基于互聯網+的長江上游控制河段信號臺管理系統研發

段原昌+鐘麗+商勇

摘 要：本文分析了當前長江山區航道控制河段信號臺服務不足，結合長江電子航道圖，設計了信號臺管理系統的架構與功能模塊，并基于聯通3G移動網絡研發了B/S架構的信號臺綜合管理系統。經應用測試表明，本系統可以實現多信號臺協同管理。

關鍵詞：互聯網+；長江山區航道；信號臺；信息管理系統

中圖分類號：U675.7 文獻標識碼：A 文章編號：1006—7973（2017）03-0044-04

目前控制河段所設信號臺的傳統指揮辦法主要依靠人工瞭望、VHF電話聯系等方式獲取上下水船舶船位信息，憑借信號員業務水平和經驗來揭示通行信號。由于信號員難以直觀掌握船舶準確位置，造成通行指揮比較被動，指揮的準確性較差、效率較低，使得人為降低了控制河段的通航效率，易導致船舶滯航；而且上水船舶存在虛報船位的現象，易造成指揮的失當，引發船舶交通安全事故。因此，為了解決上述存在的問題，控制河段交通智能化技術應運而生并得到廣泛的關注。文獻在長江干線上游航道針對控制河段傳統指揮方式的不足，開展了控制河段智能指揮系統的系列研究應用，依托長江電子航道圖3.0版在部分單控制河段已實現智能指揮和自動揭示，大幅提高了控制河段信號臺通行指揮效率和水平，增強控制河段的主動監控能力。然而，在船舶的大型化趨勢及船舶通航密度增大情況下，多控制河段的通行指揮難度和控制河段信號臺通航協同保障難度日益增大，控制河段航道通過能力還有待進一步提升。

本文首先闡述了目前長江山區航道控制河段信號臺管理模式，分析當前信號臺服務管理不足，然后提出系統框架以及涉及的關鍵技術，最后通過結合長江電子航道圖，研發長江上游控制河段信號臺綜合管理系統，實現了互聯網+長江上游控制河段信號臺綜合管理新模式，提升長江山區航道服務水平。

1 控制河段航道工作管理模式

長江航道局轄區控制河段管理模式為三級管理層級：各信號臺以所屬控制河段為單位，歸對應轄區航道管理處管理，各航道管理處統一由長江轄區航道局機關管理。其中控制河段內信號臺主要包括通行指揮臺、控制臺和預告臺三類，不同類別的信號臺其職責不同。

其中通行指揮臺工作職責為：①綜合本控制河段各臺報告的船舶動態，正確決定應懸示的信號，并及時懸示；②負責整理本控制河段不同水位期各類船舶通過控制河段的時間資料；③負責對本控制河段各臺值班情況進行督促、檢查和指導；對通行指揮質量負責考核、統計和上報；④負責對本通行控制河段內發生的船舶交通事故、違章、通行指揮事故情況的收集、資料整理及原因分析，并及時報告航道管理處；⑤負責監視本臺視界內航標的維護狀態，如有異常及時通知航道管理處。負責在緊急狀態時確定控制河段的禁航與解除禁航，并在第一時間內報告航道管理處；⑥正確填寫各項工作記錄；⑦完成通行信號臺其他各項工作任務。

其他（預告臺、控制臺）通行信號臺工作職責為：①準確、及時地將觀察到的船舶、小機船動態報告指揮臺，并可根據通行指揮的有關技術規定向指揮臺提出建議，但必須執行指揮臺的決定，并及時懸示信號；②負責監視本臺視界內的航標的維護狀態，如有異常應及時通知指揮臺（或航道管理處）；③協助指揮臺對本通行控制河段內發生的船舶交通事故、違章、通行指揮事故的情況收集、資料整理及原因分析；④正確填寫各項工作記錄；⑤完成其他各項工作任務。

盡管長江上游控制河段信號臺信息化技術有了一定進展，但是多信號臺信息管理以及協作還有待進一步改進。隨著移動通信、高精度位置服務、地理信息、物聯網、云計算、大數據等現代化信息科學技術不斷涌現，“互聯網+”的理念日益深入人心，已經延伸到我國經濟社會發展的各個領域。因此結合移動互聯網、電子航道圖開發制河段信號臺綜合管理系統，在技術上具有可行性。該系統的研發，一方面實現各信號臺的統一科學管理，改變傳統人工填報管理模式；另一方面預留接入船舶數據多源采集信息接口，以便接入控制河段航道通過能力提升技術成果。

2 關鍵技術

2.1 通信網絡選擇

選擇合理的移動通信網絡是實現互聯網+信號臺綜合管理的基礎條件。通過實地測試，本文得到長江上游山區航道3G無線網絡的覆蓋情況如下：

上游里程數47-1045公里，共計999公里范圍。中國電信公司有611公里信號覆蓋強，占到61.16%；105公里信號覆蓋中，占比10.51%；113公里信號覆蓋弱，占比11.31%；179公里信號覆蓋情況不明或無覆蓋，占比17.02%。中國電信公司在上游的整體覆蓋率為82.98%。中國聯通公司有713公里信號覆蓋強，占到71.37%；124公里信號覆蓋中，占比12.41%；57公里信號覆蓋弱，占比5.71%；97公里信號覆蓋情況不明或無覆蓋，占比9.71%；8公里未測量，占比0.8%。中國聯通公司在上游地區整體信號覆蓋率為89.49%。因此，本文選用中國聯通公司3G移動通信網絡作為信息臺信息傳輸網絡。

2.2 電子航道圖

電子航道圖是長江航道局利用計算機技術、地理信息技術將長江航道地物要素按照國家有關標準生產的、有利于充分利用長江干線航道資源的專題數字地圖。其中長江電子航道圖（V3.0）系統為船舶用戶提供了AIS信號接入、GPS信號接入和測深儀信號接入，并且具有本船信息顯示、航道圖顯示查詢、航道圖更新、網絡服務檢索、計劃維護水深顯示、安全航行預警、航線管理及軌跡回放、虛擬航標顯示應用、手工標繪和日志記錄等功能。因此，本文采用長江電子航道圖（V3.0）作為系統開發的可視化平臺。

3 系統設計

3.1 系統需求

長江上游控制河段信號臺綜合管理系統主要有四方面需求：一是信號指揮智能化；二是轄區所有信號臺之間、船舶與船舶之間、船舶與信號臺之間都能通過同一平臺進行信息交互和共享；三是建立相關數據庫，能及時調用相關數據，并方便進行分析處理；四是將控制河段通行指揮信息化系統納入航道處、區域航道局，長江航道局三級數字化航道管理平臺，進行統一的信息交換與管理。

3.2 系統總體框架

系統圍繞信號臺主要工作內容進行功能設計，以信號臺的相關操作記錄和統計為核心開發航行管理功能，并配套開發航道管理、用戶管理和系統管理等非核心功能。系統總體框架如圖1所示。

3.3 主要功能模塊設計

3.3.1 航行管理

航行管理為系統核心功能模塊，包括揭示桿記錄管理、航行記錄管理、航行統計管理三個子模塊。揭示桿記錄管理目的是在通行信號指揮工作中，擔負指揮任務的信號臺在指揮船舶通行時，需要正確揭示通行信號。其內容主要包括：上行船舶通航信號、上行船舶暫停通航信號（半桿信號）、下行船舶通航信號、禁航信號、通信故障信號。該模塊可管理揭示桿的相關信息。航行記錄管理功能設計如表1所示：

航行統計管理功能設計如表2所示：

3.3.2 航道管理

航道管理功能模塊為輔助功能模塊，其功能詳細設計下表3所示：

3.3.3 用戶管理

用戶管理功能模塊為輔助功能模塊，其功能詳細設計如表4所示：

3.3.4 系統管理

系統管理功能模塊為輔助功能模塊，主要包括權限管理、菜單管理、數據字典和組織機構管理四大子功能。其中權限管理功能設計如表5所示：

菜單管理功能設計如表6所示：

4 系統實現

長江山區航道局信號臺系統，采用基于B/S模式的軟件開發模式，從而使用戶能夠直接通過瀏覽器訪問該系統，其涉及的范圍廣泛，信息量也較為龐大。系統實現后的主界面如圖2所示。

其中揭示桿記錄管理界面中，具有揭示桿記錄權限的用戶可以看到“新增”按鈕如圖3所示，當點擊“新增”按鈕，填寫新增信息點擊“保存”后，則新增信息生效。

本系統已在長江瀘州航道局控制河段信號臺管理中得到應用，系統運行穩定，實現了基于互聯網的多控制河段船舶通行指揮系統協同管理。通過該系統監控中心可以實現信號臺遠程監督與管理，極大地提高了控制河段航道服務能力，降低了工作人員的勞動強度。

5 結束語

“互聯網+”航道維護管理服務，是當前航道服務技術研究方向。本文分析了當前長江山區航道控制河段信息臺服務不足，提出了基于互聯網+的長江上游控制河段信號臺綜合管理系統開發的關鍵技術，設計了系統的架構與功能模塊，研發了B/S架構的信號臺綜合管理系統。在實際應用中系統功能均正常穩定，可以滿足多信號臺協同管理的應用需求。

在未來研究中，將與長江AIS管理系統、長江數字航道監測系統等互聯，實現信息共享，更加有效地服務在航船舶，提高控制河段航道通過能力。

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