省域水路路網(wǎng)運行監(jiān)測信息系統(tǒng)構(gòu)建分析

孫志欣

（河南省交通規(guī)劃設計研究院股份有限公司，河南鄭州 450052）

0 引言

隨著經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，我國水路運輸事業(yè)發(fā)展迅速，社會公眾水路交通出行規(guī)模快速增長，對水路交通設施安全監(jiān)管能力、公眾服務水平和應急保障能力提出了更高的要求，而近年來頻發(fā)的惡劣天氣、自然災害等對水路交通基礎設施和運行安全構(gòu)成的威脅愈發(fā)嚴重。如何破解水運發(fā)展中的難題，提升航務海事管理能力，保障人民群眾的生命財產(chǎn)安全，已成為當前內(nèi)河水運事業(yè)可持續(xù)性發(fā)展的重要課題。近年來，云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)的發(fā)展正引領(lǐng)著信息技術(shù)的革新，其在國民經(jīng)濟建設中擁有廣闊的應用前景，交通運輸部多次下發(fā)文件明確要求推動水路交通信息化的創(chuàng)新與進步，以信息化提升水路交通監(jiān)管水平、應急反應能力和決策分析水平，全面加快建設數(shù)字港航、智慧港航。為此，本文提出建設省域水路路網(wǎng)運行監(jiān)測信息系統(tǒng)，以提升水路路網(wǎng)運行狀態(tài)監(jiān)測監(jiān)控和安全監(jiān)管能力、水上航務海事執(zhí)法能力以及執(zhí)法督察水平，為構(gòu)建暢通、高效、平安、綠色的現(xiàn)代化內(nèi)河水運體系助力。

1 建設目標

系統(tǒng)建設思路可概括為“全面覆蓋、重點突出、集成整合”。

1.1 全面覆蓋

水路路網(wǎng)運行監(jiān)測信息系統(tǒng)監(jiān)測范圍應覆蓋各類水路交通要素，包括航道、港區(qū)碼頭、庫區(qū)、渡口、船閘與通航樞紐、跨河設施等水路重要交通基礎設施運行狀態(tài)監(jiān)控；水文、氣象等水路運行環(huán)境監(jiān)測；重點貨船、客船、公務船等運載工具的動態(tài)管理；現(xiàn)場執(zhí)法人員的監(jiān)督管理等，實現(xiàn)對水路路網(wǎng)全要素運行狀態(tài)的監(jiān)測監(jiān)控。

1.2 重點突出

在全面覆蓋的基礎上重點監(jiān)控監(jiān)測航道、港區(qū)碼頭、庫區(qū)、渡口的通航環(huán)境（風力、風向、能見度等氣象指標和水位、流量等水文指標）；水路交通運行條件（包括航寬、航深等航道維護指標和航道突發(fā)事件、水上交通管制措施等）；水路交通運行狀況（包括船舶位置、航向、航速、運行軌跡等動態(tài)）等。

1.3 集成整合

為了保證省級和各地市級系統(tǒng)建成后能夠充分發(fā)揮預期效果，應整合目前航務海事系統(tǒng)已有的各類基礎數(shù)據(jù)資源和動態(tài)監(jiān)測監(jiān)控資源，并集約利用現(xiàn)有的機房、主機、通信網(wǎng)絡、監(jiān)控中心場所等為本工程提供必要的支撐環(huán)境。

2 系統(tǒng)架構(gòu)

2.1 總體架構(gòu)

水路路網(wǎng)運行監(jiān)測信息系統(tǒng)總體布局為兩級布局、三級應用的總體架構(gòu)方式，即建設部署省級水路路網(wǎng)運行監(jiān)測信息系統(tǒng)（水路交通監(jiān)控監(jiān)測與安全監(jiān)管平臺、航務海事電子巡航與執(zhí)法督察平臺）和地市級水路路網(wǎng)運行監(jiān)測信息系統(tǒng)（水路交通監(jiān)控監(jiān)測與安全監(jiān)管平臺、航務海事電子巡航與執(zhí)法督察平臺），區(qū)縣級航務海事機構(gòu)作為系統(tǒng)用戶，通過網(wǎng)絡訪問所在地市級平臺，根據(jù)權(quán)限使用區(qū)縣級平臺的相應功能。系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體架構(gòu)圖

2.2 系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)

根據(jù)系統(tǒng)總體架構(gòu)、建設目標和建設任務，確定河南省水路路網(wǎng)運行監(jiān)測信息系統(tǒng)的技術(shù)架構(gòu)如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)圖

3 軟件信息系統(tǒng)建設

3.1 應用系統(tǒng)建設方案

水路路網(wǎng)運行監(jiān)測信息系統(tǒng)的應用平臺、業(yè)務系統(tǒng)及各子系統(tǒng)的總體構(gòu)成如圖3所示。

圖3 應用平臺和業(yè)務系統(tǒng)構(gòu)成示意圖

3.1.1 水路交通監(jiān)控監(jiān)測與安全監(jiān)管平臺

水路交通監(jiān)控監(jiān)測與安全監(jiān)管平臺主要用戶為省航務局、地市級航務海事機構(gòu)和區(qū)縣級航務海事機構(gòu)，包括水路交通設施監(jiān)控系統(tǒng)和水路安全運行監(jiān)管系統(tǒng)，主要完成對全省范圍內(nèi)航道、庫區(qū)、港口、渡口、船閘、浮橋等水路路網(wǎng)基礎設施和全省重點船舶動態(tài)的監(jiān)控監(jiān)測，以及船閘調(diào)度、過閘收費、船舶自動報港、基建項目管理和水路運行分析查詢等功能。

3.1.1.1 水路交通設施監(jiān)控系統(tǒng)

本系統(tǒng)主要用戶為航務局監(jiān)測監(jiān)控人員和社會公眾。

水路交通設施監(jiān)控系統(tǒng)主要實現(xiàn)對全省通航水域、港口碼頭、渡口、跨河橋梁、船閘、庫區(qū)與海事監(jiān)管場所的全面監(jiān)控。

3.1.1.2 水路安全運行監(jiān)管系統(tǒng)

本系統(tǒng)主要用戶為航務局水路運行監(jiān)管人員和社會公眾。

本系統(tǒng)主要實現(xiàn)對全省通航環(huán)境和通航條件的監(jiān)測，并通過相關(guān)預警措施保障全省水路交通安全和水路路網(wǎng)暢通。

3.1.2 航務海事電子巡航與執(zhí)法督察平臺

航務海事電子巡航與執(zhí)法督察業(yè)務平臺面向航務海事水上安全監(jiān)管工作人員與執(zhí)法督察管理人員，目的是提高航務海事巡檢效率、規(guī)范執(zhí)法程序。平臺主要包括航務海事電子巡航系統(tǒng)和航務海事執(zhí)法督察系統(tǒng)。

3.1.2.1 航務海事電子巡航系統(tǒng)

航務海事電子巡航系統(tǒng)通過整合7S［GIS（地理信息系統(tǒng)）、GPS（全球定位系統(tǒng)）、BDS（北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)）、AIS（船舶自動識別系統(tǒng)）、VMS（又稱CCTV，視頻監(jiān)控系統(tǒng)）、WIS（氣象信息系統(tǒng)）、WLIS（水位信息系統(tǒng)）］采集到的數(shù)據(jù)，與船舶管理系統(tǒng)、船員管理系統(tǒng)等進行實時聯(lián)動，同時和數(shù)據(jù)中心進行數(shù)據(jù)比對與驗證，通過預警配置，為在航船舶提供航行指導，對不正常的航行狀態(tài)進行預警，及時消除事故隱患。這一系統(tǒng)主要對四類船舶（客汽渡船、危險品船、旅游客船、超載船舶）實施全程監(jiān)控，以此來實現(xiàn)船舶狀況巡查、通航秩序巡查、停泊秩序巡查、重點航區(qū)巡查、重點船舶巡查等任務目標。電子巡航系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 航務海事電子巡航系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3.1.2.2 航務海事執(zhí)法督察系統(tǒng)

該系統(tǒng)是基于上級對下級履職盡責情況的內(nèi)部督察系統(tǒng)，即建立航務海事監(jiān)管業(yè)務的遠程電子督察系統(tǒng)，使上級對下級航務海事機構(gòu)的目標任務完成情況、重點區(qū)域監(jiān)管情況、日常履職盡責情況等進行檢查督察。在省級督察中心還可以實現(xiàn)同時對一地或多地監(jiān)管場所進行工作檢查和督察，也可以在平臺間進行經(jīng)驗交流等。

3.2 應用支撐平臺建設方案

應用支撐平臺介于應用層與數(shù)據(jù)資源層之間，目的是作為支撐軟件或功能組件，統(tǒng)一支撐本工程所建設的各應用平臺與系統(tǒng)，如圖5所示。

圖5 應用支持平臺邏輯框架示意圖

3.3 數(shù)據(jù)中心建設和管理

結(jié)合航務海事業(yè)務管理的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢，信息系統(tǒng)采用省級集中的結(jié)構(gòu)方式進行航務海事數(shù)據(jù)中心建設，下級行政或管理層級單位所發(fā)生的各種信息數(shù)據(jù)和相關(guān)業(yè)務處理全部針對統(tǒng)一的數(shù)據(jù)中心進行。

省級航務海事數(shù)據(jù)中心依據(jù)數(shù)據(jù)資源庫設計方案，將部署全省核心航務海事數(shù)據(jù)資源，集中管理除實時性要求強、數(shù)據(jù)發(fā)生量大且無需實時共享的數(shù)據(jù)以外的所有航務海事相關(guān)數(shù)據(jù)，主要由基礎數(shù)據(jù)庫、業(yè)務數(shù)據(jù)庫和專題數(shù)據(jù)庫構(gòu)成。

市級數(shù)據(jù)庫側(cè)重存儲實時性要求強、數(shù)據(jù)發(fā)生量大且無需實時共享的數(shù)據(jù)，如視頻監(jiān)控、船舶動態(tài)、水上交通管理、遙測數(shù)據(jù)、感知數(shù)據(jù)等信息。這部分數(shù)據(jù)采用“本地保存、按需上傳”的存儲策略，保證信息的有效共享和網(wǎng)絡資源的合理利用。

省市兩級數(shù)據(jù)中心利用數(shù)據(jù)交換平臺實現(xiàn)數(shù)據(jù)的上傳和下發(fā)。同時，數(shù)據(jù)交換平臺通過標準接口與交通運輸部、其他省份航務海事機構(gòu)進行對接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享與交換。

在利用現(xiàn)有船檢、船員等基礎數(shù)據(jù)庫的同時，采集、整合水路路網(wǎng)基礎設施監(jiān)控監(jiān)測數(shù)據(jù)、船舶動態(tài)管理數(shù)據(jù)、水上應急搜救數(shù)據(jù)、海事執(zhí)法數(shù)據(jù)、綜合統(tǒng)計數(shù)據(jù)、公眾服務數(shù)據(jù)等，建設11個基礎數(shù)據(jù)庫、20個專題數(shù)據(jù)庫及1個視頻數(shù)據(jù)庫，共同組成航務海事數(shù)據(jù)中心。

4 視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設方案

整個監(jiān)控系統(tǒng)為四級架構(gòu)設計，架構(gòu)方式為網(wǎng)絡高清數(shù)字視頻監(jiān)控云存儲結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)整體架構(gòu)見圖6。

圖6 系統(tǒng)整體架構(gòu)拓撲圖

建設內(nèi)容主要包括覆蓋全省重點航道、主要港區(qū)碼頭、船閘與通航樞紐、跨河橋梁與浮橋、重點庫區(qū)及海事監(jiān)管場所、重要渡口的視頻監(jiān)控以及省、市、縣三級監(jiān)控管理平臺，并整合、升級現(xiàn)有視頻監(jiān)控終端，實現(xiàn)現(xiàn)有終端的聯(lián)網(wǎng)化運行。

5 終端系統(tǒng)建設方案

建設內(nèi)容主要包括覆蓋主要航道沿線的岸基AIS（船舶自動識別系統(tǒng)）基站、水文和氣象監(jiān)測設備、遙測遙控型航標、具備遠程視頻圖像傳輸功能的執(zhí)法儀以及外場可變情報板等設施。

6 網(wǎng)絡傳輸方案

終端及應用系統(tǒng)網(wǎng)絡傳輸鏈路結(jié)構(gòu)見圖7。

圖7 網(wǎng)絡傳輸鏈路結(jié)構(gòu)圖

7 結(jié)語

本文構(gòu)建了省域水路路網(wǎng)運行監(jiān)測系統(tǒng)總體框架。根據(jù)水上交通安全管理的職責，系統(tǒng)以水路交通監(jiān)控監(jiān)測與安全監(jiān)管、航務海事電子巡航與執(zhí)法督察等作為建設重點，建設了基本覆蓋全省主要航道、庫區(qū)、港口、渡口、船閘、浮橋、船舶、執(zhí)法人員的監(jiān)控監(jiān)測數(shù)據(jù)采集、傳輸、存儲和展示體系，形成省、市兩級航務海事日常業(yè)務管理監(jiān)測監(jiān)控協(xié)同作業(yè)體系，全面提升航務海事系統(tǒng)安全監(jiān)管和陽光執(zhí)法能力。