劉臨雄

摘要：西江航運(yùn)干線貴港至梧州Ⅱ級(jí)航道工程的航標(biāo)遠(yuǎn)程遙控遙測(cè)信息化管理系統(tǒng)從2009年建成投入運(yùn)行以來(lái)，對(duì)提高航標(biāo)的維護(hù)質(zhì)量起到了重要的作用。文章通過(guò)總結(jié)在遠(yuǎn)程航標(biāo)遙控遙測(cè)技術(shù)推廣應(yīng)用方面取得的工作經(jīng)驗(yàn)，分析存在的問(wèn)題，提出改進(jìn)的技術(shù)措施，為航道建設(shè)管理提供借鑒。

關(guān)鍵詞：遙控遙測(cè);技術(shù);航標(biāo)管理;應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：U644.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOl：10.13282/j.cnki.wccst.2019.07.053

文章編號(hào)：1673-4874（2019）07-0181-03

0引言

近年來(lái)，西江航運(yùn)干線水路運(yùn)輸快速發(fā)展，水運(yùn)貨運(yùn)量多年連續(xù)攀升，從2013年開(kāi)始，通過(guò)長(zhǎng)洲水利樞紐斷面的核載量已經(jīng)超過(guò)1億t，2017年達(dá)到1.56億t，西江航運(yùn)干線已經(jīng)成為名副其實(shí)的黃金水道，其航運(yùn)安全的重要性不可忽視。航標(biāo)是船舶航行的眼睛，航標(biāo)維護(hù)管理質(zhì)量與船舶安全航行密切相關(guān)。長(zhǎng)期以來(lái)，航道部門(mén)實(shí)行人工定期巡航進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢查的方式對(duì)航標(biāo)進(jìn)行維護(hù)管理，不僅需要投入大量的人力物力，而且一旦航標(biāo)發(fā)生失常情況很難及時(shí)恢復(fù)。因此，提高航標(biāo)維護(hù)質(zhì)量是航道部門(mén)亟需解決的問(wèn)題。積極推廣應(yīng)用航標(biāo)遠(yuǎn)程遙控遙測(cè)信息化技術(shù)，利用科技手段及時(shí)發(fā)現(xiàn)航標(biāo)失常情況并進(jìn)行恢復(fù)，對(duì)于提高航標(biāo)維護(hù)質(zhì)量起到了關(guān)鍵作用。

1航標(biāo)遙控遙測(cè)系統(tǒng)建設(shè)及運(yùn)行情況

西江航運(yùn)干線貴港至梧州航道航標(biāo)遙控遙測(cè)系統(tǒng)主要由航標(biāo)（RTU）終端、GPRS無(wú)線電通訊網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器和綜合監(jiān)控平臺(tái)（GIS）四部分組成。

（1）航標(biāo)（RTU）終端。貴梧航道共建設(shè)航標(biāo)372座，其中示位標(biāo)134座，側(cè)面標(biāo)134座，橋涵標(biāo)8座，橋柱燈96座。航標(biāo)（RTU）終端安裝在每一座航標(biāo)上，自動(dòng)采集航標(biāo)GPs定位信息、燈質(zhì)和光照度、太陽(yáng)能電池及蓄電池的電流電壓等信息，并經(jīng)過(guò)處理、存儲(chǔ)、上傳相關(guān)信息。

（2）GPRS無(wú)線電通訊網(wǎng)絡(luò)。目前主要利用全球移動(dòng)通信技術(shù)（GPRS/G9v1）作為信息傳輸通道，將航標(biāo)終端收集的信息以短信息的方式上傳到綜合監(jiān)控平臺(tái)。為了保證航標(biāo)的定位精度，西江航運(yùn)干線貴港至梧州段航道建成有貴港、桂平、平南、藤縣、梧州5個(gè)全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPs）差分基站，基本滿(mǎn)足航標(biāo)遙控遙測(cè)系統(tǒng)水上浮標(biāo)定位的差分要求。

（3）服務(wù)器。包括監(jiān)測(cè)服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。監(jiān)測(cè)服務(wù)器的主要功能是數(shù)據(jù)接收、發(fā)送;數(shù)據(jù)包分析、過(guò)濾、容錯(cuò);數(shù)據(jù)控制、調(diào)度、故障報(bào)警等功能。數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的主要功能是存儲(chǔ)和管理電子航道圖數(shù)據(jù)、RTU采集的航標(biāo)位置、太陽(yáng)能電池和蓄電池的電流及電壓數(shù)據(jù)、航標(biāo)燈工作電流電壓數(shù)據(jù)等。

（4）綜合監(jiān)控平臺(tái)（GIS）。主要功能是接收服務(wù)器發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)并在計(jì)算機(jī)上顯示出來(lái)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)航標(biāo)的工作電壓電流、航標(biāo)燈位置、航標(biāo)燈工作狀態(tài)的遠(yuǎn)程查詢(xún)、控制和各報(bào)警門(mén)限設(shè)置。

2基本原理

航標(biāo)遠(yuǎn)程遙控遙測(cè)系統(tǒng)是集現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、電子航道圖技術(shù)、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）技術(shù)、通訊技術(shù)和數(shù)據(jù)處理技術(shù)于一體的航標(biāo)信息維護(hù)管理綜合系統(tǒng)。其基本原理是利用數(shù)字航標(biāo)終端設(shè)備（RTU）采集航標(biāo)相關(guān)信息，包括航標(biāo)主電池的工作電壓、太陽(yáng)能板的充電電流、發(fā)光源的燈絲電流、側(cè)面浮標(biāo)的位置等信息，通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)將信息傳輸?shù)叫畔⒈O(jiān)控中心;信息監(jiān)控中心通過(guò)對(duì)信息的收集、處理、存儲(chǔ)，在綜合監(jiān)控平臺(tái)（GIS）上顯示航標(biāo)相關(guān)信息;航道局、航道分局及航道站監(jiān)控人員可以實(shí)時(shí)獲得航標(biāo)工作狀態(tài)、電源系統(tǒng)和航標(biāo)地理信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)航標(biāo)工作狀態(tài)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。

3運(yùn)行情況

西江航運(yùn)干線貴港至梧州段Ⅱ航道建成開(kāi)通以后，航標(biāo)遠(yuǎn)程遙控遙測(cè)系統(tǒng)開(kāi)始投入運(yùn)行，作為航道航標(biāo)維護(hù)工作的重要技術(shù)手段，各項(xiàng)工作有序進(jìn)行。

（1）日常的運(yùn)行管理。航標(biāo)遙控遙測(cè)系統(tǒng)由航道局信息中心、各航道分局和各航道站同時(shí)使用。各分局和航道站可利用計(jì)算機(jī)查詢(xún)轄區(qū)內(nèi)各航標(biāo)的實(shí)時(shí)工作狀態(tài)和航標(biāo)的相關(guān)數(shù)據(jù)，包括航標(biāo)的位置信息、燈器工作情況、蓄電池和太陽(yáng)能電池的電流電壓等信息，實(shí)現(xiàn)提前預(yù)警和實(shí)時(shí)報(bào)警，為基層各航道站開(kāi)展航標(biāo)維護(hù)管理提供技術(shù)幫助。航道局信息監(jiān)控中心通過(guò)綜合監(jiān)控平臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)航標(biāo)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和遙控，實(shí)時(shí)查詢(xún)航標(biāo)的工作狀況、相關(guān)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)管理權(quán)限設(shè)置，并對(duì)報(bào)警信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，為航標(biāo)的科學(xué)化管理提供技術(shù)支撐。

（2）系統(tǒng)和軟件維護(hù)?？萍夹畔⒖贫ㄆ趯?duì)航標(biāo)遙控遙測(cè)系統(tǒng)的軟件、硬件進(jìn)行維護(hù)，為信息監(jiān)控中心的日常運(yùn)行提供技術(shù)保障，負(fù)責(zé)基層監(jiān)控技術(shù)人員的業(yè)務(wù)培訓(xùn)，提高監(jiān)控人員的操作技能。

（3）管理制度的建立和完善。為了規(guī)范管理，上級(jí)主管部門(mén)組織工程技術(shù)人員認(rèn)真研究，制訂了相關(guān)管理制度，在2011年底出臺(tái)了《廣西壯族自治區(qū)航標(biāo)遙控遙測(cè)工作管理規(guī)定（試行）》，為加強(qiáng)航標(biāo)的維護(hù)管理、規(guī)范航標(biāo)遙控遙測(cè)工作提供了制度保障。

4工作成效

（1）提高了航標(biāo)管理的科學(xué)化水平。航標(biāo)遠(yuǎn)程遙控遙測(cè)技術(shù)的推廣應(yīng)用，改變了傳統(tǒng)的航標(biāo)維護(hù)管理模式，將人工巡航現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)變?yōu)檫h(yuǎn)程遙測(cè)監(jiān)控，工作方式從過(guò)去的被動(dòng)檢測(cè)轉(zhuǎn)變?yōu)槿缃竦闹鲃?dòng)防護(hù)，提高了航標(biāo)管理科學(xué)化水平。

（2）提高了航標(biāo)的維護(hù)質(zhì)量。通過(guò)使用航標(biāo)遙控遙測(cè)系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控，使工作人員對(duì)航標(biāo)管理進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)、處置失常航標(biāo)，縮短航標(biāo)失常時(shí)間，保障航標(biāo)經(jīng)常處于正常的工作狀態(tài)，有效提高航標(biāo)維護(hù)正常率，為西江航運(yùn)的快速發(fā)展提供了良好的航道條件。

（3）提高了航標(biāo)導(dǎo)航的安全可靠性。航標(biāo)設(shè)置在水面上，容易受各種天氣的影響。特別是在洪水、大霧、臺(tái)風(fēng)等各種惡劣環(huán)境和天氣條件下，助航標(biāo)志比較容易出現(xiàn)失常情況，而通過(guò)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控，可以實(shí)時(shí)掌握標(biāo)志的運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)異常情況能及時(shí)響應(yīng)，并采取相應(yīng)的處理措施及時(shí)恢復(fù)航標(biāo)功能。

（4）降低一線工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度和維護(hù)成本。借助航標(biāo)遠(yuǎn)程遙控遙測(cè)系統(tǒng)的功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)航標(biāo)的遠(yuǎn)程監(jiān)控，減少了巡航次數(shù)，巡航周期由過(guò)去的每天巡航1次變?yōu)楝F(xiàn)在的每周巡航1次，大大減少了工作人員因檢測(cè)航標(biāo)需要頻繁攀爬上幾米甚至十幾米高的示位標(biāo)進(jìn)行高空作業(yè)的次數(shù)。由于巡航次數(shù)減少，燃油消耗也減少了1/2以上，不僅減輕了一線工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且減少了燃油消耗，減輕了船機(jī)設(shè)備的損耗，降低了二氧化碳的排放。

5存在的問(wèn)題及原因分析

（1）航標(biāo)終端（RTU）功能存在不足和短板。由于終端（RTU）安裝在航標(biāo)上，航標(biāo)特別是側(cè)面標(biāo)長(zhǎng)期拋設(shè)在水面上，導(dǎo)致終端（RTU）的工作環(huán)境惡劣，其容易受天氣變化影響，且因溫度高濕度大、晝夜溫差變化大，會(huì)影響其功能的正常發(fā)揮。由于終端設(shè)計(jì)缺陷等方面因素的影響，航標(biāo)終端（RTU）遙測(cè)信息傳輸不穩(wěn)定，會(huì)出現(xiàn)偽報(bào)警現(xiàn)象，如航標(biāo)終端（RTU）超時(shí)報(bào)警、航標(biāo)船漂移偽報(bào)警等。

（2）通訊網(wǎng)絡(luò)不暢通制約功能的發(fā)揮。通訊網(wǎng)絡(luò)是實(shí)現(xiàn)航標(biāo)遙控遙測(cè)的重要環(huán)節(jié)。但是，根據(jù)目前測(cè)試判斷，無(wú)論是聯(lián)通還是移動(dòng)的GPRS/GSM移動(dòng)信號(hào)，均存在盲區(qū)或不穩(wěn)定區(qū)域。由于通訊網(wǎng)絡(luò)的不暢，不僅遙測(cè)數(shù)據(jù)無(wú)法及時(shí)傳輸送回服務(wù)器，而且也會(huì)造成指令機(jī)數(shù)據(jù)堵塞從而死機(jī)，這在一定程度上制約了功能的發(fā)揮。

（3）系統(tǒng)平臺(tái)穩(wěn)定性有待提高。在日常運(yùn)行過(guò)程中發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)和應(yīng)用過(guò)程中還存在一些問(wèn)題，主要包括：服務(wù)器容易死機(jī)、指令與數(shù)據(jù)擁堵、監(jiān)控平臺(tái)刷新不及時(shí)等。

6完善航標(biāo)遠(yuǎn)程遙控遙測(cè)系統(tǒng)的設(shè)想

6.1建立多功能航標(biāo)智能系統(tǒng)

拓展感知范圍，提高感知精度。在航標(biāo)終端配置相應(yīng)功能的傳感探測(cè)器，如：航標(biāo)電器參數(shù)檢測(cè)子系統(tǒng)、航標(biāo)位置檢測(cè)子系統(tǒng)、航標(biāo)碰撞檢測(cè)子系統(tǒng)、水流與水深檢測(cè)子系統(tǒng)、風(fēng)向與風(fēng)速檢測(cè)子系統(tǒng)、能見(jiàn)度檢測(cè)子系統(tǒng)、通信子系統(tǒng)等7個(gè)子系統(tǒng)。

6.2構(gòu)建強(qiáng)有力的無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)（見(jiàn)圖1）

6.3重建主機(jī)系統(tǒng)

為充分利用計(jì)算資源，信息監(jiān)控中心的主機(jī)系統(tǒng)可采用虛擬技術(shù)。計(jì)算虛擬化就是在虛擬系統(tǒng)和底層硬件之間抽象出CPU和內(nèi)存等，以供虛擬機(jī)使用。計(jì)算虛擬化技術(shù)需要模擬出一套操作系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境，它們相互獨(dú)立、互不影響。計(jì)算虛擬化可以將主機(jī)單個(gè)物理核虛擬出多個(gè)vcpu，這些vcpu本質(zhì)上就是運(yùn)行的進(jìn)程。內(nèi)存相似的，把物理機(jī)上面內(nèi)存進(jìn)行邏輯劃分，劃分出多個(gè)段，供不同的虛擬機(jī)使用，使每個(gè)虛擬機(jī)看到的都是自己獨(dú)立的一個(gè)內(nèi)存。當(dāng)通過(guò)底層的虛擬化技術(shù)將底層計(jì)算資源抽象過(guò)后，就可以在數(shù)據(jù)中心層面形成一個(gè)統(tǒng)一的計(jì)算資源池，這就是云平臺(tái)的計(jì)算資源池。當(dāng)池化完成以后，用戶(hù)申請(qǐng)使用計(jì)算資源時(shí)就可以從池中取出一部分資源供用戶(hù)使用;當(dāng)用戶(hù)退訂資源后，這部分資源又回到池中，供其他用戶(hù)使用。

6.4重建存儲(chǔ)系統(tǒng)

服務(wù)器自帶的硬盤(pán)存儲(chǔ)空間畢竟有限，信息監(jiān)控中心的存儲(chǔ)系統(tǒng)主要還是依靠網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)提供?？紤]到貴梧航道業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)包括數(shù)據(jù)庫(kù)形式的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和圖像數(shù)據(jù)及文件等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，所以網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)系統(tǒng)采用結(jié)構(gòu)化存儲(chǔ)系統(tǒng)和非結(jié)構(gòu)化存儲(chǔ)系統(tǒng)。結(jié)構(gòu)化存儲(chǔ)系統(tǒng)主要保存結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)，對(duì)存儲(chǔ)的性能要求較高（低時(shí)延、高lOPS、采用高性能SAS硬盤(pán)），可采用高性能FC存儲(chǔ)。圖片、影像、文本等格式的文件屬于非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)，這種數(shù)據(jù)相比一般的數(shù)據(jù)庫(kù)文件（結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)），在對(duì)存儲(chǔ)的要求上有很大的不同，可采用IP存儲(chǔ)。

6.5重建安全系統(tǒng)

依據(jù)《網(wǎng)絡(luò)安全法》及國(guó)家等級(jí)保護(hù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，需要在業(yè)務(wù)系統(tǒng)建設(shè)過(guò)程中同步進(jìn)行安全系統(tǒng)建設(shè)，以保障系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行。根據(jù)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的使用和服務(wù)對(duì)象，智慧航道應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)按照保密二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)建設(shè)。在技術(shù)層面從物理安全、網(wǎng)絡(luò)安全、主機(jī)安全、應(yīng)用安全、數(shù)據(jù)安全五個(gè)層面進(jìn)行設(shè)計(jì);在管理層面從安全策略及總綱、安全組織機(jī)構(gòu)、人員安全管理、系統(tǒng)建設(shè)管理、系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)管理五個(gè)層面進(jìn)行設(shè)計(jì)、建設(shè)。

7結(jié)語(yǔ)

航標(biāo)遠(yuǎn)程遙控遙測(cè)技術(shù)自2008年被引進(jìn)推廣到貴梧航道航標(biāo)維護(hù)管理工作中，實(shí)現(xiàn)了航標(biāo)管理信息化，極大提高了航標(biāo)管理的技術(shù)水平，填補(bǔ)了廣西的空白。實(shí)踐證明，實(shí)現(xiàn)水路交通現(xiàn)代化，需要加快信息化、智能化建設(shè)，廣西的水路交通信息化建設(shè)仍需要不斷完善。