵技術(shù)主要包括：信息感知、通信導(dǎo)航、能效控制、航線控制、狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)、遇險救助和自主航行等技術(shù)?，F(xiàn)階段，信息感知、通信導(dǎo)航和故障診斷等方面的技術(shù)正在逐步完善并實(shí)現(xiàn)應(yīng)用，而航線規(guī)劃、安全預(yù)警和自主航行等技術(shù)處在不斷研究和探索之中。在后續(xù)研發(fā)中，需重點(diǎn)從以下4個方面加以突破[27]。

1) 借助大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，進(jìn)一步提升數(shù)據(jù)挖掘效率。

2) 智能船舶安全性和可靠性研究。

3) 復(fù)雜條件下(如內(nèi)河航道)智能船舶的自主駕駛研究。

4) 智能船舶在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用。

3.2信息傳輸網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)

隨著水路交通智能化程度不斷提高，信息傳輸網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在船-船，船-岸，船-標(biāo)-岸信息交互中得到了廣泛的重視和應(yīng)用，一定程度上改變了過去水路運(yùn)輸通信網(wǎng)絡(luò)類型繁多、系統(tǒng)不兼容、效率低下等弊端。

圍繞構(gòu)建安全、可靠、高效的長三角及京杭運(yùn)河信息傳輸網(wǎng)絡(luò)，交通運(yùn)輸部水運(yùn)科學(xué)研究院開展了支持IPv6的安全自組織網(wǎng)絡(luò)體系、基于傳輸質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)融合技術(shù)、船舶內(nèi)部自組織通信、面向容災(zāi)的自愈性網(wǎng)絡(luò)等相關(guān)技術(shù)的研究，為智能水路運(yùn)輸中“感知本船”技術(shù)和通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)急通信能力的進(jìn)步提供了支撐。同步實(shí)施的《江蘇省內(nèi)河船閘便捷過閘系統(tǒng)(水上ETC)示范項(xiàng)目》，目前已覆蓋江蘇省內(nèi)主要的水路運(yùn)輸流域，為船民提供了智能化便捷服務(wù)[28]。

針對長江航道要素信息(水位、能見度、航標(biāo)等)傳輸特性及不同網(wǎng)絡(luò)的適應(yīng)性，長江航道局開展了航道要素傳輸系統(tǒng)中的綜合最優(yōu)傳輸方式和傳輸網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)等關(guān)鍵技術(shù)問題研究，深入探討了3G，AIS，ZigBee等無線網(wǎng)絡(luò)的傳輸穩(wěn)定性和覆蓋能力，開發(fā)了基于硬件在環(huán)仿真技術(shù)的信息傳輸系統(tǒng)測試平臺，并實(shí)現(xiàn)了典型航道(大埠街-蘭家坨數(shù)字航道)要素感知信息的實(shí)時可靠傳輸[29]。

加快水運(yùn)智能化的發(fā)展，水運(yùn)信息傳輸網(wǎng)絡(luò)的暢通是基礎(chǔ)和前提。針對智能水運(yùn)系統(tǒng)包含的眾多對象，信息傳輸網(wǎng)絡(luò)需要高度的統(tǒng)一和全局的規(guī)劃，其頂層設(shè)計意義重大；其次，需要積極推動系統(tǒng)、終端的統(tǒng)一性，提升兼容性和可靠性；最后，需要突破跨區(qū)域信息傳輸、資源共享的瓶頸，實(shí)現(xiàn)信息傳輸網(wǎng)絡(luò)的通用平臺建設(shè)[30-31]。

3.3 船聯(lián)網(wǎng)

在新一代信息和通信技術(shù)蓬勃發(fā)展的背景下，船聯(lián)網(wǎng)(connected ships)已成為智能交通行業(yè)應(yīng)用的重要方向之一。作為一個新興的概念，船聯(lián)網(wǎng)具備了技術(shù)融合性、要素載體多樣性和服務(wù)功能集成化的特點(diǎn)。

為促進(jìn)航運(yùn)信息化、智能化、綠色化發(fā)展，國內(nèi)外已相繼啟動了船聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的研究和示范項(xiàng)目。2012年，交通運(yùn)輸部組織蘇浙滬兩省一市共同實(shí)施了首批國家物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用示范工程——長三角航道網(wǎng)及京杭運(yùn)河水系智能航運(yùn)信息服務(wù)應(yīng)用示范項(xiàng)目，旨在全面推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在內(nèi)河智能航運(yùn)服務(wù)中的深化應(yīng)用，提升綜合信息服務(wù)能力，促進(jìn)江海聯(lián)運(yùn)服務(wù)體系的進(jìn)一步完善。通過長三角跨區(qū)域航運(yùn)大數(shù)據(jù)整合，構(gòu)建了一個面向服務(wù)、規(guī)范統(tǒng)一、靈活可擴(kuò)展的數(shù)據(jù)共享與交換平臺，實(shí)現(xiàn)了各類船聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)動靜態(tài)數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通和資源共享[32]。

為了保障跨國、跨區(qū)域內(nèi)河航運(yùn)業(yè)整體發(fā)展，歐盟總結(jié)了以往內(nèi)河航運(yùn)信息化建設(shè)的成功經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過協(xié)同研究以及示范工程應(yīng)用，提出了構(gòu)建統(tǒng)一的內(nèi)河航運(yùn)綜合信息服務(wù)系統(tǒng)(river information service system，RIS系統(tǒng))[33]。RIS系統(tǒng)建立在較為完善的航運(yùn)基礎(chǔ)設(shè)施之上，運(yùn)用信息技術(shù)、通信技術(shù)、電子控制技術(shù)和計算機(jī)處理技術(shù)等集成應(yīng)用于傳統(tǒng)的內(nèi)河航運(yùn)體系，通過異構(gòu)系統(tǒng)的互聯(lián)互通、資源共享，實(shí)現(xiàn)了歐洲內(nèi)河航運(yùn)交通運(yùn)輸?shù)母咝?、安全、環(huán)保，成為內(nèi)河航運(yùn)現(xiàn)代化、信息化的典范。

我國的內(nèi)河航運(yùn)信息化正逐步向互聯(lián)互通、信息共享、側(cè)重公共服務(wù)轉(zhuǎn)變。如何建立一套適合我國水路交通的綜合信息服務(wù)體系(包括總體構(gòu)架、功能定位、運(yùn)行管理模式等)，仍需廣大科研工作者不斷的研究、探索和實(shí)踐。針對現(xiàn)階段的發(fā)展現(xiàn)狀，應(yīng)加強(qiáng)以下方面的建設(shè)[34-35]。

1) 研究制定航運(yùn)信息化標(biāo)準(zhǔn)體系并不斷完善。

2) 強(qiáng)化行業(yè)規(guī)范推廣并保障實(shí)施。

3) 推進(jìn)航運(yùn)基礎(chǔ)設(shè)施信息化與區(qū)域資源整合。

4) 突破網(wǎng)絡(luò)傳輸、海量數(shù)據(jù)分析、系統(tǒng)穩(wěn)定與安全等關(guān)鍵技術(shù)瓶頸。

4結(jié)束語

水路交通智能化是一項(xiàng)長期的系統(tǒng)工程，涉及面廣泛，內(nèi)容豐富，其影響力與效益必將隨時間的推移不斷擴(kuò)大?！伴L江經(jīng)濟(jì)帶”和“一帶一路”國家戰(zhàn)略的提出，為水路運(yùn)輸智能化帶來了巨大的發(fā)展機(jī)遇?！端方煌ㄖ悄芑搲返呐e辦為跨界融合、資源整合和產(chǎn)學(xué)研用搭建了合作的橋梁，展示了現(xiàn)階段水路交通智能化的最新研究進(jìn)展和科研成果。通過對論壇主題報告的分析總結(jié)，先進(jìn)信息通信技術(shù)(大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)網(wǎng)、云計算等)已逐步融入船舶運(yùn)輸、內(nèi)河航道樞紐管理、智慧港口、航運(yùn)保障與管理等領(lǐng)域，有力地推動了我國水運(yùn)智能化行業(yè)的發(fā)展。智能船舶、信息傳輸網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和船聯(lián)網(wǎng)的不斷進(jìn)步，將為智能水運(yùn)注入新動力。

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A Review of the Symposium on Intelligent Water Transport,

in Conjunction with the 10thAnnual Meeting of China ITS

JIANG Zhonglian1,2CHU Xiumin1,2YAN Xinping1,2▲

(1.NationalEngineeringResearchCenterforWaterTransportSafety,Wuhan430063,China

2.IntelligentTransportSystemsResearchCenter,WuhanUniversityofTechnology,Wuhan430063,China;)

Abstract：Intelligent Water Transport has become one of the important areas of modern waterway transport research. This paper presents a review of the symposium of Intelligent Water Transport in conjunction with the 10thannual meeting of China ITS. The recent developments of Intelligent Water Transport are summarized and discussed, which include security technology of polar navigation, intelligent service system of inland waterway, intelligent water transport, resources management of ports and marine electric propulsion system. The intelligent ship, information communication technology (ICT) and connected ships are also identified as the highlighted trends of intelligent water transportation areas and their perspective are also presented.

Key words：water transport; information and communication technology; big data; intelligent ship; connected ships

通信作者：▲嚴(yán)新平(1959-)，博士，教授.研究方向：交通系統(tǒng)安全工程. E-mail：xpyan@whut.edu.cn

作者簡介：第一蔣仲廉(1986-)，博士，助理研究員.研究方向：航道工程. E-mail：z.jiang@whut.edu.cn

基金項(xiàng)目*國家自然科學(xué)(批準(zhǔn)號：61273234)、交通運(yùn)輸部信息化技術(shù)研究項(xiàng)目(批準(zhǔn)號：2013-364-548-200)資助

收稿日期：2015-09-25修回日期：2015-11-14

中圖分類號：U692

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

doi：10.3963/j.issn 1674-4861.2015.06.001