宋珊珊

摘 要：內河航道的未來發(fā)展方向是智能航道，智能航道技術已經被交通運輸部列為未來重點研究方向，智能航道的建設將進一步推動長江航道的維護管理由傳統(tǒng)模式向現(xiàn)代化服務模式轉型升級。本文闡述了智能航道的基本概念和特點，提出了科技工作在智能航道建設中的重要性，針對于智能航道的關鍵技術，提出了智能航道下的科技工作的思路，以更好地為智能航道的建設提供技術支撐和引領作用。

關鍵詞：智能航道；科技；工作思路

中圖分類號：U612.32 文獻標識碼：A 文章編號：1006—7973（2016）12-0037-03

長江航運是我國綜合交通運輸服務體系的重要組成部分，相比較于民航、公路、鐵路等其它運輸方式，長江航運的信息化水平還有較大差距，尚不能滿足現(xiàn)代化長江航運服務的需求，制約著綜合交通運輸發(fā)展的推進，在內河航道擴能和安全保障服務能力方面都有較大的提升空間。隨著國民經濟的快速發(fā)展，黨和國家政府高度重視長江航運的發(fā)展，在大力發(fā)展長江等內河航運的基礎上，將依托長江黃金水道建設長江經濟帶提升至國家戰(zhàn)略，長江航運的發(fā)展迎來了歷史性機遇。

十二五以來，長江數(shù)字航道建設正式啟動，長江航道科技及信息化建設快速發(fā)展，數(shù)字航道的建設將會顯著提升長江航道維護管理能力和服務水平，實現(xiàn)航標、水位、工作船舶等航道要素動態(tài)監(jiān)測和及時維護，航道維護資源的科學配置和聯(lián)網(wǎng)調度，主要航道要素信息的可靠發(fā)布，對長江干線航道安全暢通及信息服務水平提升起到明顯作用。航道數(shù)字化的高級發(fā)展階段是智能化，未來內河航道的發(fā)展方向必然是智能航道，交通運輸部已將智能航道技術列為未來重點研究方向。數(shù)字航道的建設成果為智能航道建設奠定了基礎，智能航道將在數(shù)字航道的基礎上，利用傳感器、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術，智能感知航道要素信息，通過數(shù)據(jù)分析及挖掘等技術，實現(xiàn)航道規(guī)劃科學化、管理現(xiàn)代化，為長江航運提供準確、實時、便捷的航道服務。

長江智能航道的發(fā)展方向也對航道科技工作提出了新的要求，科技工作在長江航道發(fā)展中起到支撐和引領的作用，智能航道的建設離不開航道科技工作，而航道科技工作也會推動智能航道的建設。為此，本文分析了長江智能航道的概念和特點，針對智能航道的關鍵技術提出了航道科技工作的思路。

1 智能航道

1.1 智能航道概念

目前智能航道在發(fā)展方向、基本概念等方面都取得了初步的突破，但是整體研究還處于起步的階段。智能航道是以數(shù)字航道建設為基礎的，智能感知航道要素數(shù)據(jù)，利用航道要素數(shù)據(jù)建立廣泛互聯(lián)、深度融合、智能應用、機制完善的智能航道運行服務體系，實現(xiàn)航道資源的物聯(lián)化、航道信息的互聯(lián)化和航道管理服務的智能化。

數(shù)字航道的建設解決了航標、水位、船舶等航道要素信息的自動獲取，智能航道在此基礎上，擴大航道要素感知種類數(shù)量，進一步提升各類航道要素數(shù)據(jù)的智能感知能力，形成全河段、全天候航道要素感知能力，為航道維護管理決策和社會公共服務提供實時的、全面的航道數(shù)據(jù)。同時智能航道利用數(shù)據(jù)分析及挖掘等技術，將海量的航道數(shù)據(jù)實現(xiàn)從數(shù)據(jù)到到洞察力的過程，達到典型航道要素的短期預測預報，提升航道維護管理研判及決策能力，為社會公共大眾提供個性化、可定制的航道信息服務，從而真正體現(xiàn)出智能航道的智能化。

1.2 智能航道的特點

（1）系統(tǒng)全面感知航道要素。通過各類智能感知方式，形成固定式與移動式、接觸式與遙感式、專業(yè)化與社會化相結合的感知系統(tǒng)，從水上、水下等全方位實現(xiàn)航道要素信息全河段、全天候獲取，對航標、水位、水流、洲灘岸線、河床地形、霧情、能見度、典型河段監(jiān)控、航道整治建筑物、控制河段交通流等航道要素實現(xiàn)自動獲取。

（2）便捷友好交互航道信息。通過物聯(lián)網(wǎng)技術，將外場終端、控制終端、服務系統(tǒng)等各類設備連入長江航道廣域網(wǎng)，基于智能航道的平臺，實現(xiàn)全面的互聯(lián)互通以及航道信息的便捷友好交互。

（3）實時提供航道信息服務。航道信息服務的重要特點之一就是實時性，具有實時性的航道信息服務才是有價值的。利用數(shù)據(jù)挖掘等人工智能技術，對海量的航道資源數(shù)據(jù)進行分析處理，挖掘數(shù)據(jù)的應用價值，實現(xiàn)航道信息定制化服務。

（4）低碳環(huán)保養(yǎng)護航道。智能航道利用遙測遙控與現(xiàn)代傳感技術，實現(xiàn)各類航道要素的自動獲取，達到航道遠程監(jiān)管，改變了傳統(tǒng)維護管理模式，減低了資源消耗。同時利用航道要素信息為長江航道的維護管理提供決策分析，更加低碳經濟地開展航道維護管理工作。

2 智能航道下科技工作思路

2.1 加強數(shù)據(jù)庫頂層設計研究

智能航道的核心在于“智能”二字，“智能”的表現(xiàn)在于將航道要素數(shù)據(jù)轉化為一種預判和洞察力，從而為航道維護管理提供研判和決策，以及預測航道要素的未來發(fā)展趨勢。要實現(xiàn)“智能”二字，需要海量的航道要素數(shù)據(jù)作為支撐，通過數(shù)據(jù)融合和挖掘等技術實現(xiàn)智能化。對于海量的航道要素數(shù)據(jù)，要做到有據(jù)可查、標準規(guī)范、集中管理、交換便捷等需求，必須做好數(shù)據(jù)庫頂層設計。

一個良好的頂層設計有助于航道要素數(shù)據(jù)的存儲、融合、提取、分析以及挖掘。數(shù)據(jù)庫頂層設計關注的不僅僅是數(shù)據(jù)本身，是要建立一個數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。系統(tǒng)的基礎是各類基礎IT設施，平臺將其虛擬化為設備資源服務，為航道要素數(shù)據(jù)分析和挖掘所需要的計算能力提供基礎支撐。數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的核心是各類航道要素數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)進行融合、整合形成符合預定數(shù)據(jù)規(guī)范的數(shù)據(jù)庫。在設備資源和數(shù)據(jù)庫的基礎上，結合各類專家數(shù)學模型，對所獲得的航道要素等數(shù)據(jù)進行實時分析和處理，實現(xiàn)航道演變趨勢預測、航運通航狀態(tài)預測等智能化功能，最終通過PC、平板電腦、智能手機等終端將分析結果發(fā)布給用戶，不同的用戶根據(jù)各自不同的需求利用分析結果進行綜合評判或者獲取自己需要的數(shù)據(jù)，同時系統(tǒng)能夠獲取用戶使用內容、使用習慣等，后續(xù)為用戶提供個性化的定制服務。

2.2 加強航道要素智能感知研究

航道動態(tài)監(jiān)測平臺是數(shù)字航道建設工程的重要建設內容，航道動態(tài)監(jiān)測平臺全面、實時掌握航道各類動靜態(tài)信息監(jiān)測與控制，是航道部門開展各類業(yè)務應用的基礎，平臺基于統(tǒng)一的電子航道圖數(shù)據(jù)和GIS平臺，輔助航道管理部門實現(xiàn)航標遙測遙控、水位遙測遙報、航道維護尺度監(jiān)測等功能。航道動態(tài)監(jiān)測平臺包含航標動態(tài)監(jiān)測、水位動態(tài)監(jiān)測、工作船舶動態(tài)監(jiān)測等功能。

航道動態(tài)監(jiān)測平臺解決了航標、水位、工作船舶等航道要素信息的實時采集和展示，但是僅僅以上三種航道要素的智能感知遠遠不能滿足智能航道的需求，智能航道需要建立包含多種航道要素數(shù)據(jù)的大數(shù)據(jù)平臺，用于數(shù)據(jù)融合處理和數(shù)據(jù)挖掘，從而從數(shù)據(jù)中獲得數(shù)據(jù)變化的規(guī)律。要建立航道要素數(shù)據(jù)的大數(shù)據(jù)，需要能夠及時獲取當前航道要素信息的瞬時值。為此，需要進一步加強航道要素智能感知研究，在數(shù)字航道建設成果的基礎上，擴大感知航道要素的范圍，提高航道要素感知的實時性、準確性以及穩(wěn)定性。智能航道需要的感知航道要素不僅僅是航標、水位、工作船舶等，還需要包含水流、洲灘岸線、河床地形、霧情、能見度、典型河段監(jiān)控、航道整治建筑物、控制河段交通流等航道要素數(shù)據(jù)，實現(xiàn)航道要素的數(shù)字化采集以及預處理的能力，形成各類要素數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理。完成各類感知系統(tǒng)的整合，

航道要素的感知還要體現(xiàn)出智能化，各類航道要素數(shù)據(jù)包括用戶行為建立相應的數(shù)據(jù)庫。與航道相關的文檔數(shù)據(jù)、圖片數(shù)據(jù)、音視頻數(shù)據(jù)等結構化、半結構化、非結構化數(shù)據(jù)都要錄入航道要素數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)的全面性非常重要，只有感知全部數(shù)據(jù)，才可能掌控航道狀態(tài)，預測航道狀態(tài)和發(fā)展趨勢。

2.3 加強演變分析和預測預報能力研究

智能化是指現(xiàn)代通信與信息技術、計算機網(wǎng)絡技術、行業(yè)技術、智能控制技術匯集而成的針對某一個方面的應用。智能化的主要特點有具有感知能力、具有記憶和思維能力、具有學習能力和自適應能力、具有行為決策能力，具備以上特點則稱為智能化系統(tǒng)。智能航道是一個智能化系統(tǒng)，前文所述的航道要素智能感知指的是感知能力，如何讓智能航道具備記憶和思維、學習、自適應、行為決策等能力，是現(xiàn)階段航道科技工作的研究重點，同樣也是難點。

記憶和思維、學習、自適應、行為決策等能力是智能化的核心，是利用已有的知識對信息進行分析、計算、比較、判斷、聯(lián)想、決策，是一種思維和智慧的結果。從智能航道的角度來說，就是對未來航道的一種洞察力，包含演變分析和預測預報的能力，通過基于大數(shù)據(jù)的融合和挖掘，逐步形成水位、水深、水流泥沙沖淤等要素信息的模擬分析、預測預報及綜合利用能力，著重建立長江干線航道水位短期預測技術體系以及長江干線航道水位感知點布設方法；實現(xiàn)航道運行狀態(tài)的模擬分析及航道條件的預測預報，支撐航道的精細化養(yǎng)護和航行安全的提前主動預警

2.4 加強航道綜合信息服務能力研究

長江航道維護管理是一項公益事業(yè)，最直接的服務對象就是通航船舶，因此提高航道綜合信息服務能力是建設智能航道的最終目的。加強航道綜合信息服務能力的研究，要從服務的手段、服務的形式、服務的內容等方面著手。

目前電子航道圖是長江航道非常重要的對外服務手段，在智能航道的條件下，當前電子航道圖的功能還有較大的提升空間，增加電子航道圖的航道變化模擬分析的功能，進一步提升電子航道圖的智能性、功能性和實用性；同時加強長江航道測繪技術的發(fā)展，特別是一體化測繪和快速測繪，提高電子航道圖的快速更新能力。此外充分借鑒當前信息化領域的現(xiàn)代科技手段，著力提升信息服務的多樣性、移動性、實時性，實現(xiàn)以電子航道圖為內容、移動智能終端、船舶終端、門戶網(wǎng)站等多平臺的智能個性化服務。

3 展望

智能航道技術將會推動我國內河水運的加速發(fā)展，極大地提升長江航道的信息化和科技水平，將長江航道的傳統(tǒng)維護管理方式轉變?yōu)橹悄芊漳Ｊ?。智能航道的建設離不開航道科技，航道科技為智能航道建設起到技術支撐和引領的作用，其為智能航道提供信息化基礎設施建設思路，也為智能航道關鍵技術研究提供技術支持，為此，本文闡述了智能航道所涉及的關鍵技術，針對關鍵技術提出了智能航道下航道科技工作的思路，充分發(fā)揮科技的推動作用，為智能航道建設打好基礎。

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