基于遠程集中控制的智慧船閘建設
——以揚州航閘運行調度中心建設為例

嚴立笠

（揚州市港航事業發展中心，江蘇 揚州 225000）

1 引言

“智慧船閘”是以智能化設施設備為基礎，以大數據、物聯網、移動互聯網、智能控制等新一代信息技術與船閘業務深度融合為核心，以船舶過閘組織服務創新為動力，以完善的體制機制、標準規范為保障，具有智慧運營、智慧運維、智慧服務等鮮明特征的現代船閘管理新業態。智慧船閘建設不僅能確保資源可持續發展，還能提高水運地區經濟同比增長，增加水運市場競爭力。對于機械、人、材料等方面的數據實現，在船閘建設管理中提出了新要求，對于水運行業和大數據運營融合也會成為未來發展的必然趨勢。以揚州地區為例，揚州城市因水而興，航運文化底蘊深厚，在當代綜合交通運輸體系背景下，航運因其低成本和綠色低碳等優勢，仍在區域經濟社會發展中發揮著重要的基礎性保障性作用。船閘作為內河航道網的關鍵節點，也是交通港航機構為廣大船民提供公共服務的重要窗口，船舶過閘效率直接關系到航道網暢通，影響經濟運行和穩定。為了提升船閘運行效能和為民服務能力，揚州市港航事業發展中心順應新時代航運轉型升級和高質量發展要求，組織開展了航閘運行調度中心建設，將轄區6座船閘全部接入運調中心，創新構建了運行調度中心“遠程集中控制、區域統一調度、統一信息服務”和船閘現地“少人值守”的區域性船閘運行服務新模式，在全省率先建設航閘運行調中心自助語音咨詢座席，7×24為船民提供電話咨詢服務，船閘運行“一盤棋”，船民過閘“不跑腿”，船閘服務“一個號”，管理更加高效、科學，服務更加精細、人本、智慧。

2 集中控制調度管理模式調研分析

目前國內船閘信息化、自動化已歷經多年的建設，已完成了基本的自動化和信息化的轉變，但隨著國內內河航運的快速發展，對船閘通行的效率和便利性提出了更高的要求，為適應國內航運的快速發展，部分航運交通管理單位作出了很多嘗試。

江蘇省交通運輸廳港航事業發展中心建設了適用于下屬船閘的船閘收費系統，并搭配建設了移動端APP，引入微信、電子發票實現船舶不上岸繳費過閘；蘇北航務管理處根據蘇北運河的實際情況，建設了適用于蘇北運河的船閘調度信息系統，增強了船舶登記和調度的信息化管理；廣西在西江流域建設了船閘聯合調度系統，實現了流域船閘的統一調度，并在全國率先實現了部分船閘在調度中心遠程控制，但各船閘使用不同的控制系統，通過在調度中心部署相應的C/S客戶端實現；廣東省北江流域梯級各船閘建設了綜合自動化系統，在各船閘實現了本船閘的集中控制；其他省份也紛紛布局相關項目建設，希望率先在內河航道和船閘管理取得新的突破。

目前，除三峽五級船閘、五強溪三級船閘等本地多級船閘外，國內船閘中尚未真正建設同一套控制系統實現多個不同地點船閘的遠程集中控制，船閘控制系統與調度系統也尚未實現完善的數據交互與聯動，系統網絡架構與網絡信息安全還不能滿足國家或行業的相關標準規范要求。

揚州市轄寶應船閘、運東船閘、運西船閘、鹽邵船閘、樊川船閘和芒稻船閘共六座交通船閘，分布于寶應縣、高郵市和江都區等三縣（市）六地。各船閘在市港航中心領導下，采取各自獨立管理的傳統運行模式，各船閘管理所分別負責各自船閘的運行、調度，市港航中心負責總體協調和應急指揮等，不直接參與船閘具體工作。各船閘管理所負責運行調度的工作人員數量取決于船閘規模及船舶流量，在傳統運行模式情況下，具體崗位職責劃分和人員配備不盡相同，包括6座船閘登記、收費、調度、操作等崗位共80人。

揚州交通船閘地理位置分散、船舶流量不均和個別船閘運行壓力大、部分船閘季節性負載不飽和等特點，制約了船閘運行單位人力資源合理配布和服務效能的提升，各閘也根據自身特點形成了相應的運調規則，對全市船閘服務規范化和統一管理提出挑戰。隨著信息技術在船閘領域的深化應用，集中、統一的運行調度模式已成為船閘管理轉型主要趨勢。市港航事業發展中心在全省率先開展區域性船閘運行調度中心建設，開發船閘集中控制和統一調度系統，實現同一套統一調度軟件管理全市所有船閘運行調度，同一套集中控制系統遠程操作全市所有船閘，同一個運行管理部門為船民提供更人性化的便捷過閘服務，調度與控制數據聯動，市級與省級應用協同。

3 遠程集中控制在智慧船閘建設中的應用

為充分發揮揚州市區域內航運的社會效益，提高船閘的運行和調度效率，實現船閘集中控制和調度管理的智能化，揚州港航事業發展中心在芒稻船閘建設區域運行調度中心，對下屬六座船閘實現遠程集中控制和統一調度管理，并對區域內京杭運河三座船閘、水利邵仙套閘提供數據交互接口，協同運行，提升區域性多船閘的通航能力和管理水平。

3.1 統一運行調度管理系統建設

建設統一運行調度系統是為了滿足揚州處區域船閘的排擋和調度功能，實現對下轄六座船閘的統一協同管理，需要充分利用、借鑒已建設系統軟件及功能，通過數據接口將各軟件系統緊密聯系為一體，系統通過接口獲取省航道收費系統軟件、便捷過閘APP進行船舶登記繳費，將船舶注冊、登記、繳費、過閘的全部信息應在省收費系統和統一調度系統中保持同步和一致，同時通過省航道收費系統獲取蘇北運河智能過閘系統中船閘過閘數據，不再建設獨立直接的數據接口；通過接口將通知推送至省統一信息發布平臺進行過閘通知的推送；通過接口獲取與船舶信用信息系統、交通部信息共享平臺等進行信用數據的交換和發布；通過接口調用省電子航道圖系統和定位系統，提供更方便的過閘管理、信息溝通和直觀的數據展示。

區域性船閘統一調度軟件充分繼承復用已建系統成果，采取全新的技術架構，按照省、市級應用模塊協同化運作的思路構建適用于揚州區域船閘統一管理的自動排檔和智能調度等功能，實現對多座船閘運行的集中協同管理。

一是通過建設排檔管理模塊，為船民提供精確的船舶檔位停靠圖，同時融合運用電子航道圖和多源船舶識別定位系統，提供更方便、可視化的過閘引導、信息溝通和數據分析。

二是對外服務功能依托全省統一APP，與省中心公共信息服務系統無縫集成，實現調度消息統一推送，并擴展電話、短信、高頻、廣播等新的船岸自動交互渠道。

三是通過標準化接口封裝聯網收費系統船舶、登記、繳費數據服務，在滿足個性化應用需求的同時，確保船舶注冊、登記、繳費、過閘的全部信息在省、市應用系統中保持同步一致，實現“一數一源”。

四是通過對揚州處下轄六座船閘的數據集中統一存儲，針對六所船閘運行調度情況實時監視和預警，通過大屏、手機、報表等以多種主題提供直觀、靈活可視化的數據呈現，展示包括各船閘待閘、登記、調度、流量、貨物等信息，以及申報、繳費、調度等日常運行和歷史數據，對揚州轄區內交通船閘等相關業務數據進行綜合監測分析，全面反映揚州境內及相關聯船閘運行和內河航運態勢。

五是通過建設揚州區域統一調度軟件，構建揚州區域內交通船閘統一的大數據基礎平臺，為船民、船企、社會公眾和兄弟單位提供全方位的船閘運行數據服務。

3.2 遠程集中控制系統建設

為實現運調中心對六座船閘的遠程集中控制的目標，一方面研究在運調中心建設遠程集中控制系統，另一方面研究從技術層面對下轄船閘已建的自動控制系統、視頻監控系統、廣播系統、甚高頻等系統進行升級改造并集成整合方案，接入運調中心集控系統實現遠程集中控制。

遠程集中控制系統優化了現地PLC程序，完善船閘上位機軟件和廣播通訊、視頻監控等系統，開發新的遠程集中控制軟件，建設船閘運行調度中心支撐環境。實時記錄船閘水位、閘位、液壓系統狀態、電氣量、操作記錄、設備故障記錄等數據，保證實時監測船閘運行調度、主體設備狀態、安全風險防控等運行安全，運行人員在運調中心對全部船閘進行遠程實時監測、監視和控制，對各船閘相關設備進行遠程集中控制，對于船閘非正常情況可直接實施人工干預，船閘本地投入控制及檢查等。

同時建設了一套統一的遠程集中控制系統平臺，對六座船閘現地上位機進行改造和接入，實現所轄范圍內六座船閘數據的統一采集、處理，統一的集中控制，統一數據存儲與應用。實現操作人員在運調中心遠程可迅速可靠、準確有效地對各個船閘的設備運行數據的實時監測，并對各船閘閘閥門、交通信號燈、照明等設備進行遠程操作，以及實現對集控系統運行全過程的數據存儲和查詢，包括船閘設備運行狀態及集控系統自身運行信息，并在保證網絡安全的情況下實現外部通信，將船閘運行數據單向發送給統一調度系統，為統一調度及后續管理提供各船閘的基礎運行數據。

4 未來智慧船閘的發展方向

4.1 資源共享不夠充分

由于受到各管理部門條塊信息化管理體制影響，各部門缺乏統一交換途徑和協調共享機制，信息化建設各自進行，導致信息流量壁壘增大，很多信息還未真正完成共享功能。缺乏與海事、水利船閘數據信息交互共享，實現區域境內所有船舶報到信息、調度信息和水情信息的實時共享，通過對航行船舶有序化的調控，實現各船閘的統一管理和聯合調度。

4.2 數據資源利用不夠深入

由于缺乏針對性智能決策支撐，對現階段數據綜合利用和深度開發嚴重不足，缺少在數據集成管理中深層次挖掘應用，無法發揮數據分析在事故管理、設施建設、船閘規劃等方面的事前決策、事中管理、事后評估的智能化決策作用。同時，現代信息資源集中化程度較低，基本上分散在各個業務系統中，應用面積相對單一，還未真正形成綜合資源集中統一應用布局。

4.3 還未建立智慧船閘信息標準化體系

目前還未頒布與船閘和航道信息化建設法律法規，很多相關法律法規正處于準備階段，應用推進與體系化建設嚴重不足，指揮船閘信息標準體系框架構建還未真正推行，相關的政策制定、要素保證、技術支持還要進一步完善。基于目前這種現狀，未來建設智慧船閘可從以下幾個方面進行發展。

（1）加強智慧船舶管控。智慧船舶發展對于過閘管理而言，具有非常重要的作用，能促進現代船舶工程發展進程，讓其逐漸向制度化、規范化發展發展。但想要提高智慧船舶建設需求，就要將智慧船舶建設與過閘管理有效結合，利用信息化技術豐富的資源，形成大數據信息網，實現信息化統一。建立船舶凈高系統和船舶吃水深度測量系統，再與船閘業務系統、港航業務系統有效結合，自動感知船舶裝載情況，要事前監管好船舶過閘業務和通行業務，及時制止違章行為。同時，要合理利用AIS、5G等新基建技術在船閘現地智能感知方面進行研究與應用，對船舶做到實時定位和跟蹤，且提高兩者數據的精準度，有利于提升船閘現地全面掌握船舶實時動態， 實現全面監督管理。

（2）加強智慧數據分析。合理采用大數據技術和云技術，對現存數字資源進行全方位分析，研究船閘擁堵指數和探索航道。同時，將自身掌握的數據推送給過閘船民，優化整個水運網絡和航道，緩解節點限制，通過對大數據進行深入分析，為未來水運規劃、航道建設提供有力支持。

（3）開展多船閘聯合調度一體化研究。利用外場感知技術和大數據分析，對轄區內航道及船閘進行監測，開展多船閘聯合調度一體化研究。通過數據資源的合理規劃，做到省市跨層級信息實時共享，調度控制跨領域信息實時互通，以數據應用價值的最大化支撐新的運行模式、服務模式的平穩運轉。多船閘聯合調度應包含區域通航狀態監測、船閘聯合調度預案、船閘聯合調度指揮3個模塊。其中區域通航狀態監測借助外場感知設施，根據擁堵預警標準，實時監測區域內的通航狀態并預警。建立船閘聯合調度預案，根據不同的應急情況建立轄區船閘的調度方案，具體包括調度人員組織、調度規則等。船閘聯合調度指揮則是多船閘聯合調度的實現過程。

5 總結

綜上所述，由于水運行業的特殊性，智慧船閘打造并沒有成熟實例可供參考，文章也是憑借自己的經驗，以信息化建設為基礎，不斷適應變化、不斷調整的形式，結合管理體制的創新，讓過閘在整個通航管理當中能具有較強的穩定性和安全性，通過建設區域性航閘運行調度中心，讓船舶體驗到最智能化、人性化的過閘服務，充分發揮船閘在水運經濟發展當中的作用。