水上ETC服務(wù)智能航運(yùn)系統(tǒng)總體架構(gòu)的研究與應(yīng)用

李向前 董海英 韓瑜 杜永春 汪凡文

[摘 要] 對(duì)國(guó)內(nèi)三種具有代表性的船舶過閘模式進(jìn)行了歸類比較，并就安徽省現(xiàn)有的船閘經(jīng)營(yíng)模式中船閘業(yè)務(wù)功能區(qū)布局及業(yè)務(wù)流程進(jìn)行了描述，形成了安徽模式的水上ETC智能航運(yùn)系統(tǒng)六層總體架構(gòu)模型，從而為今后船閘管理單位實(shí)施ETC過閘服務(wù)提供借鑒。

[關(guān)鍵詞] 船閘功能區(qū)布局；船舶身份識(shí)別；智能調(diào)度；總體架構(gòu)

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

[中圖分類號(hào)] TP311 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1673 - 0194（2018）15- 0177- 03

1 引 言

近年來，隨著物聯(lián)網(wǎng)傳感技術(shù)、大數(shù)據(jù)綜合分析技術(shù)、GIS技術(shù)等信息技術(shù)的發(fā)展，全國(guó)各個(gè)省份均在積極探索及試點(diǎn)推動(dòng)船舶智能過閘服務(wù)，部分船閘已取得較好的應(yīng)用效果。但由于國(guó)內(nèi)各省船閘管理體制及運(yùn)營(yíng)模式各不相同，造成對(duì)智能過閘服務(wù)的技術(shù)實(shí)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(fèi)，系統(tǒng)功能復(fù)雜度及技術(shù)難度相對(duì)較低；二是以江浙省份為代表的“計(jì)次收費(fèi)”模式，船閘采用船舶登記證核載噸位（不分空重載）單一費(fèi)率收費(fèi)，功能復(fù)雜度及技術(shù)難度中等；三是以安徽為代表的“計(jì)量收費(fèi)”模式，船閘采取空、重載狀態(tài)雙費(fèi)率甚至三費(fèi)率（空載、半載、滿載）方式收費(fèi)，功能復(fù)雜度及技術(shù)難度相對(duì)較高。

通過對(duì)以上三種過閘模式分析，船舶智能過閘服務(wù)的總體功能體現(xiàn)為六部分：一是船舶身份的識(shí)別；二是不上岸繳納過閘費(fèi)；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(jí)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(zhǎng)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(gòu)研究及應(yīng)用。

2 智能航運(yùn)系統(tǒng)總體架構(gòu)研究

巢湖船閘和裕溪船閘均為復(fù)線船閘，但老閘基本上只通行危險(xiǎn)品船舶和集裝箱船舶，故實(shí)施ETC過閘服務(wù)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(wù)功能區(qū)一般由三部分組成：①上、下游錨地/遠(yuǎn)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(gè)別船閘①②是否設(shè)置及設(shè)置位置也不盡相同；個(gè)別船閘航道等級(jí)及過閘能力較低的，甚至設(shè)立第一待閘區(qū)（錨地）進(jìn)行交通管制及預(yù)放行。

2.2 智能過閘業(yè)務(wù)流程

為在現(xiàn)有人工繳費(fèi)過閘的基礎(chǔ)上實(shí)行船舶智能過閘服務(wù)，需要對(duì)現(xiàn)有的船舶過閘調(diào)度流程進(jìn)行業(yè)務(wù)優(yōu)化和重組，見圖2。

為滿足船舶智能過閘，首先將整個(gè)船舶過閘繳費(fèi)按功能區(qū)劃分為：申報(bào)區(qū)、扣費(fèi)區(qū)和復(fù)核區(qū)，其中申報(bào)區(qū)主要以遠(yuǎn)調(diào)站/待閘區(qū)為主，扣費(fèi)區(qū)主要以引航道為主，復(fù)核區(qū)主要已閘室為主。當(dāng)船舶進(jìn)入申報(bào)區(qū)時(shí)，通過船載終端感知船舶是否實(shí)際到達(dá)并進(jìn)行預(yù)排序，并通過船舶身份識(shí)別技術(shù)自動(dòng)獲取船舶身份信息，按照船舶滿載載重噸計(jì)算該船舶過閘費(fèi)費(fèi)用，檢查船舶銀行卡資金是否滿足本次過閘扣費(fèi)額，如滿足發(fā)放排序序號(hào)并鎖定該費(fèi)用額度；如不滿足則提醒船主上岸辦理繳費(fèi)手續(xù)。扣費(fèi)區(qū)通過船舶載重噸檢測(cè)系統(tǒng)獲取船舶載重噸類型，計(jì)算本次過閘實(shí)際費(fèi)用，扣除本次船舶過閘費(fèi)用并通過短信、電子顯示屏等方式通告船主扣費(fèi)情況。船閘工作人員在復(fù)核區(qū)通過視頻監(jiān)控等手段對(duì)進(jìn)入閘室內(nèi)的船舶實(shí)際載重情況的查驗(yàn)。

2.3 智能過閘系統(tǒng)總體架構(gòu)研究

智能過閘系統(tǒng)總體架構(gòu)圖3所示。

（1）外場(chǎng)設(shè)備層。提供船舶感知及船舶身份識(shí)別的船載OBU，主要包含GPS/北斗導(dǎo)航、AIS終端及基站、RFID電子標(biāo)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(wù)的智能手機(jī)（短信、APP）、戶外電子屏及甚高頻對(duì)講系統(tǒng)等。

（2）網(wǎng)絡(luò)層。內(nèi)網(wǎng)用于船閘內(nèi)部調(diào)度、繳費(fèi)、視頻監(jiān)控；互聯(lián)網(wǎng)主要用于短信接口和公眾服務(wù)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(shí)信息傳送。

（3）硬件設(shè)備層。應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、流媒體服務(wù)器、短信接口服務(wù)器和內(nèi)外網(wǎng)數(shù)據(jù)交換平臺(tái)服務(wù)器及存儲(chǔ)備份等硬件設(shè)備。

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

（5）應(yīng)用層。主要為船閘運(yùn)營(yíng)單位提供的船閘調(diào)度系統(tǒng)、船舶過閘繳費(fèi)系統(tǒng)、船閘運(yùn)營(yíng)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(fèi)。

（6）信息服務(wù)層。公眾服務(wù)網(wǎng)站、短信、移動(dòng)App以及高頻對(duì)講設(shè)備等，用于過閘調(diào)度和繳費(fèi)信息的提醒和查詢。

（7）系統(tǒng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范及相關(guān)規(guī)章。主要側(cè)重于數(shù)據(jù)元標(biāo)準(zhǔn)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(guān)規(guī)章，確保智能過閘系統(tǒng)的有序運(yùn)行。

3 小 結(jié)

本文針對(duì)目前國(guó)內(nèi)具有代表性的船舶智能過閘服務(wù)的共性問題，從船閘業(yè)務(wù)功能區(qū)布局及業(yè)務(wù)流程出發(fā)，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的總體架構(gòu)模型，并對(duì)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(shè)計(jì)與建設(shè)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(shè)計(jì)及建設(shè)并投入運(yùn)營(yíng)一年多，取得了較好應(yīng)用效果。

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