區(qū)域船閘群統(tǒng)一運行調(diào)度管理系統(tǒng)的構(gòu)建

儲新隆 嚴(yán)立笠 田建亮 韋延民 倪文川

（1.揚州市港航事業(yè)發(fā)展中心，江蘇 揚州 225003；2.南京尚服科技發(fā)展有限公司，江蘇 南京 210003）

0 引言

船閘屬通航建筑物，是調(diào)節(jié)水位的重要航運基礎(chǔ)設(shè)施，也是內(nèi)河航道網(wǎng)的重要節(jié)點。江蘇省屬平原水網(wǎng)地區(qū)，內(nèi)河航道通航總里程24 300多km，有通航船閘113座，船舶通過船閘的效率是制約航道通過能力的主要因素。

目前，江蘇不少交通船閘通過量已遠(yuǎn)超設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，船閘經(jīng)常出現(xiàn)擁堵情況，船舶等待過閘時間較長，影響了航運周轉(zhuǎn)效率，不能很好地滿足行業(yè)發(fā)展和船員群眾的需求。解決船閘擁堵的辦法一是開展船閘擴(kuò)建改造，增加閘室規(guī)模，提高通航等級，但此方式投資大、周期長，且面臨土地、生態(tài)等資源約束；二是通過優(yōu)化船閘運行模式，加強(qiáng)調(diào)度管理，運用智能化手段，提高自動化程度，提升船閘通行效率和通過能力。

船閘運行管理的核心內(nèi)容是船舶過閘調(diào)度，其直接反映了船閘為民服務(wù)水平的高低和運行效能的優(yōu)劣，關(guān)乎船舶安全、高效、有序進(jìn)出船閘，甚至影響一定范圍內(nèi)的航道網(wǎng)運行狀況。只有充分運用現(xiàn)代信息技術(shù)，實現(xiàn)更加精準(zhǔn)的人性化科學(xué)調(diào)度，才能保障船閘設(shè)施的安全高效運行，從而充分發(fā)揮其經(jīng)濟(jì)效益和社會效益[1]。

1 國內(nèi)代表性船閘運行調(diào)度現(xiàn)狀

江蘇自2012年開始推行并持續(xù)完善“水上ETC”便民服務(wù)措施，船舶在通過江蘇交通船閘時，船員遠(yuǎn)程無接觸就能辦理過閘手續(xù)，省時、省力、省心，高效、方便、快捷。水上ETC系統(tǒng)通過優(yōu)化重組船舶過閘流程，利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)網(wǎng)等信息通信技術(shù)，實現(xiàn)不上岸、不見面便捷過閘服務(wù)，靶向解決了船舶過閘手續(xù)煩瑣、群眾辦事不方便的行業(yè)痛點難點。

江蘇省交通部門首次系統(tǒng)性提出并成功組織開發(fā)應(yīng)用水上ETC系統(tǒng)，推動了“互聯(lián)網(wǎng)+內(nèi)河航運”發(fā)展，在行業(yè)內(nèi)外形成一定示范效應(yīng)，引領(lǐng)了全國各地過閘服務(wù)模式創(chuàng)新變革風(fēng)潮。水上ETC已成為江蘇內(nèi)河船舶過閘“主打”方式和交通部門為民服務(wù)“金名片”，注冊船舶共計6萬余艘，日均活躍用戶數(shù)超過4 000，實現(xiàn)了交通船閘和過閘船舶全面覆蓋，微信、支付寶、銀行卡主流支付渠道全面支持，年均服務(wù)過閘船舶300余萬艘次，手機(jī)在線支付比例達(dá)98%。

三峽船閘和葛洲壩船閘實行“滾動申報、統(tǒng)一計劃、分壩實施”的調(diào)度模式，優(yōu)化工作流程，建立數(shù)學(xué)模型，綜合運用計算機(jī)、自動控制、運籌決策等技術(shù)，建立數(shù)字化、自動化通航調(diào)度系統(tǒng)，使各級管理人員能夠全面、準(zhǔn)確、迅速地獲取信息，優(yōu)化調(diào)度決策，下達(dá)各項指令，以滿足三峽—葛洲壩樞紐船閘聯(lián)合運行統(tǒng)一調(diào)度的管理需求，確保三峽通航“安全、有序、暢通”。其中聯(lián)合調(diào)度的實質(zhì)，是將三峽下水、葛洲壩下水、葛洲壩上水、三峽上水四個航向的船舶按照相應(yīng)的申報過壩時間和一定優(yōu)先級順序排入兩壩船閘，從而生成包括閘次的次數(shù)和各閘次運行的時間的五個船閘上、下水運行時間表，排定各過壩船舶提供過壩時間、安排的閘室和在閘室中的具體位置。調(diào)度計劃包含24 h框架計劃、24 h詳細(xì)計劃和4 h動態(tài)計劃等。

廣西西江集團(tuán)為適應(yīng)國家加快西江黃金水道建設(shè)的形勢要求，解決分屬于交通、水利、水電等不同部門單位的梯級船閘相互協(xié)調(diào)不暢、通行效率不高等問題，運用互聯(lián)網(wǎng)、北斗等現(xiàn)代信息技術(shù)，建成西江船閘調(diào)度中心，開發(fā)船閘聯(lián)合調(diào)度系統(tǒng)，從根本上改變西江流域各船閘長期以來孤立管理、各自為政的局面，為實現(xiàn)全流域“一干七支”主要通航船閘的聯(lián)合調(diào)度打下堅實基礎(chǔ)。西江船閘聯(lián)合調(diào)度系統(tǒng)具備一次報閘、連續(xù)過閘，不停船報到、不上岸繳費和遠(yuǎn)程聯(lián)合調(diào)度、數(shù)據(jù)共享互通等功能，實現(xiàn)了長洲、桂平、貴港、魚梁、那吉5個梯級船閘統(tǒng)一調(diào)度及集中監(jiān)控控制，具備動態(tài)展示西江集團(tuán)管理船閘、船舶航行等生產(chǎn)大數(shù)據(jù)功能，幾百公里以外的船閘也能夠做到“少人值守”。

2 揚州市區(qū)域船閘群統(tǒng)一運行調(diào)度管理系統(tǒng)

2.1 背景與建設(shè)概況

揚州地處江蘇水網(wǎng)腹地，是大運河原點城市，城市歷史文化蘊含鮮明交通元素，境內(nèi)航道縱橫，航運資源豐富，素有舟楫之利。市轄寶應(yīng)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(yīng)縣、高郵市和江都區(qū)等三縣（市）六地。

2020年之前，船閘采取各自獨立管理的傳統(tǒng)運行模式，由各地船閘管理所分別負(fù)責(zé)所管船閘的運行調(diào)度，市港航發(fā)展機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)總體協(xié)調(diào)和應(yīng)急指揮等，不直接參與船閘具體工作。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(jié)性負(fù)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(wù)效能的提升，各閘也根據(jù)自身特點形成了相應(yīng)的運調(diào)規(guī)則，對全市船閘服務(wù)規(guī)范化和統(tǒng)一管理提出了挑戰(zhàn)。隨著信息技術(shù)在船閘領(lǐng)域的深化應(yīng)用，結(jié)合國內(nèi)船閘運行管理趨勢分析，建立集中統(tǒng)一的調(diào)度、服務(wù)模式，推動船閘管理和服務(wù)轉(zhuǎn)型已逐漸成為行業(yè)共識。

揚州港航發(fā)展機(jī)構(gòu)順應(yīng)新時代航運轉(zhuǎn)型升級和高質(zhì)量發(fā)展要求，在前期深入研究的基礎(chǔ)上，于2021年在江蘇率先開展區(qū)域船閘運行調(diào)度中心建設(shè)，開發(fā)船閘集中控制和統(tǒng)一調(diào)度系統(tǒng)，實現(xiàn)同一套統(tǒng)一調(diào)度軟件管理全市所有船閘運行調(diào)度，同一套集中控制系統(tǒng)遠(yuǎn)程操作全市所有船閘，同一個運行管理部門為船員提供更人性化的便捷過閘服務(wù)，調(diào)度與控制數(shù)據(jù)聯(lián)動，市級與省級應(yīng)用協(xié)同。通過將揚州轄區(qū)六座交通船閘全部接入運調(diào)中心統(tǒng)一管理，繼承融合已有數(shù)據(jù)信息成果，創(chuàng)新整合、集成新老應(yīng)用，構(gòu)建了全市船閘“遠(yuǎn)程集中控制、區(qū)域統(tǒng)一調(diào)度、統(tǒng)一信息服務(wù)”和船閘現(xiàn)地“無人值班、少人值守”的區(qū)域性船閘群運行調(diào)度新模式，實現(xiàn)船閘運行“一盤棋”，船員過閘“不跑腿”，船閘服務(wù)“一個號”。

2.2 運行調(diào)度服務(wù)流程

區(qū)域性船閘群統(tǒng)一運行調(diào)度管理系統(tǒng)是揚州市船閘運行調(diào)度中心的主要業(yè)務(wù)支撐平臺，其涵蓋了完整的待閘管理、閘次檔位編排、進(jìn)出閘管理、在線繳費管理以及相應(yīng)的閘船交互通信功能，實現(xiàn)了中心調(diào)度人員在運調(diào)中心應(yīng)用一套系統(tǒng)對六座船閘進(jìn)行統(tǒng)一運行調(diào)度。

抽取重組后的統(tǒng)一運行調(diào)度服務(wù)流程如圖1所示，即：船員通過手機(jī)App遠(yuǎn)程申報—統(tǒng)一調(diào)度系統(tǒng)自動審核確認(rèn)—船員通過手機(jī)App遠(yuǎn)程繳費—工作人員通過統(tǒng)一調(diào)度系統(tǒng)調(diào)度船舶過閘—船舶過閘后工作人員進(jìn)行過閘確認(rèn)—船舶獲取電子發(fā)票。

（1）自助申報及審核確認(rèn)。

船員通過手機(jī)App自助進(jìn)行過閘申報，填報信息提交。統(tǒng)一調(diào)度系統(tǒng)對船舶身份及狀態(tài)進(jìn)行檢查，檢查通過則提示申報成功。統(tǒng)一調(diào)度系統(tǒng)確認(rèn)申報信息及船舶的位置信息后（AIS、VITS及手機(jī)定位信息），船舶登記成功，船員收到登記成功信息及語音提示。統(tǒng)一調(diào)度系統(tǒng)自動計算本次過閘費用，將待繳費信息推送到手機(jī)。

（2）遠(yuǎn)程繳費。

船員在手機(jī)App中進(jìn)入電子支付子系統(tǒng)，根據(jù)系統(tǒng)自動計算結(jié)果“一鍵式”在線支付過閘費，支付方式涵蓋微信、支付寶、銀行卡等所有主流第三方電子繳費渠道。

（3）調(diào)度進(jìn)閘。

已繳費成功的船舶收到調(diào)度指令后方可進(jìn)閘。統(tǒng)一調(diào)度系統(tǒng)為已繳費的船舶自動編排閘次檔位，工作人員按照閘次順序調(diào)度船舶進(jìn)閘。調(diào)度指令通過App消息發(fā)送至船員手機(jī)，也可自動撥打船員預(yù)留手機(jī)進(jìn)行通知，船員接收到調(diào)度指令后，駛?cè)胍降赖却齾^(qū)準(zhǔn)備進(jìn)閘或直接進(jìn)閘。

（4）過閘確認(rèn)。

船舶過閘后，工作人員對船舶進(jìn)行過閘確認(rèn)，確認(rèn)過閘的船舶可獲取電子發(fā)票鏈接。

2.3 系統(tǒng)主要功能

統(tǒng)一運行調(diào)度系統(tǒng)的主要功能包括區(qū)域總覽、調(diào)度服務(wù)、運行服務(wù)、信息發(fā)布、閘費服務(wù)、報表統(tǒng)計、調(diào)度分析、運調(diào)助手等，全面支撐揚州區(qū)域性船閘群統(tǒng)一運行調(diào)度。

區(qū)域總覽用于顯示轄區(qū)船閘運調(diào)整體情況，主要包括各船閘上下游實時水位、閘門開關(guān)狀態(tài)、閘室尺度、閘室內(nèi)船舶信息以及待閘、調(diào)度、通過量等運行情況等。

調(diào)度服務(wù)包括遠(yuǎn)程登記、閘次編排、自動調(diào)度、優(yōu)先過閘和窗口登記等。調(diào)度服務(wù)界面如圖2所示。

運行服務(wù)主要包括船舶資料管理、過閘信用管理以及延時、過號等功能。

信息發(fā)布支持手機(jī)App消息通知、自動電話呼叫通知、自助語音咨詢坐席、閘區(qū)廣播聯(lián)動播報等功能。

閘費服務(wù)包含窗口零星繳費、窗口查補(bǔ)、退費管理和票據(jù)查詢等功能。

報表統(tǒng)計自動生成船閘運行臺賬，查看船閘日常的運行數(shù)據(jù)，包括船閘開放次數(shù)、閘費征收信息、過閘貨物量信息等。

調(diào)度分析圍繞運調(diào)中心定位，通過數(shù)據(jù)匯聚、轉(zhuǎn)換與自動加工，實現(xiàn)可視化、智能化的運行調(diào)度大數(shù)據(jù)應(yīng)用。

運調(diào)助手是面向船閘工作人員的管理App，實現(xiàn)運調(diào)業(yè)務(wù)特別是現(xiàn)場管理的移動化應(yīng)用。

為實現(xiàn)多座船閘的遠(yuǎn)程統(tǒng)一調(diào)度目標(biāo)，揚州港航發(fā)展機(jī)構(gòu)在建設(shè)過程中還針對各船閘實際制訂了詳細(xì)的接入方案，成熟一座，接入一座。接入的船閘需從技術(shù)層面整合和改進(jìn)已建自動控制系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)及聯(lián)網(wǎng)收費系統(tǒng)，實現(xiàn)遠(yuǎn)程統(tǒng)一運行調(diào)度。

2.4 系統(tǒng)構(gòu)建技術(shù)特點

區(qū)域性船閘群統(tǒng)一運行調(diào)度系統(tǒng)構(gòu)建及其在揚州市的成功試點，在技術(shù)上走出了一條繼承創(chuàng)新的可行路徑。系統(tǒng)采用全新軟件架構(gòu)，并充分利用已建系統(tǒng)成果，避免了低效的重復(fù)建設(shè)和反復(fù)開發(fā)。按照省、市級應(yīng)用模塊協(xié)同化運作的思路構(gòu)建適用于區(qū)域船閘群統(tǒng)一管理的智能化運行調(diào)度等功能，實現(xiàn)對多座船閘運行的集中管理和協(xié)同服務(wù)。

（1）新增閘次編排管理模塊（圖3），為船員提供精確的船舶檔位?？繄D，同時融合運用電子航道圖和多源船舶識別定位系統(tǒng)，提供更方便、可視化的過閘引導(dǎo)、信息溝通和數(shù)據(jù)分析。

（2）軟件對外服務(wù)依托全省統(tǒng)一過閘App，與省級公共信息服務(wù)平臺無縫集成，實現(xiàn)調(diào)度消息統(tǒng)一推送，并擴(kuò)展電話、短信、廣播等新的船岸自動交互渠道。

（3）通過重構(gòu)、封裝省級聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)船舶、登記、繳費數(shù)據(jù)服務(wù)，在滿足個性化應(yīng)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(yīng)用系統(tǒng)中保持同步一致，確?！耙粩?shù)一源”。

（4）對揚州處下轄六座船閘的數(shù)據(jù)集中統(tǒng)一存儲，針對六所船閘運行調(diào)度情況實時監(jiān)視和預(yù)警，通過大屏、手機(jī)、報表等以多種主題提供直觀、靈活可視化的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)，對揚州轄區(qū)內(nèi)交通船閘相關(guān)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合監(jiān)測分析，全面反映揚州境內(nèi)及相關(guān)聯(lián)船閘運行和內(nèi)河航運態(tài)勢。

（5）通過建設(shè)揚州區(qū)域統(tǒng)一調(diào)度軟件，構(gòu)建揚州區(qū)域內(nèi)交通船閘統(tǒng)一的大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)平臺，為船員、船企、社會公眾和兄弟單位提供全方位的船閘運行數(shù)據(jù)服務(wù)。

圖4所示為船舶進(jìn)閘檔位圖推送。

2.5 系統(tǒng)應(yīng)用成效

揚州市六座交通船閘全部接入運調(diào)中心，區(qū)域內(nèi)船閘完全由“點”式分散管理升級為“面”式集約管理，統(tǒng)一了對外服務(wù)渠道，同時系統(tǒng)也兼顧了各船閘運調(diào)和控制特點。

（1）運行調(diào)度中心的建設(shè)形成了與之配套適應(yīng)的管理機(jī)構(gòu)、人員、運行等管理和服務(wù)制度體系，支撐了船閘高效、安全運行。全新構(gòu)建的船民信息服務(wù)平臺豐富了船岸交互方式，引入了檔位圖等更直觀的過閘引導(dǎo)功能，提供了全天候在線的“互聯(lián)網(wǎng)船閘”能力，全市所有船閘均提供24 h預(yù)約登記、語音客服等信息服務(wù)，船閘為民服務(wù)水平得到明顯提升。

（2）船閘運行調(diào)度中心的建成投用節(jié)約了船閘人力資源投入，通過技術(shù)和管理創(chuàng)新實現(xiàn)減員增效。在新的運行模式下，船閘涉及收費、登記調(diào)度、操作等崗位人員集中到運行調(diào)度中心，整合優(yōu)化后人員需求減少一半以上。

（3）新的統(tǒng)一調(diào)度管理系統(tǒng)等軟件的使用，通過業(yè)務(wù)重組和流程優(yōu)化再造，促進(jìn)了船閘運行管理工作的規(guī)范統(tǒng)一。通過信息化技術(shù)支撐管理模式轉(zhuǎn)變，優(yōu)化運調(diào)服務(wù)和工作流程，提供精細(xì)和閉環(huán)的管理手段，有效保障了船閘規(guī)范、有序運行。

（4）緊緊圍繞船閘遠(yuǎn)程集控和統(tǒng)一調(diào)度目標(biāo)，在繼承改進(jìn)和集成融合的基礎(chǔ)上，船閘運行調(diào)度中心在應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)方面實現(xiàn)了創(chuàng)新突破。通過數(shù)據(jù)資源的合理規(guī)劃，做到省市跨層級信息實時共享，調(diào)度控制跨領(lǐng)域信息實時互通，以數(shù)據(jù)應(yīng)用價值的最大化支撐新的運行模式、服務(wù)模式的平穩(wěn)運轉(zhuǎn)。采用設(shè)備和鏈路冗余、報文傳遞加密、國產(chǎn)操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)安全達(dá)標(biāo)加固等技術(shù)手段，為運行調(diào)度中心系統(tǒng)運行提供堅實保障。

3 結(jié)語

基于集中統(tǒng)一管理模式創(chuàng)新的智慧船閘建設(shè)在揚州成功試點，精準(zhǔn)切中業(yè)務(wù)痛點，建立了統(tǒng)一遠(yuǎn)程控制、統(tǒng)一船舶調(diào)度、統(tǒng)一信息服務(wù)和船閘現(xiàn)場少人值守的“三統(tǒng)一少”區(qū)域性船閘運行新體系，破解了長期困擾船閘運行單位的人員不足、效率不高難題，真正做到了減員增效、服務(wù)提升，在江蘇乃至全國都具有典型示范意義。