鄧家佩，王國鋼，司馬俊杰，汪健

（長江三峽通航管理局，湖北 宜昌 443000）

三峽河段近9年連續(xù)實現(xiàn)了“零死亡、零沉船、零污染事故”，但總體安全形勢穩(wěn)中有險，穩(wěn)中有憂。為適應新形勢下、新發(fā)展階段的新要求，提高安全風險防控能力，著力防范化解重大風險，站著三峽樞紐河段“大通航”、“大安全”的角度，開展三峽通航智能監(jiān)管需求研究，提出“全面感知、廣泛互聯(lián)、深度融合、智能應用、安全可靠、機制完善”的三峽通航智能監(jiān)管功能框架，實現(xiàn)三峽通航要素、通航數(shù)據(jù)和通航趨勢的個性化展示；水文氣象、船舶動態(tài)、船閘運行等各類通航安全風險預測預警的智能化監(jiān)管；轄區(qū)交通流、船閘、錨地、靠泊設施等實時狀態(tài)的智能船岸互動；為下一步三峽通航監(jiān)管智能平臺的開發(fā)建設打下基礎。

1 現(xiàn)有監(jiān)管系統(tǒng)建設和安全監(jiān)管模式

1.1 現(xiàn)有監(jiān)管系統(tǒng)建設

CCTV 系統(tǒng): 長江三峽通航管理局CCTV 系統(tǒng)作為交管系統(tǒng)中一個極其重要的組成部分，作為雷達監(jiān)控的有效補充，通過視頻圖像處理等高新技術，實現(xiàn)對三峽河段航道、錨地、船閘、碼頭和渡口等重點水域的實時監(jiān)控。

VTS 系統(tǒng)：三峽通航VTS1000 系統(tǒng)是船舶交通管理及信息系統(tǒng)中船舶管理和調度的重要組成部分。它是我國首套自主研發(fā)的VTS 系統(tǒng)，主要利用雷達、VHF、AIS 系統(tǒng)以及網(wǎng)絡視頻等傳感器全天候監(jiān)控轄區(qū)內(nèi)船只，配合執(zhí)法部門進行船舶管理。

AIS 系統(tǒng)：長江海事局AIS 系統(tǒng)是工作在VHF 頻段的自主連續(xù)廣播系統(tǒng)，主要功能包括船舶動態(tài)信息服務、安全信息服務、海事管理統(tǒng)計分析等功能。

北斗系統(tǒng)：交通運輸部水運科學研究院研發(fā)的多功能單北斗船載智能終端（MT-15）目前在三峽通航水域廣泛安裝，終端能夠實現(xiàn)三峽通航船舶過閘遠程申報、船上人員身份信息遠程采集及在線核查、電子航道圖、指泊離泊、船岸交互、船務管理等功能 ，能夠為船舶提供更加便捷、高效的通航服務。

1.2 安全監(jiān)管模式

通航指揮中心主要負責船舶航行過程中的動態(tài)安全監(jiān)視以及應急狀態(tài)下的協(xié)同處置，交管中心作為通航指揮中心下設具體執(zhí)行船舶安全監(jiān)視職責的部門，負責掌握轄區(qū)船舶動態(tài)監(jiān)管信息。三峽海事局負責三峽水域范圍內(nèi)的船舶通航安全管理、危防管理、船舶安檢、航標維護等，以及轄區(qū)航行通（警）告管理、水上交通安全事故、船舶及相關水上設施污染事故的應急處置等通航監(jiān)管職責。錨地主要負責在錨船舶的安全監(jiān)管，包括船舶進出錨地及靠泊時的安全動態(tài)監(jiān)視。船閘及升船機管理處主要負責閘室及升船機廂內(nèi)的過壩船舶的動態(tài)安全監(jiān)視。

圖1 轄區(qū)安全監(jiān)管流程圖

2 基于物聯(lián)網(wǎng)技術的三峽智能監(jiān)管系統(tǒng)總體架構

整合集成三峽局現(xiàn)有監(jiān)管系統(tǒng)，包括船舶交通管理系統(tǒng)（VTS）、船舶自動識別系統(tǒng)（AIS）、三峽局視頻監(jiān)控系統(tǒng)（CCTV）、GPS 系統(tǒng)、長江三峽—葛洲壩航運調度系統(tǒng)（調度系統(tǒng)）、航標遙測遙控系統(tǒng)（航標系統(tǒng)）、水情氣象系統(tǒng)、船舶超吃水檢測系統(tǒng)、三峽-葛洲壩船舶過閘GPS 遠程申報系統(tǒng)、單北斗航標系統(tǒng)、船閘運行狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)等，創(chuàng)新通航要素、智能預警、智能監(jiān)管、智能輔助決策分析等功能模塊，實現(xiàn)監(jiān)管功能的提升。

2.1 物聯(lián)網(wǎng)技術應用

物聯(lián)網(wǎng)作為信息技術的深度擴展使用，是新一代信息技術應用突破的重點發(fā)展方向，目前已在交通運輸領域深入應用。歐洲海事安全局使用以色列Orca AI 計算機感知系統(tǒng)，通過現(xiàn)有雷達、GPS 定位、感光相機等的組合來分析船只周圍的數(shù)據(jù)，然后將其疊加到增強現(xiàn)實界面上，允許導航員快速閱讀任何特定情況。廣東海事局利用船舶交通管理系統(tǒng)（VTS）、船舶自動識別系統(tǒng)（AIS）、船舶遠程識別與跟蹤系統(tǒng)（LRIT）、閉路監(jiān)控電視系統(tǒng)（CCTV）、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）等構建了“廣東智慧海事監(jiān)管服務平臺”。

2.2 三峽智能監(jiān)管系統(tǒng)需求研究

（1）三峽通航智能預警需求。通過設置安全預警規(guī)則，實現(xiàn)轄區(qū)水文氣象異常、船舶航行動態(tài)、待閘錨地錨泊、重點船舶、通航建筑物及配套設施異常、船舶防污染、助航標志異常等各種情況的預警提示，為監(jiān)管人員提供參考依據(jù)。

（2）三峽通航智能助導航需求。實現(xiàn)三峽樞紐水域船岸全面互動，按調度計劃規(guī)劃航路實現(xiàn)船舶自動導航、信號燈自動控制、船舶交通流擁堵提示、區(qū)域氣象水文異常提示、交匯水域提示、應急避險提示、過河水域提示、緊迫局面提示、船閘運行狀態(tài)提示、計劃進度提示、靠泊順序及泊位提示、岸電應用引導提示等智能互動。

（3）三峽通航智能決策應用需求。通過VTS、AIS、GPS、智能卡口系統(tǒng)等多種感知手段的綜合分析，計算得出某航段內(nèi)的通航流量數(shù)據(jù)、船舶航行動態(tài)、船舶違章、船舶過壩、應急疏散、錨泊分布等特征，可以以數(shù)據(jù)表格、折線圖、GIS 航道熱力圖等多種表現(xiàn)形式，對航道通航流量進行統(tǒng)計分析和直觀展示，便于不斷地優(yōu)化安全監(jiān)管策略，使管理決策更智能、更準確。

（4）三峽通航智能應急救援需求。通過VTS、北斗衛(wèi)星導航、CCTV 等系統(tǒng)，向應急指揮人員提供最佳的處置信息，提供事故現(xiàn)場畫面的顯示，保證快速反應力量與指揮系統(tǒng)保持實時聯(lián)系，為應急指揮提供輔助決策。

2.3 三峽智能監(jiān)管系統(tǒng)總體架構

為滿足以上功能需求,結合目前較為成熟的物聯(lián)網(wǎng)技術構建的三峽智能監(jiān)管系統(tǒng)總體框架,包括數(shù)據(jù)支撐、服務層、應用感知終端 、用戶層、安全保障體系五個部分 。

數(shù)據(jù)支撐層。提供統(tǒng)一的基礎軟件服務,包括船舶交通管理系統(tǒng)（VTS）、船舶自動識別系統(tǒng)（AIS）、三峽局視頻監(jiān)控系統(tǒng)（CCTV）、GPS 系統(tǒng)、長江三峽—葛洲壩航運調度系統(tǒng)（調度系統(tǒng)）、航標遙測遙控系統(tǒng)（航標系統(tǒng)）、水情氣象系統(tǒng)、船舶超吃水檢測系統(tǒng)、三峽-葛洲壩船舶過閘GPS 遠程申報系統(tǒng)、單北斗航標系統(tǒng)、船閘運行狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)等。實現(xiàn)接收、轉換和存儲智能感知終端采集的數(shù)據(jù)以及各類應用服務系統(tǒng)中的數(shù)據(jù),為系統(tǒng)的正常運行提供數(shù)據(jù)支撐，同時實現(xiàn)與省、部級海事主管部門和其它領域相關部門的數(shù)據(jù)交換與共享 。

服務層。包括智能預警功能、智能助導航功能、智能輔助決策功能、應急救援功能。

應用感知終端。包括攝像頭、手機終端 、各類傳感設備等,實現(xiàn)不同部門監(jiān)管人員在同一平臺對三峽河段船舶進行監(jiān)管。

用戶層。向三峽船閘管理處、葛洲壩船閘管理處、海事管理部門、通航指揮中心、升船機管理處錨地管理處等部門提供服務。

保障體系。包括安全保障、標準規(guī)范、基礎設施和運營保障體系。安全保障采用安全技術產(chǎn)品,依據(jù)安全管理制度和技術規(guī)范,保障系統(tǒng)物理安全、網(wǎng)絡安全 、系統(tǒng)安全和應用安全。標準規(guī)范包括系統(tǒng)建設中應遵守的各種國家、行業(yè)、地方標準，為實現(xiàn)資源整合和系統(tǒng)拓展奠定基礎。基礎設施和運營保障建設基礎設施,配備人員和資金,建立長效運行機制,保障系統(tǒng)長期穩(wěn)定運行和可持續(xù)發(fā)展 。

3 結論

圖2 三峽智能監(jiān)管系統(tǒng)總體架構

在現(xiàn)有監(jiān)管系統(tǒng)以及技術手段的基礎上，充分利用5G、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等信息化技術，進一步明確三峽通航智能預警及監(jiān)管、智能伴航服務需求，優(yōu)化轄區(qū)智能監(jiān)管策略，研究三峽通航智能安全監(jiān)管需求，構建三峽智能監(jiān)管系統(tǒng)總體架構，為建設智能綜合監(jiān)管平臺建設打下基礎，有效提升三峽河段水上交通安全管理水平和水上突發(fā)事件的預警與處置能力。