浙江省數字化航道系統(tǒng)架構探討

浙江省交通規(guī)劃設計研究院 吳蓉，李杰，耿馳遠

1 概述

浙江省屬于水運大省，水運在省內交通運輸方面占有重要地位。目前浙江省正大力進行航道治理和改造，在航道改造的同時，各類附屬管理設施如船閘控制、泊區(qū)管理、重點水域監(jiān)控等均提到日程上來，建設了不少船閘、錨泊服務區(qū)，并在部分航道沿線增設了閉路電視監(jiān)視、船閘控制、GPS監(jiān)視、呼叫中心等設施，但總體而言，航道信息化建設仍處于探索階段。

國家“十二五”規(guī)劃對航道的信息化提出新的要求，要求“內河干線航道重要航段監(jiān)測覆蓋率達到70%以上，重點營業(yè)性運輸裝備監(jiān)測覆蓋率達到100%。”，同時近期召開的“全國交通運輸信息化工作會議”在“整合、應用、服務、效益”的理念基礎上明確提出了“數字化航道”的概念，要求航道大力發(fā)展，實現信息化和數字化；浙江省“十二五”發(fā)展規(guī)劃對航道發(fā)展數字化和信息化提出了要求。

2 浙江省航道信息化系統(tǒng)發(fā)展現狀

浙江省作為航運大省，一直致力于航運的發(fā)展，先后對杭甬運河、衢江航道等進行治理和整頓，建設和開通若干船閘、錨泊區(qū)及各類運貨碼頭。同時航道信息化也迅速發(fā)展起來，杭甬運河信息化系統(tǒng)設計近期通過評審，衢江航道信息化專題也在近期通過評審，信息化系統(tǒng)內容均包括了重點水域監(jiān)視、船閘管理調度、網絡化等功能。其中值得一提的是2009年浙江省港航局投資900多萬元在浙北地區(qū)設置了船舶綜合監(jiān)管系統(tǒng)，能對靠近浙北航區(qū)管理部門的船舶自動通過RFID進行身份識別，能夠實現免停靠報港、免停靠檢查簽證、危險品船舶報告等功能，能夠通過數據庫對船舶證書有效性、是否簽證、是否報告、是否有違章行為、是否按時繳費等進行確認，進而進行有針對的處理，提高了管理水平。

截至“十一五”末，在杭州、嘉興、湖州、舟山、紹興等地內河骨干航道、碼頭布設了近300個視頻監(jiān)控點，14000余艘船舶安裝了帶GPS通信功能的船載機，7200余艘船舶安裝了RFID識別卡，每天對浙北航區(qū)航行的船舶進行28萬次自動免靠岸檢查，完成船舶見證7000余次。

浙江航道信息化的發(fā)展帶有典型的不均衡特性，從功能簡單單一到復雜的多部門協(xié)作系統(tǒng)，不同地區(qū)航道的信息化發(fā)展水平不一。

3 數字化航道的業(yè)務需求和發(fā)展趨勢

數字化航道的系統(tǒng)構成，是建立在對航道目前及未來業(yè)務需求和發(fā)展方向認識的基礎上，故下面主要討論航道的基本業(yè)務和航道管理的發(fā)展趨勢。

3.1 航道管理基本業(yè)務需求

航道管理的主要業(yè)務包括：

船閘管理、控制及其過閘收費；

稽查、通航收費（對于無船閘航道）；

航運調度；

水文、氣象條件監(jiān)控；

泊區(qū)管理；

航道維護、養(yǎng)護；

流量統(tǒng)計、事件管理；

水上安全管理、水上交通指揮（監(jiān)視、救助及動態(tài)巡視）；

航道執(zhí)法；

船舶監(jiān)管；

應急救助（呼叫中心）；

航標、航道設備的維護、管理、防盜；

船只年檢。

隨著經濟的發(fā)展，大宗貨物的航道運輸越來越重要，航道除了自身管理維護等基本業(yè)務外，還會增加相應的業(yè)務：

與碼頭、物流公司協(xié)作，實現船隊的順利通航、船舶運力和貨流信息監(jiān)控；

船舶識別、定位、跟蹤和導航服務；

船舶安全信用管理（可根據信用等級優(yōu)先通航等）；

航標監(jiān)控和位置管理；

水上安全監(jiān)管；

綜合性的水上交通指揮；

船舶交通行為跟蹤和監(jiān)管；

出行前服務（與社會其他部門合作，包括出行服務等）；

AIS系統(tǒng)（海事局要求一定噸位船舶配備）。

3.2 航運管理的發(fā)展趨勢

對數字化航道的從航道管理及其未來發(fā)來趨勢來看，未來航道發(fā)展主要向網絡化、智能化、集中化發(fā)展，大體體現在如下方面：

3.2.1 管理控制網絡化、智能化、集中化

航道管理的發(fā)展和高速公路管理的發(fā)展有些類似，為了提高工作效率，必然要求集中化管理，要求在航道管理中心能夠對所管轄航道的各類沿線設施及業(yè)務進行管理和控制，集中化要求是高效率航道管理的必然趨勢。

集中化管理要求信息的集中化，要求各沿線設施能夠通過網絡將數據、視頻和各類信息匯集至管理中心，并能將各類信息上傳至上級管理部門或其他協(xié)作部門，這些要求都導致航道管理向網絡化方向發(fā)展。

智能化則是在集中化網絡化基礎上提高工作效率和管理手段的進一步體現。智能化要求在管理過程中，通過各類管理系統(tǒng)，對某些業(yè)務實現自動處理和自動控制，避免人工的浪費，提高工作效率。系統(tǒng)能夠根據條件的變化輔助管理人員對各類業(yè)務進行處理，如處理應急事件的各類預案、通過設置射頻卡實現船只身份的自動識別、具備船載機的船只在電子地圖上的自動跟蹤、監(jiān)視以及導航等，無不是智能化的體現。

3.2.2 船舶信息數字化

隨著技術的發(fā)展，海洋船舶的很多設備技術開始在航道船舶上得到應用，包括各類船舶船載設備。相比高速公路的車輛而言，船舶由于載貨量更大具備更大的價值，從方便及安全考慮，船主也更愿意在船舶船載設備上進行投資。除了船主自身的手機外，噸位較大的船舶（300t）多安裝了具備GPS定位和GPRS通信的船載機，可用于船只定位及通信通話等。同時由于航運管理對船舶識別要求，越來越多的船舶具備了身份證—RFID射頻身份卡，用于保存船舶的各類信息。

船舶配置用于通信和身份信息識別的設備，使船舶從單純的船舶變成了可識別可操作可管理的對象，其變化為：身份識別數字化，船舶成為信息接收和信息提供者。

3.2.3 交互數據格式的標準化定義及其規(guī)范化

航道管理的數字化和網絡化，要求數據信息遠程傳輸和匯總，并進行航道管理部門與船舶信息的交互、航道管理與船舶管理部門信息的交互、航道管理部門與上級管理部門的信息交互以及遠期航道管理部門與其他社會部門的信息交換等多方面信息傳遞，必然要求交互數據及其格式的標準化定義和規(guī)范化，保證信息和數據傳遞的有效性和準確性。

為了協(xié)調各段航道的信息化建設，航道主管部門應建立全局性的建設標準、聯(lián)網規(guī)范要求及各類子系統(tǒng)建設功能要求，以保證各段航道信息化建設水平的統(tǒng)一。

3.2.4 基礎數據庫（數據中心、數據平臺）的建立

有效的航道管理要求管理對象的可識別性、信息可達性、信息可反饋性、管理對象允許活動的范圍和管理者的各種管理手段的有效性。為了實現對船舶通航的有效管理，必然要求對船舶各類信息、交互信息以及允許船舶活動的區(qū)域進行定義和保存，這就要求建立基于船舶信息和航道沿線設施信息的各類管理數據庫。如為了實現船舶信息的數字化，需建立船舶綜合管理數據庫，各類船舶信息均以標準化的格式和規(guī)劃的定義保存在數據中；為了實現電子地圖上的船舶監(jiān)視、定位、導航等以及，或遠期實現用戶可于網站上查詢關于航道的各類信息，必然要求建立航道基礎數據庫；為了對船舶進行有效管理，通過信用等級確定其通航優(yōu)先級，必然也要求建立基于船舶信息的信用數據庫等。

只有在各類基礎數據庫定義并實現后，才能在其基礎上實現更高層次的應用。在基礎數據庫的基礎上，方可實現行業(yè)運行分析決策支持。

3.2.5 業(yè)務管理數字化

數字化航道要求航道業(yè)務管理的數字化，各類管理手段均通過網絡進行下達和實現。如航道監(jiān)視網絡化、繳費數字化、聯(lián)網辦公自動化、船舶綜合監(jiān)管數字化、船舶管理（監(jiān)視、定位、跟蹤、導航）以及船閘管理（控制和調度）可視化、環(huán)境檢測分析自動化、信息發(fā)布手段多樣化等。

3.2.6 緊急救助處理自動化

根據事先編制的事件處理預案，對船只碰撞、故障等在收到報警求助信息后，迅速形成處理方案，各部門處理人員能按照預案的要求及時迅速的對事件進行處理，實現綜合性的水上交通指揮系統(tǒng)。要求軟件方面具備較強的分析處理功能。

3.2.7 與社會其他部門、銀行、經濟體的聯(lián)網合作

如前所述，遠期可與物流業(yè)、銀行聯(lián)網及水運安全等部門實現船舶的監(jiān)視、調度、定位、通航管理、過閘、稽查繳費、行為監(jiān)管、船舶管理等業(yè)務。

4 系統(tǒng)構成

航道管理主要包括監(jiān)視、控制、管理、服務四方面內容，對于不同航道，可根據其建設條件和發(fā)展水平設置不同等級的各類系統(tǒng)，但航道信息化和數字化總體目標應一致，差別僅在于條件不同導致的設置系統(tǒng)的多寡和系統(tǒng)功能的強弱。從前面的描述可知，建立較為完善的數字化系統(tǒng)需要諸多基礎性的條件，這些條件如下：

（1）基礎數據庫的建立（航道、港口、IC卡、船員船舶、地理信息、其他各類數據庫）；

（2）交互數據格式標準化和規(guī)范化；

（3）標準規(guī)范體系（包括宏觀航道信息化總體規(guī)劃構架、安全管理體系等規(guī)定）；

（4）電子地圖；

（5）GPS/GPRS/AIS船載機及船舶身份識別。

在上述條件具備的情況下，可綜合數據信息中心平臺、通信平臺等系統(tǒng)，進而建立港航業(yè)務系統(tǒng)、內部管理系統(tǒng)、交通指揮系統(tǒng)、公眾服務系統(tǒng)四大系統(tǒng)，實現較為完善的航道數字化系統(tǒng)。其子系統(tǒng)和功能見表1（僅列出與航道交通有關的子系統(tǒng)，港航管理內部子系統(tǒng)略為辦公自動化子系統(tǒng)）：

表1

8 航運智能調度子系統(tǒng)① 實時檢測水文、流速、氣象條件。② 與其他航運管理段、氣象部門交互信息，構建水文、流速信息數據庫；③ 根據歷史數據進行分析，進行通航條件預測。10 稽查收費管理子系統(tǒng)① 配備航運調度軟件，對航運統(tǒng)一管理和調度；② 根據船舶、氣象、水文條件、過閘擁擠程度等，制定管理策略，對船只過閘、通行進行管理9 水文流速氣象監(jiān)視子系統(tǒng)① 提供船舶收費場所，實現過閘通航收費；② 實現刷卡收費；③ 無船閘稽查收費；④ 違章檢查處理；⑤ 費額統(tǒng)計及拆賬處理。11 船舶綜合監(jiān)管子系統(tǒng)① 在整合海事、船檢、運政、稽征等業(yè)務系統(tǒng)建立船舶綜合數據庫。② 檢查船舶證書有效性、是否簽證、是否報告、是否有違章行為、是否按時繳費等，并進行相應處理。③ 實現免停靠報港、免停靠檢查簽證、危險品船舶動態(tài)報告等功能。12 船舶交通行為監(jiān)管子系統(tǒng)（GPS動態(tài)管理）① 設置GPS/GPRS/AIS通信設施，實現與船舶的通信；② 在GIS電子地圖上，動態(tài)顯示船舶位置和船舶信息；③ 對船舶進行監(jiān)視、定位、跟蹤、導航管理；④ 進行船舶避讓、防撞等行為指揮，進行安全監(jiān)管。13 航標監(jiān)測子系統(tǒng)① 航標設置監(jiān)測設備，實時獲得航標位置狀態(tài)信息。② 對航標位置進行遠程控制調整，保證航標位置固定。③ 在GIS地圖上顯示航標信息，當航標漂移時自動報警，并根據控制進行復位控制。14 綜合信息發(fā)布子系統(tǒng)① 利用廣播電臺、有線廣播、網站、短信平臺、船載機設備以及情報板等進行信息發(fā)布。② 對航行的船舶提供動態(tài)提示、誘導、導航信息。15 辦公自動化子系統(tǒng)（含工程管理子系統(tǒng)、港政管理子系統(tǒng)）① 航道各級設施聯(lián)網；② 設置辦公自動化系統(tǒng)，實現信息共享；③ 實現無紙辦公/流程電子化、OA系統(tǒng)、計劃、人事、財務、公文流轉、網上審批；④ 對航道施工、建設、港口政務進行信息化管理。16 應急救助子系統(tǒng)（安全預警應急指揮子系統(tǒng)）① 建立應急救助管理子系統(tǒng)，設置各類處置預案；② 進行事件處理；③ 與其他部門聯(lián)系，共同對應急情況進行處理17 航道維護保養(yǎng)管理子系統(tǒng)① 航道沿線設施狀況數字化；② 動態(tài)監(jiān)視沿線各設施的狀況；③ 根據需要制定提前性養(yǎng)護方案。18 出行服務子系統(tǒng)（含公眾監(jiān)督）① 出行前通過網站查詢；② 出行信息服務③ 出行前申請導航服務；④ 提供公眾監(jiān)督管理。19 船舶檢測子系統(tǒng)① 與港口、物流公司合作，實現貨物的快速運轉；② 與海事、船檢、運政、稽征合作實現船舶監(jiān)管；③ 與導航公司合作，實現導航業(yè)務；④ 與港口、海事部門合作，實現水面安全監(jiān)管。⑤行業(yè)預警和智能決策支持系統(tǒng)，以各種業(yè)務系統(tǒng)的數據為基礎，對離散的業(yè)務數據進行數據分析和處理，挖掘數據信息的內在價值，為行業(yè)內其他如調研、研究、決策支持、航道發(fā)展規(guī)劃提供數據支持和參考。21 綜合水上交通指揮系統(tǒng)① 對船舶實施檢測、年檢、維護船舶綜合信息庫；② 對違規(guī)船舶進行處理。20 對外協(xié)作的高層次應用結合GIS系統(tǒng)、閉路電視監(jiān)視、水上呼叫中心、綜合信息發(fā)布、船舶交通行為監(jiān)管、應急救助、對外協(xié)作等子系統(tǒng)，實現水上交通管理、交通誘導、事件處理、應急救援等的綜合管理。

5 遠期拓展

浙江省航道發(fā)展水平各不相同，建設數字化航道，應從浙江省航道發(fā)展現狀出發(fā)，根據實際情況設置與現狀條件相匹配的信息化系統(tǒng)，預留遠期拓展接口，進行功能拓展，隨著社會經濟技術和航道的發(fā)展逐步完善信息化系統(tǒng)。