關于三峽通航智能調度系統建設的思考

靳海寧 楊孝作 王前 司馬俊杰

摘要：隨著大數據、人工智能、物流網等新技術的不斷發展，智慧交通的概念越來越頻繁的被提及，長江三峽樞紐作為黃金水道的重要節點，其現有的三峽通航調度系統功能已不能適應現代航運樞紐的通航管理。本文在分析現有調度系統不足的基礎上，提出了未來智能調度系統的建設目標。

關鍵詞：系統功能;智能調度;建設目標

中圖分類號：TP393文獻標識碼：A?? 文章編號：1006—7973（2022）04-0059-02

1引言

三峽樞紐是長江黃金水道的瓶頸和關鍵節點，隨著國家交通強國戰略和《交通強國建設綱要》《國家綜合立體交通規劃網綱要》的推進實施，長江黃金水道的功能進一步發揮，三峽樞紐通航瓶頸與船舶過壩旺盛需求之間矛盾，轉變為樞紐通航能力不足與治理能力現代化、高質量發展的矛盾。新的通航環境、新的通航管理模式對三峽通航對三峽通航現代化、智能化、協同化、便捷化提出了新要求，賦予了新使命。各項通航管理規程規定的修訂以及大數據、物聯網等技術的應用，也對三峽通航調度系統提出了新需求、新期待。

2現有調度系統應用現狀

2.1調度系統主要功能

現有三峽通航調度系統于2014年建成投運，系統涵蓋了過壩申報、到錨確認、過壩安檢、計劃執行、統計分析、違章管理等主要功能，實現了船舶通過三峽船閘、葛洲壩船閘、三峽升船機及10處大型錨地實時的綜合性的核心調度系統，實現了兩壩船閘及升船機“一次申報、統一計劃、統一調度、分壩實施”的無縫調度指揮，切實提高了船舶過閘效率，保障了通航安全。

過壩申報：該功能模塊主要用于登記船舶過閘申報信息，船舶通過遠程申報系統可以上傳過閘參數，并且根據預設的規則，由系統自動對過閘參數進行校驗。

到錨確認：當船舶駛過到錨線之后，綜合監管系統會記錄船舶到錨時間并上傳同步至調度系統，根據到錨時間順序，對船舶過閘時間進行排序。

過壩安檢：通過調度系統，可以編制船舶過閘安檢計劃。計劃會同步下發至安檢系統，安檢員根據安檢計劃對船舶進行安檢、復檢等。

計劃編制、發布：根據船舶的到錨時間、安檢結果，由計劃員對船舶的過閘計劃進行編制調整，安排船舶的過閘順序、拍檔圖、過閘時間等，經過審核之后，通過計劃發布功能模塊可自動將計劃發布至三峽局內外網每戶、同時可以通過遠程申報系統將計劃、拍檔圖等信息下發至船舶的北斗智能終端。

計劃發航、執行：指揮中心計劃執行員可以在調度系統中對船舶進行發航過閘，并由三峽船閘、葛洲壩船閘、升船機等部門在系統中通過計劃執行功能記錄計劃執行的情況。

基本信息：基本信息包括船舶、船舶公司等過閘基礎信息，船舶通過遠程申報系統可以自動錄入相關信息，審核通過之后自動同步到調度系統。

環境信息：環境信息包括氣象信息、水情信息、預報流量、發電流量等重要通航環境信息。

統計分析：對船舶的過閘情況進行分析，可以根據時間形成年報、月報、周報等報表，包括貨種、載貨量、公司、船舶類型等多個維度的統計。

聯動控制：按照指定的分類方式和各區間的數量控制，按照指定的分類方式和按照到錨時間進行排序，并歸入不同的區間。

安檢計劃：按照指定的分類方式和數量，按照到錨時間順序將船舶納入安檢序列之中。

違章管理：對船舶違章行為進行記錄和處罰，包括禁止申報、延遲到錨等。

2.2調度系統存在的不足

現有調度系統在使用過程中，較好地滿足了三峽通航業務不斷發展的需要，但隨著新技術、新應用層出不窮，與當下信息化發展的形勢相比，漸漸凸顯出了不足，主要包括以下幾點;

2.2.1數據的整合和應用程度不足

現有調度系統實現了船舶遠程申報、申報數據校驗等功能，但對調度業務相關的外部數據整合及應用程度不足。近年來，通航管理部門在調度系統內新增相關模塊，對接三峽樞紐梯級調度通信中心及重慶市口岸與物流辦的相關數據，但接入的數據量仍然不足，無法滿足通航管理的全部要求。指揮中心計劃編制工作人員仍需手動輸入部分數據，以滿足計劃編制的要求。此外，對于通航建筑物的運行情況，目前仍需調度監管人員通過 CCTV 等系統進行觀察并人工分析，其部分較關鍵的運行信息由船閘管理人員人工輸入。

2.2.2計劃編制智能化程度不高

目前調度系統從船舶申報到過閘完成的全流程智能化程度不高，尤其是計劃編制功能，涉及的環節、水情氣象流量等通航環境、船舶自身條件、船舶分類及優先級各種影響因素較多，且預計劃、安檢計劃、過閘計劃環環相扣，導致自動生成的過閘計劃無法滿足實際過閘的要求，船閘利用率不高，需要人工干預較多。

總體來講，針對滾動預計劃編制、安檢計劃編制和過壩作業計劃編制的相關工作，調度系統是通過參數應用、規則設置、重點船舶分類展示、船舶排序等方式為計劃編制工作人員提供了重要的參考和幫助，但計劃編制的核心工作，例如閘次框架設計、閘次排船、聯動控制數量設置等工作均由計劃編制員人工完成。

2.2.3與船舶交換信息量少

調度系統在與船舶交換信息方面考慮較少，只是船舶在提交過閘信息申報、接收過閘計劃信息、調度系統發布廣播信息時進行一些信息交換，船舶能獲取的過閘相關信息較少，通航管理人員也不能實時與船舶進行實時信息交換。與船舶交換信息量不足的原因主要是因為終端功能不足，以前船方所用船載GPS終端功能不足，能夠發送的信息量有限，通航 e 站和政務網站等一般應用于單向信息服務，且受微信平臺限制，其功能十分有限。船載單北斗終端投入應用后，其終端基于 Android 平臺運行，具有良好的可拓展性，為船載終端和手機應用終端的同步使用打下了良好的基礎。

2.2.4統計報表方式不靈活

對于需要統計的數據只能使用定制化表格，無法根據用戶需要，個性化自定義統計表格字段。

2.3建設目標

調度系統作為三峽通航的核心業務系統，應用于指揮中心、兩閘一機、海事局等各個重要基層業務單位，在三峽通航業務發展的過程中起著重要的推動作用。隨著信息化、智能化、智慧化技術的進步，調度系統在智能、智慧方面還有很大的提升空間，可以進一步運用 AI、邊緣計算、大數據、數字孿生等新技術，打造三峽通航智能指揮平臺，使三峽局指揮中心、船閘、海事、航道、錨地等部門實現智能化、精細化的協同合作模式，實現智能調度。

智能調度系統建設是通過對船舶過閘各模塊數據關系的梳理，理順過程中各環節的邏輯關系，采用先進的 SOA 架構（面向服務架構）或微服務架構（微服務架構=80%的 SOA 服務架構+100%的組件化架構+80%的領域建模），實現各功能模塊在整個系統結構中可以“插拔”，功能模塊之間除必要業務聯系和邏輯關系外，基本處于一種松耦合狀態，系統內數據交換集中在調度數據分中心內，對外數據交換統一由調度數據分中心執行。研究基于 AI 算法模型，后期通過軟件，利用大量的歷史數據進行驗證，且通過系統不斷學習、評價，日趨完善。

主要目標如下：

（1）計劃編制全智能：系統根據通航環境、建筑物運行狀態和管理規則的應用，自動編制閘次框架，并將所有待閘船舶納入框架之內，形成完整的計劃內容，涵蓋聯動控制預計劃、安檢計劃、過壩計劃等方面，并根據實時運行情況智能滾動。

（2）調度監管全智能：通過智能發布調度（航行）指令實現智能指揮（進出閘指揮、通行信號揭示）、智能發航、智能錨泊等服務，并對各項過程中的船舶航行情況進行跟蹤，實現助航、監管等服務。

（3）通航調度范圍全線條：采取開放式申報，實現船舶過壩申報水域范圍無限延伸，取消區域限制。

（4）聯動控制和安全管控全鏈條：船舶從港口出港申報→聯動控制沿途海事管控→過閘安檢→調度發航→過閘指揮，全程聯動、有效銜接。

（5）通航環境和通航建筑物運行信息全感知：通過圖像識別、傳感器應用和對接其他管理部門信息實現水文氣象、外圍港口數據、船流動態、船閘工況、航道通航、應急救援力量等信息的全方位感知。

（6）通航數據管理及統計全覆蓋：建立調度數據分中心，實現通航管理中采集、生成的所有動、靜態數據統一管理。

（7）通航動態管理全適時：對通航要素適時研判，通過一張圖集中展示轄區運行態勢。

3智能調度系統效益分析

智能調度系統的建設與使用將有效提升三峽通航調度方案的科學性和實用性，提高調度組織效率，進一步提升三峽-葛洲壩水利樞紐通過能力，充分發揮三峽工程航運效益，促進區域經濟結構優化，產業集約發展，促進沿江經濟的快速發展。

同時可以實現調度系統由輔助決策向智能化調度的提升。另外，復雜條件下的相關算法和模型研究成果，能為國內其他樞紐調度提供借鑒。