李向前 董海英 韓瑜 杜永春 汪凡文

[摘 要] 對國內(nèi)三種具有代表性的船舶過閘模式進行了歸類比較，并就安徽省現(xiàn)有的船閘經(jīng)營模式中船閘業(yè)務功能區(qū)布局及業(yè)務流程進行了描述，形成了安徽模式的水上ETC智能航運系統(tǒng)六層總體架構模型，從而為今后船閘管理單位實施ETC過閘服務提供借鑒。

[關鍵詞] 船閘功能區(qū)布局；船舶身份識別；智能調(diào)度；總體架構

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2018. 15. 071

[中圖分類號] TP311 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673 - 0194（2018）15- 0177- 03

1 引 言

近年來，隨著物聯(lián)網(wǎng)傳感技術、大數(shù)據(jù)綜合分析技術、GIS技術等信息技術的發(fā)展，全國各個省份均在積極探索及試點推動船舶智能過閘服務，部分船閘已取得較好的應用效果。但由于國內(nèi)各省船閘管理體制及運營模式各不相同，造成對智能過閘服務的技術實現(xiàn)差異很大；概括起來大致分為三種形式：一是以西南省份為代表的“以電養(yǎng)航”模式，船閘僅以過閘的智能調(diào)度為核心，免收過閘費，系統(tǒng)功能復雜度及技術難度相對較低；二是以江浙省份為代表的“計次收費”模式，船閘采用船舶登記證核載噸位（不分空重載）單一費率收費，功能復雜度及技術難度中等；三是以安徽為代表的“計量收費”模式，船閘采取空、重載狀態(tài)雙費率甚至三費率（空載、半載、滿載）方式收費，功能復雜度及技術難度相對較高。

通過對以上三種過閘模式分析，船舶智能過閘服務的總體功能體現(xiàn)為六部分：一是船舶身份的識別；二是不上岸繳納過閘費；三是船舶過閘智能調(diào)度；四是建立船舶檔案；五是與船主的信息交互；六是單航道多級船閘及跨區(qū)域多航道船閘的聯(lián)合調(diào)度。

本文以安徽省合裕線航道——合肥至裕溪口（入長江口）的巢湖、裕溪船閘為背景闡述水上ETC智能通航系統(tǒng)的總體架構研究及應用。

2 智能航運系統(tǒng)總體架構研究

巢湖船閘和裕溪船閘均為復線船閘，但老閘基本上只通行危險品船舶和集裝箱船舶，故實施ETC過閘服務主要是在新閘。

2.1 船閘功能區(qū)介紹

船閘功能布局如圖1所示。

船閘過閘業(yè)務功能區(qū)一般由三部分組成：①上、下游錨地/遠調(diào)站，一般距閘室3 km左右；②上、下游引航道及靠船墩，一般距閘門200 m左右；③船閘閘室，部分為雙線閘或三線閘。由于受航道自然條件及岸線資源限制，個別船閘①②是否設置及設置位置也不盡相同；個別船閘航道等級及過閘能力較低的，甚至設立第一待閘區(qū)（錨地）進行交通管制及預放行。

2.2 智能過閘業(yè)務流程

為在現(xiàn)有人工繳費過閘的基礎上實行船舶智能過閘服務，需要對現(xiàn)有的船舶過閘調(diào)度流程進行業(yè)務優(yōu)化和重組，見圖2。

為滿足船舶智能過閘，首先將整個船舶過閘繳費按功能區(qū)劃分為：申報區(qū)、扣費區(qū)和復核區(qū)，其中申報區(qū)主要以遠調(diào)站/待閘區(qū)為主，扣費區(qū)主要以引航道為主，復核區(qū)主要已閘室為主。當船舶進入申報區(qū)時，通過船載終端感知船舶是否實際到達并進行預排序，并通過船舶身份識別技術自動獲取船舶身份信息，按照船舶滿載載重噸計算該船舶過閘費費用，檢查船舶銀行卡資金是否滿足本次過閘扣費額，如滿足發(fā)放排序序號并鎖定該費用額度；如不滿足則提醒船主上岸辦理繳費手續(xù)。扣費區(qū)通過船舶載重噸檢測系統(tǒng)獲取船舶載重噸類型，計算本次過閘實際費用，扣除本次船舶過閘費用并通過短信、電子顯示屏等方式通告船主扣費情況。船閘工作人員在復核區(qū)通過視頻監(jiān)控等手段對進入閘室內(nèi)的船舶實際載重情況的查驗。

2.3 智能過閘系統(tǒng)總體架構研究

智能過閘系統(tǒng)總體架構圖3所示。

（1）外場設備層。提供船舶感知及船舶身份識別的船載OBU，主要包含GPS/北斗導航、AIS終端及基站、RFID電子標簽等；用于船舶狀態(tài)判定的視頻監(jiān)控及高清視頻抓拍、激光掃描儀；用于與船民信息交互及提供信息服務的智能手機（短信、APP）、戶外電子屏及甚高頻對講系統(tǒng)等。

（2）網(wǎng)絡層。內(nèi)網(wǎng)用于船閘內(nèi)部調(diào)度、繳費、視頻監(jiān)控；互聯(lián)網(wǎng)主要用于短信接口和公眾服務網(wǎng)站；專網(wǎng)用于船閘銀行間傳輸；GPRS/3G無線網(wǎng)船載終端的定時信息傳送。

（3）硬件設備層。應用服務器、數(shù)據(jù)庫服務器、流媒體服務器、短信接口服務器和內(nèi)外網(wǎng)數(shù)據(jù)交換平臺服務器及存儲備份等硬件設備。

（4）應用支撐層。為水上ETC智能過閘系統(tǒng)應用提供支撐的銀行扣費接口、稅務票據(jù)接口、短信接口、內(nèi)外網(wǎng)數(shù)據(jù)交換平臺和信息發(fā)布平臺等。

（5）應用層。主要為船閘運營單位提供的船閘調(diào)度系統(tǒng)、船舶過閘繳費系統(tǒng)、船閘運營管理系統(tǒng)及視頻監(jiān)控系統(tǒng)，用于完成各船閘的智能調(diào)度和船民不上岸繳費。

（6）信息服務層。公眾服務網(wǎng)站、短信、移動App以及高頻對講設備等，用于過閘調(diào)度和繳費信息的提醒和查詢。

（7）系統(tǒng)相關標準規(guī)范及相關規(guī)章。主要側重于數(shù)據(jù)元標準的建立，形成同一航道不同船閘間或跨區(qū)域不同航道間的數(shù)據(jù)交換和共享；制定各船閘智能過閘相關規(guī)章，確保智能過閘系統(tǒng)的有序運行。

3 小 結

本文針對目前國內(nèi)具有代表性的船舶智能過閘服務的共性問題，從船閘業(yè)務功能區(qū)布局及業(yè)務流程出發(fā)，設計了系統(tǒng)的總體架構模型，并對模型的各層功能作了一般性描述和定義，為今后船舶智能過閘系統(tǒng)的設計與建設提供一定的借鑒和參考。目前安徽合裕線航道上巢湖船閘、裕溪船閘的水上過閘系統(tǒng)按此模型設計及建設并投入運營一年多，取得了較好應用效果。

主要參考文獻

[1]金鵬飛，何斌，王春樹，等.船閘計算機收費系統(tǒng)應用研究[J].水利規(guī)劃與設計，2007（5）.

[2]齊歡，肖恒輝，張曉盼，等.三峽-葛洲壩兩壩聯(lián)合調(diào)度下的船舶調(diào)度優(yōu)先級算法[J].系統(tǒng)工程理論與實踐，2006，24（6）.

[3]張釗，費一楠，張澍寧，等.基于RFID的船舶過閘報到系統(tǒng)[J].計算機及應用，2010，30（2）.

[4]李泉林，郭龍巖.綜述 RFID 技術及其應用領域[J].射頻世界，2006（1）.

[5]趙志升，李桂權.一種基于 B/S 結構與 C/S 結構結合的新體系結構[J].電子技術應用，2004（8）.