孫榮 唐澤林 王曉莉

摘? 要：由于三峽航段地理環(huán)境復(fù)雜，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)自動化采集程度不高，船舶過閘時效要求高，管理部門與船方信息交互方式不夠豐富等缺點，導(dǎo)致監(jiān)管工作難度大，服務(wù)水平不夠。無論是通航管理安全要求，還是提升通航智能化水平的要求，利用信息化技術(shù)提升通航監(jiān)管智能化水平已經(jīng)是現(xiàn)代航運管理的迫切需求。綜合監(jiān)管平臺系統(tǒng)有機融合了分布式存儲、云計算等新技術(shù)，加速了多源基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資源整合共享的效率，實現(xiàn)了對船舶實施精準(zhǔn)管控，實現(xiàn)海事、航道、通航調(diào)度綜合監(jiān)督管理。

關(guān)鍵詞：三峽通航;信息化;智能化;監(jiān)管

中圖分類號：TP391? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：2096-4706（2021）05-0171-03

Using Informatization Technology to Improve the Intelligent Level of

Three Gorges Navigation Supervision

SUN Rong，TANG Zelin，WANG Xiaoli

（Three Gorges Navigation Authority，Yichang? 443002，China）

Abstract：Because there is some shortcomings in three gorges，which includes：the geographic environment of the three gorges navigation section is complex，the degree of automatic collection of basic data is not high，the timeliness requirement of ships passing through lock is high，and the information interaction ways between the management department and the ship sides are not rich enough，and so on. Which leads to the supervision work is difficult and the service level is not enough. Whether it is the safety requirements of navigation management，or the requirements of improving the intelligent level of navigation，using informatization technology to improve the intelligent level of navigation supervision has become an urgent need of modern shipping management. The integrated supervision platform system organically integrates new technologies such as distributed storage and cloud computing，accelerates the efficiency of multi-source basic data resources integration and sharing，realizes the precise control of ships，and realizes the comprehensive supervision and management of maritime，waterway and navigation dispatching.

Keywords：three gorges navigation;informatization;intelligent;supervision

0? 引? 言

長江三峽通航管理局（以下簡稱：三峽局）貫徹落實習(xí)總書記推動長江經(jīng)濟發(fā)展的重要戰(zhàn)略思想任務(wù)，實行過閘船100%安檢，從而保障三峽水利樞紐安全。近年來，三峽壩區(qū)貨物通過量及船閘過閘數(shù)量都呈現(xiàn)出快速增長態(tài)勢，特別是大型船舶的增多，導(dǎo)致三峽壩區(qū)通航壓力進一步增大。

將先進的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、信息技術(shù)、控制技術(shù)集成于一體，以提升三峽通航監(jiān)管服務(wù)水平。對船舶實施精準(zhǔn)管控，建立良好的過閘秩序，提高船舶過閘效率，實現(xiàn)海事、航道、通航調(diào)度綜合監(jiān)督管理，是推進長江經(jīng)濟帶穩(wěn)定發(fā)展的重要環(huán)節(jié)之一。

1? 三峽通航監(jiān)管現(xiàn)狀

1.1? 三峽通航應(yīng)用系統(tǒng)現(xiàn)狀

目前，三峽航段內(nèi)，管理部門依托VTS、AIS、CCTV、航標(biāo)遙測遙控、水情氣象系統(tǒng);提供船舶基本數(shù)據(jù)、船舶過閘計劃等信息的長江三峽—葛洲壩航運調(diào)度系統(tǒng);以及以通航指揮調(diào)度業(yè)務(wù)管理為基礎(chǔ)，涵蓋壩區(qū)升船機、船閘、錨地等通航調(diào)度管理于一體的遠(yuǎn)程申報系統(tǒng)，來實現(xiàn)河段內(nèi)船舶過閘全流程的監(jiān)管和調(diào)度。

1.2? 數(shù)據(jù)存儲現(xiàn)狀

目前三峽局?jǐn)?shù)據(jù)中心利用已建網(wǎng)絡(luò)及信息系統(tǒng)資源，運用備份一體機等先進技術(shù)，形成了異地數(shù)據(jù)熱備份的總體架構(gòu)，實現(xiàn)了核心數(shù)據(jù)“集中存儲備份、異地容災(zāi)”;利用虛擬化技術(shù)搭建了三峽局“私有云”，實現(xiàn)了軟硬分離、應(yīng)數(shù)分離、統(tǒng)一管理。

2? 三峽通航監(jiān)管存在的問題

2.1? 應(yīng)用系統(tǒng)整合不夠

隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展以及船舶過閘數(shù)量的快速增加，結(jié)合實際工作需要，逐步建設(shè)了以上多種應(yīng)用系統(tǒng)，以滿足船方過閘需求。但是各個系統(tǒng)建設(shè)過于分散，沒有經(jīng)過統(tǒng)一規(guī)劃，接口不統(tǒng)一，存在應(yīng)用系統(tǒng)整合不夠，有效共享不足，僅能解決某一方面的問題等局限，一線工作人員在對船舶全航段內(nèi)進行監(jiān)控時，往往需要多個系統(tǒng)來回切換及查看，影響了工作效率。

2.2? 信息基礎(chǔ)支撐能力不足

隨著攝像頭和監(jiān)控終端的增加，網(wǎng)絡(luò)容量不夠，信息基礎(chǔ)支撐能力不足等問題逐漸顯現(xiàn)，視頻卡頓現(xiàn)象時而發(fā)生。系統(tǒng)錄像存儲分配不均，導(dǎo)致數(shù)據(jù)流亂竄，大量三峽CCTV和視頻存儲的數(shù)據(jù)在三峽—西壩的核心交換機之間出現(xiàn)冗余反復(fù)傳輸?shù)默F(xiàn)象，對端口和傳輸都帶來很大的負(fù)載。

2.3? 監(jiān)控手段智能化程度不高

管理部門在對59公里航段內(nèi)船舶作業(yè)進行全程監(jiān)控時，不能做到自動巡屏，需要人工24小時盯屏，工作量繁重。現(xiàn)場工作自動化采集程度不高，海事監(jiān)管部門對船舶安全進行監(jiān)管時，常常需要監(jiān)管人員登船進行檢查，將實際檢查結(jié)果帶回執(zhí)法基地，才能在系統(tǒng)手動錄入數(shù)據(jù)，大大影響了工作效率。CCTV攝像頭多是傳統(tǒng)技術(shù)攝像頭，不能進行視頻流融合以及全景視頻智能輸出。另外對船舶的船名識別智能化程度需要提高，數(shù)字航道、三維模型融合應(yīng)用不夠等，都嚴(yán)重影響了工作效率。

2.4? 與船方動態(tài)信息交互渠道單一

目前主要通過甚高頻、應(yīng)用系統(tǒng)消息單向推送、電話、短信、當(dāng)面告知等傳統(tǒng)通信方式進行日常信息交互，消息的缺失性、時滯性等缺點導(dǎo)致對船方監(jiān)管不協(xié)調(diào)、不及時、不準(zhǔn)確等諸多不便，船方被動的接收消息，無法準(zhǔn)確地將消息反饋給管理部門，主動聯(lián)系的手段不夠豐富，工作效率，服務(wù)水平不夠高。

3? 提高三峽通航監(jiān)管智能化的手段研究

針對當(dāng)前三峽水域船舶過閘監(jiān)管的現(xiàn)狀以及存在的問題，利用信息化技術(shù)，全面整合三峽通航主要通航管理要素，統(tǒng)一基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源、統(tǒng)一江圖數(shù)據(jù)呈現(xiàn)，統(tǒng)一用戶授權(quán)管理，實現(xiàn)三峽局通航指揮和安全監(jiān)管綜合管理的業(yè)務(wù)需求，全局統(tǒng)一的三峽通航業(yè)務(wù)綜合監(jiān)管系統(tǒng)平臺尤為重要。

3.1? 多源船舶定位融合服務(wù)

將接入的各類船位信號進行整合，然后重新進行對外發(fā)布船位信息服務(wù)。接入AIS、GPS、雷達信號、北斗信號等多種船位實時數(shù)據(jù)，并對有關(guān)聯(lián)關(guān)系的信號進行識別和分類，然后再按照AIS信號優(yōu)先、GPS信號排后的原則向外部再次發(fā)布整合后的實時船位數(shù)據(jù)。

3.1.1? 數(shù)據(jù)預(yù)處理

對船舶定位來源數(shù)據(jù)進行預(yù)處理工作，判斷當(dāng)前時刻的定位數(shù)據(jù)是否具有高可靠性，對異常數(shù)據(jù)進行剔除，然后按系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)規(guī)范進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變，為后續(xù)的融合等處理工作生成標(biāo)準(zhǔn)格式的數(shù)據(jù)信息。

3.1.2? 同源數(shù)據(jù)融合

對船舶定位AIS數(shù)據(jù)進行預(yù)處理后，根據(jù)AIS動態(tài)信息返回的MMSI確定是否是同一個目標(biāo)船舶，AIS數(shù)據(jù)通過船舶唯一標(biāo)識MMSI進行數(shù)據(jù)融合;對船舶定位GPS數(shù)據(jù)進行預(yù)處理后，根據(jù)GPS返回的船舶編碼確認(rèn)是否是唯一船舶，確定是同一船舶后進行GPS數(shù)據(jù)融合;對船舶定位雷達數(shù)據(jù)進行預(yù)處理后，采用的軌跡預(yù)測方式按照航速航向和間隔時間進行推算確定是否是同一個目標(biāo)船舶后進行雷達數(shù)據(jù)融合。

3.1.3? 多源數(shù)據(jù)融合

對船舶定位數(shù)據(jù)進行同源融合處理后，首先需要對船舶定位AIS與雷達數(shù)據(jù)進行同源融合預(yù)處理，即通過AIS的MMSI信息和GPS定位信息的設(shè)備編號或者手機號碼等信息關(guān)聯(lián)，若特征信息關(guān)聯(lián)上，即可直接融合。否則，使用位置信息進行融合處理。

3.2? 采用分布式存儲的方式對CCTV系統(tǒng)進行升級

將CCTV網(wǎng)絡(luò)重新規(guī)劃，使視頻數(shù)據(jù)就近存儲，同一區(qū)域的監(jiān)控存儲在同一個存儲矩陣，避免數(shù)據(jù)流的亂竄，降低系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)資源占用。將vts監(jiān)控業(yè)務(wù)，海事監(jiān)管業(yè)務(wù)，存儲服務(wù)器業(yè)務(wù)，分別部署與三個獨立網(wǎng)段，實現(xiàn)專網(wǎng)專用，業(yè)務(wù)流量互不干擾。同時，采用服務(wù)器虛擬化技術(shù)，結(jié)合自建的虛擬機網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用環(huán)境，建立新平臺服務(wù)器并安裝平臺軟件，讓其能支持H.265和統(tǒng)一校時，以降低CCTV系統(tǒng)消耗的網(wǎng)絡(luò)資源，提升視頻傳輸質(zhì)量，增加相同存儲空間下的存儲天數(shù)。

3.3? 電子江圖服務(wù)

將三峽壩區(qū)59公里范圍內(nèi)的電子航道圖按照CJ-57標(biāo)準(zhǔn)進行組織渲染，并以O(shè)GC標(biāo)準(zhǔn)提供航道圖服務(wù)發(fā)布，如圖1所示。在同一電子江圖界面上同時顯示船舶、通航要素、氣象水文、CCTV攝像頭等多種動態(tài)物標(biāo)，通過按鈕實現(xiàn)船舶多信號接入顯示的篩選。監(jiān)管人員通過CCTV列表在電子江圖界面上實現(xiàn)攝像頭的定位、查看攝像頭的名稱、播放監(jiān)控視頻，支持視頻播放時圖像的任意切換或控制。

3.4? 船舶動態(tài)監(jiān)控服務(wù)

電子江圖實時顯示各類船舶，通過船舶監(jiān)控功能查看船舶當(dāng)前動態(tài)信息及當(dāng)前通航環(huán)境。通過查詢或在船舶列表選定需要監(jiān)控的船舶，即可顯示以該船舶為中心的監(jiān)控畫面;可以自主的選擇或者繪制需要監(jiān)控的區(qū)域，即能彈出已選定區(qū)域為中心的監(jiān)控畫面;一鍵巡航功能對區(qū)域或者選定的區(qū)域進行巡航，巡航結(jié)束后自動按照標(biāo)準(zhǔn)格式生成一鍵巡航報告;船舶與CCTV關(guān)聯(lián)篩選船舶周邊的CCTV攝像頭或者區(qū)域內(nèi)的CCTV攝像頭，通過CCTV攝像頭查看船舶或者區(qū)域內(nèi)的通航環(huán)境信息;通過查詢或手工繪制需要盯防的單元，盯防查看選定盯防區(qū)域內(nèi)的整體情況;通過調(diào)度視圖功能查詢當(dāng)前船舶調(diào)度實時信息。

3.5? 預(yù)警服務(wù)

實時接入在線船位信號，結(jié)合各類預(yù)設(shè)置區(qū)域及相應(yīng)的區(qū)域判定規(guī)則，通過船位及船舶信息與規(guī)則間的相互判斷，做到對船舶的實時監(jiān)管及預(yù)警，當(dāng)船舶存在違反相關(guān)規(guī)則的情況時，主動向監(jiān)管人員進行預(yù)警信息的及時推送與提醒。

3.6? 視頻聯(lián)動服務(wù)

通過實時接入在線船位信號，建立視頻跟蹤服務(wù)。依據(jù)前端監(jiān)管人員發(fā)出的跟蹤指定船舶指令，結(jié)合預(yù)先設(shè)定的攝像頭相關(guān)參數(shù)，自動控制與船位相符坐標(biāo)范圍的攝像頭對指定船舶進行視頻監(jiān)控。前端監(jiān)管人員只需要按服務(wù)返回的攝像頭信號指示進行接入視頻信號即可實現(xiàn)對目標(biāo)地跟蹤，協(xié)助監(jiān)管人員更為全面、高效地了解管控現(xiàn)場的實際情況，做出更加準(zhǔn)確地判斷和管控措施。

3.7? 與企業(yè)微信集成實現(xiàn)移動端便捷化監(jiān)管

如圖2所示，管理部門通過企業(yè)微信應(yīng)用查看船舶數(shù)量、船舶調(diào)度、船舶類型、錨地數(shù)量等相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，查詢船舶基本信息、船舶歷史軌跡、航標(biāo)、氣象水文信息等。通過海巡艇監(jiān)控界面查看海巡艇實時位置和狀態(tài)，并對管轄區(qū)域船舶一鍵巡航。對船舶進入各功能劃定水域，AIS、GPS信號跟蹤、到錨確認(rèn)、航行通告、船舶間安全距離、到錨后的航行規(guī)則等要求進行跟蹤監(jiān)控，實時向遠(yuǎn)程申報系統(tǒng)進行消息的推送，并通過遠(yuǎn)程申報系統(tǒng)推送到船方的企業(yè)微信，通過船岸交互功能實現(xiàn)與船舶的文字交互。

3.8? 與管理部門門戶網(wǎng)站集成

通過與管理部門門戶網(wǎng)站集成，實現(xiàn)實時顯示分段船舶數(shù)據(jù)統(tǒng)計、水文數(shù)據(jù)和入庫流量數(shù)據(jù)等船舶航行相關(guān)動態(tài)數(shù)據(jù)，如圖3所示。

4? 結(jié)? 論

文章通過對三峽航段內(nèi)船舶監(jiān)管現(xiàn)狀及問題進行分析研究后，提出了利用有效的信息化手段，建設(shè)集成多個系統(tǒng)數(shù)據(jù)，運用融合算法對多源船舶位置數(shù)據(jù)進行融合分析，為船舶提供轄段內(nèi)通航狀況、風(fēng)險提示等航行指導(dǎo)信息;依據(jù)船舶的航行狀態(tài)數(shù)據(jù)進行消息預(yù)警等功能的綜合監(jiān)管平臺，實現(xiàn)對轄區(qū)航行船舶進行實時監(jiān)管。

同時，對硬件設(shè)備進行升級改造，廣泛匯聚信息資源，構(gòu)建共享服務(wù)體系，推動跨部門、跨單位的互聯(lián)互通、信息共享和業(yè)務(wù)協(xié)同。保障三峽通航安全有序，總體提升三峽通航的管理服務(wù)水平。

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作者簡介：孫榮（1987—），女，漢族，湖北孝感人，工程師，碩士研究生，研究方向：軟件工程;唐澤林（1981—），男，漢族，湖北麻城人，高級工程師，本科，研究方向：交通工程;王曉莉（1982—），女，漢族，湖北宜昌人，高級工程師，本科，研究方向：通信與信息技術(shù)。