沙潁河（安徽段）水上綜合信息服務系統建設構想

胡一恒

摘要：沙潁河是安徽省“兩干三支” 中的重要一支，隨著信息技術的不斷發展和航運科學技術研究重心向內河轉移，建立覆蓋沙潁河航段的水上綜合信息服務系統勢在必行。本文對建立支撐保障沙潁河安徽段的綜合信息服務系統的功能模塊、關鍵技術等進行了研究。

關鍵詞：內河航運 信息化管理 安徽沙潁河

沙潁河是淮河的最大支流，跨河南、安徽兩省，是豫東南和皖西北的水運要道。沙潁河在安徽省境內航道里程206公里，規劃等級為IV級，是安徽省“兩干三支”（長江、淮河、合裕線、蕪申運河、沙潁河）中的重要一支。隨著沙潁河安徽段的全線復航以后航運條件的改善、水運量的增大，將導致沙潁河水上交通運輸安全和環境保護的形勢更加嚴峻。

隨著信息技術的不斷發展和航運科學技術研究重心向內河轉移，全球衛星定位系統（GPS） 、船舶交通管理系統（VTS） 、船舶自動識別系統（AIS）等在內河水上監管與服務上的應用也越來越深入。但是由于系統缺乏有效的集成和協調、信息資源缺乏有效的整合與共享，總體來說，沙潁河水上運輸的監管水平、服務水平都相對較低，海事港航監管部門和廣大用戶獲取水上信息資源的成本較大。

基于以上考慮，運用先進的信息化技術，統籌考慮信息資源的利用，建立覆蓋沙潁河航段的水上綜合信息服務系統勢在必行。

功能模塊

如圖1，按照沙潁河的現狀以及建設目標，沙潁河（安徽段）水上綜合信息服務系統應該包含以下幾個功能模塊：

1、應急管理信息子系統

能夠根據沙潁河航道水上突發事件的特點，充分利用現代網絡技術、無線通信技術和多媒體技術，以資源數據庫、方法庫和知識庫為基礎，以地理信息系統、電子江圖系統、數據分析和挖掘系統為輔助，建立一個基于網絡環境的應急指揮和管理系統。系統建成以后，需要實現對水上突發事件數據的收集、分析、海事應急指揮輔助決策、應急資源組織、協調和管理控制等功能。

2、多功能航標管理信息子系統

通過利用AIS、無線傳感網絡實現航標的遙測遙控，并在此基礎上構建多功能航標信息無線網絡通訊系統，通過基于zigbee技術的無線傳感器，實現溢油、氣象、水文、位置等信息的監測，為監管和服務提供決策支撐。

3、船舶自動識別子系統

以AIS為基礎，通過VTS、CCTV、RFID、視頻等技術手段，實現船舶的自動識別，并通過數據融合等技術實現信息的融合與匹配，為沙潁河水上交通監管、指揮和信息服務提供現代化的數據支持。

同時，基于RFID的船舶移動稽查技術不僅能夠減少船舶停靠時間，避免執法人員重復檢查，還能進行航道內船舶流量的統計，對提高港航管理效率具有重要意義。

4、電子航道圖顯示與信息子系統

海事監管部門和船舶駕駛員都需要用電子航道圖顯示與信息子系統來描述航道、水文等相關信息，同時顯示船舶的實時位置。電子航道圖顯示與信息子系統（ IECDIS）屬于地理信息系統（GIS）的一種應用，利用高速發展的信息化系統， 對存儲的航道空間信息進行加工處理、變換、交互以及實現此類信息的二維、三維可視化，以實現大量的航道、水文和相關信息數據的統一顯示和綜合利用。

5、公共服務平臺

為貫徹執行中央政府“以人為本”的理念和交通運輸部“陽光海事”的目標，系統在設計上將積極探索利用水上交通信息化提供高質量公共服務能力的技術。

系統需要多種不同的方式，為用戶提供通航條件、通航設備狀況、交通流量、水文氣象、航行通告等信息以及決策支持等所需的計算資源。

6、防污染智能監控子系統

為確保內河水環境、空氣環境、水域生態環境不受船舶污染和船舶事故污染侵害，保證水運事業和經濟協調、可持續發展，系統需要實現分布式環境下的環境監測，在航道水域內的水質樣本進行實時采集，為水運造成的污染物監測和清潔提供基礎數據。

關鍵技術

1、數據融合

在系統中，需要將不同傳感器獲取的信息進行融合處理，以消除單個傳感器的誤差，特別是通過VTS、AIS、CCTV、GPS、視頻技術等手段，在重點航道實現全覆蓋監控，就要求將目標船舶的航向、航速、位置等屬性信息融合處理后在IECDIS上統一顯示。

目前在非軍事領域比較普遍的對數據融合定義為：數據融合就是充分利用多傳感器資源通過對這些多傳感器及觀測信息的合理支配和使用把多傳感器在空間或時間上的冗余或互補信息依據某些準則進行組合以獲得被測對象的一致性解釋或描述。按照數據抽象的層次，數據融合分為：數據層次融合、特征層次融合和決策層次融合。

通過數據融合技術，多源傳感器在解決目標的識別、追蹤等問題上采用模仿專家人腦的綜合處理信息方式，進行智能化處理，從而得出更為準確可信的結論。

2、無線傳感網絡

無線傳感器網絡是一種由傳感器節點構成的網絡，能夠實時地監測、感知和采集節點部署區域觀察者感興趣的感知對象的各種相關信息（如光強、溫度、濕度、噪音和有害氣體濃度等），并對這些信息進行處理后以無線的方式發送出去，通過無線網絡最終發送給用戶或者系統。

Zigbee技術作為所選無線傳感網絡技術的一種，具有范圍小、成本低、能耗低、自組網、自恢復、可靠性高、高冗余等特性，使其非常適應本系統中對無線傳感器的要求。

通過在沙潁河航道建立基于zigbee技術的無線傳感網絡，可以實現對氣象水文、污染等信息的自動采集，通過WIFI/3G等方式將采集信息的傳感器與系統連接，將數據傳輸到數據庫進行處理。

3、云計算和軟件即服務架構

云計算是一種基于互聯網的計算方式，通過這種方式，共享的軟硬件資源和信息可以按需提供給計算機和其他設備。云計算描述了一種基于互聯網的新的IT服務定制、交付和使用模式，通常涉及通過互聯網來提供動態易擴展而且經常是虛擬化的資源。典型的云計算提供商往往提供通用的網絡業務應用，可以通過瀏覽器等軟件或者其他Web服務來訪問，而軟件和數據都存儲在服務器上。云計算關鍵的要素，還包括個性化的用戶體驗。

軟件即服務是21世紀初期興起的一種新的軟件應用模式。它是一種通過Internet提供軟件的模式，廠商將應用軟件統一部署在自己的服務器上，客戶可以根據自己實際需求，通過互聯網向廠商定購獲得自己所需的應用軟件服務。

沙潁河水上綜合信息服務系統，將借鑒云計算的概念實現SAAS架構，通過整合多信息源，為用戶提供按需的、透明的云服務。系統可以視為廣義的云計算的一種，但是具體實現技術仍然以傳統的數據庫技術、軟件工程技術為主。

系統實現架構

具體實現時，系統采用四級架構：基礎設施層、數據感知層、平臺層、服務層。

基礎設施層包括網絡、服務器主機、數據庫、無線傳感設備等；數據感知層主要功能是搜集、存儲、處理上一層中的無線傳感設備獲取的數據信息；平臺層通過整合系統內所有的計算資源、信息資源，建立包括數據中心平臺、權限管理平臺、智能監控平臺、物聯網平臺、數據挖掘平臺等，為服務層提供平臺支撐；服務層主要面向兩個核心：應用和用戶。在“應用”上主要實現應急管理、航標管理、船舶識別、污染監管、公共服務等各子系統功能。在“用戶”上主要實現為多種終端用戶按需提供個性化的、透明的定制服務。

結束語

本文首先分析了沙潁河水上運輸的現狀、背景以及水上綜合信息服務系統建設的必要性。在此基礎上，文章進一步提出了水上綜合信息服務系統建設的功能模塊構想，并探討了水上綜合信息服務系統中關鍵技術的實現問題，對沙潁河水上運輸信息化發展和水上綜合信息服務系統的建設具有一定的參考價值。

（作者單位：安徽省地方海事局）