北斗高精度定位技術(shù)在船舶運輸和安全監(jiān)控管理中的應(yīng)用研究

潘旗艷

【摘 要】文章以智能水運為研究方向，以廣西區(qū)域港口、西江流域船舶及危險品船舶為應(yīng)用對象，以“互聯(lián)網(wǎng)+北斗高精度定位技術(shù)”為研究突破口，通過分析北斗衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)、互聯(lián)網(wǎng)及水運運輸業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，提出實現(xiàn)智能化船舶運輸和安全監(jiān)控管理的解決方案，推動“北斗+水運”“互聯(lián)網(wǎng)+水運”的發(fā)展應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】北斗高精度；“互聯(lián)網(wǎng)+”；船舶運輸；安全監(jiān)控

【中圖分類號】U698 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2018）02-0092-03

0 引言

智能化技術(shù)的應(yīng)用是我國傳統(tǒng)行業(yè)轉(zhuǎn)型的重要實現(xiàn)手段，其中以中國北斗衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)（BeiDou Navigation Satellite System，BDS）與“互聯(lián)網(wǎng)+”為主的技術(shù)手段更是成為目前傳統(tǒng)行業(yè)實現(xiàn)智能轉(zhuǎn)型的重要實現(xiàn)措施。在此基礎(chǔ)上，以水運業(yè)為主的交通運輸行業(yè)對實現(xiàn)智慧交通的需求日益變大，如何實現(xiàn)運輸智能管理和安全智能監(jiān)控管理成為交通運輸業(yè)當下需解決的重點問題。

在此背景下，本文以智能水運為研究方向，以廣西區(qū)域港口、西江流域船舶及危險品船舶為應(yīng)用研究對象，以北斗高精度定位技術(shù)和“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)為關(guān)鍵技術(shù)，以解決船舶運輸和安全監(jiān)控問題、提高港航監(jiān)管效率及預防水上客貨運交通事故為主要目的，圍繞實現(xiàn)智能化船舶流域運輸監(jiān)控管理、危險品船舶安全預警管理和渡口安全監(jiān)控管理展開研究。

1 現(xiàn)狀分析

1.1 北斗衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

我國自行研制的“北斗衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)”在森林防火、水利防汛、交通運輸?shù)让裼?、軍用領(lǐng)域產(chǎn)生了顯著的社會效益[1]，并在我國的水文監(jiān)測、地質(zhì)勘探、氣象預測、海洋觀測、災(zāi)害情報、救援調(diào)度、生產(chǎn)安全監(jiān)測、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)墑情監(jiān)測、危險品儲存及運輸監(jiān)控等方面都發(fā)揮了重要的作用[2]。

由此可知，北斗衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)逐漸融入民眾的生活中，在各個傳統(tǒng)行業(yè)的發(fā)展不斷被創(chuàng)新應(yīng)用，逐漸形成“北斗+傳統(tǒng)行業(yè)”的應(yīng)用發(fā)展模式。

1.2 互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀

中國互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展至今從最初的門戶、游戲、搜索的時代，到人們深度應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)進行信息的獲取、發(fā)布、互動，中國企業(yè)逐漸演變成通用型互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用企業(yè)[3]。目前，中國的互聯(lián)網(wǎng)進入“互聯(lián)網(wǎng)+”時代，以移動互聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用為基礎(chǔ)，互聯(lián)網(wǎng)進入商業(yè)生態(tài)的系統(tǒng)中[4]，形成“互聯(lián)網(wǎng)+”傳統(tǒng)行業(yè)模式，并在水運、農(nóng)業(yè)、工業(yè)、金融、交通、旅游等領(lǐng)域展開應(yīng)用，逐漸實現(xiàn)傳統(tǒng)行業(yè)向智慧行業(yè)的創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展。

1.3 水運業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

船舶運輸是水運業(yè)從開始至今最主要的交通運輸方式，其水運運輸?shù)陌l(fā)展主要圍繞客運、貨源、船舶、港口、航道等方面展開。

中國水運經(jīng)歷了600年前的輝煌、明清的衰落、新中國成立后的復興、改革開放以來的壯大等階段，形成其曲折向上的發(fā)展軌跡[5]。目前，水運業(yè)發(fā)展面臨智能化技術(shù)體系改革的挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)的運輸管理方式已經(jīng)無法滿足當下水路運輸?shù)闹悄芑枨?，水路運輸未來的發(fā)展方向?qū)@船舶智能化、航道智能化、港口智能化、海事監(jiān)管智能化展開[6]。

2 北斗高精度定位技術(shù)在船舶運輸和安全監(jiān)控管理的應(yīng)用研究

2.1 研究思路

本文圍繞“互聯(lián)網(wǎng)+北斗高精度定位技術(shù)”聯(lián)合視頻監(jiān)控技術(shù)、GIS（Geographic Information System，地理信息系統(tǒng)）等關(guān)鍵技術(shù)的集成應(yīng)用展開研究，其目的是構(gòu)建一個適用于船舶運輸和安全監(jiān)控管理的平臺，并通過軟硬件結(jié)合的方式實現(xiàn)北斗高精度定位技術(shù)在船舶流域運輸監(jiān)控管理、危險品船舶安全預警管理和渡口安全監(jiān)控管理上的應(yīng)用。初步的平臺建設(shè)架構(gòu)圖如圖1所示。

平臺的建設(shè)思路如下。

（1）平臺主要面向廣西港航運輸相關(guān)管理部門提供服務(wù)，滿足相關(guān)管理部門對西江流域船舶的運輸監(jiān)控和安全管理的綜合性需求。

（2）通過研究構(gòu)建大數(shù)據(jù)服務(wù)體系，接入管理部門數(shù)據(jù)，完成跨區(qū)域、跨部門、跨政企、跨業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)之間的互聯(lián)互通。

（3）平臺在滿足使用人員對管理智能化的需求的基礎(chǔ)上展開建設(shè)，依托具備亞米級定位的高精度船載北斗終端完成船舶的精準位置定位，聯(lián)合攝像機和多傳感器設(shè)備共同應(yīng)用完成對西江流域船舶、危險品船舶和渡口的安全監(jiān)控管理研究。

2.2 北斗高精度定位與船舶流域運輸監(jiān)控管理

船舶流域監(jiān)控管理由港航相關(guān)管理部門通過監(jiān)控中心和監(jiān)控管理平臺對西江流域船舶進行監(jiān)控管理（如圖2所示）。

以監(jiān)控平臺為軟件支撐，以船載北斗終端為硬件支撐，以GIS電子地圖為信息顯示支撐，構(gòu)建無線自組網(wǎng)絡(luò)，形成監(jiān)控專網(wǎng)，對航道、港口等各監(jiān)控點布置視頻監(jiān)控節(jié)點，實現(xiàn)對船舶流域的運輸監(jiān)控管理。

（1）聯(lián)合攝像機、高精度船載北斗終端、傳感器設(shè)備完成船舶航運過程中的精準數(shù)據(jù)采集，采用3G/4G/WIFI等傳輸網(wǎng)絡(luò)完成數(shù)據(jù)傳輸。

（2）采集的船舶分布情況、航行情況、船舶位置信息、運輸路線等數(shù)據(jù)信息在GIS電子地圖上精準展示。

（3）管理人員通過點擊平臺系統(tǒng)上的GIS電子地圖，將直觀地顯示出某個區(qū)域的船舶的位置信息及航行情況，便于管理人員及時發(fā)現(xiàn)船舶是否行駛正常，如偏離既定軌跡，將由平臺自動響應(yīng)向船舶駕駛員傳遞提醒信息。

2.3 北斗高精度定位與危險品船舶安全預警管理

研究所有入網(wǎng)危險品運輸船舶的安全監(jiān)控管理。

（1）船舶安裝重力傳感器，對油的重量進行實時監(jiān)測，配合液面增減感應(yīng)裝置對船舶漏油、危險品泄露等情況進行實時感應(yīng)。

（2）船舶、主干航道和危險品碼頭安裝視頻監(jiān)控設(shè)備，實現(xiàn)對危險品船舶運輸、裝卸作業(yè)等流程納入全程監(jiān)控范圍。

（3）通過高精度船載北斗終端、多傳感器設(shè)備和攝像頭視頻設(shè)備對危險品船舶的位置、外部環(huán)境和內(nèi)部環(huán)境數(shù)據(jù)、船長/船員行為數(shù)據(jù)、運輸貨物狀態(tài)數(shù)據(jù)和危險信號進行數(shù)據(jù)采集，根據(jù)監(jiān)控的數(shù)據(jù)指標分析判斷危險信號、安全隱患等，預先進行船舶運輸風險的提前預警。

（4）預警數(shù)據(jù)通過3G/4G/WIFI等數(shù)據(jù)傳輸方式傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，其平臺接收預警信息做出應(yīng)急響應(yīng)，并根據(jù)前端的高精度船載北斗終端采集到的危險品船舶的精確位置進行應(yīng)急路線規(guī)劃。

2.4 北斗高精度定位與渡口安全監(jiān)控管理

構(gòu)建渡口視頻安全監(jiān)控系統(tǒng)，聯(lián)合視頻設(shè)備共同完成渡口和客渡船的安全監(jiān)控管理。

（1）以移動性監(jiān)控模式為接入點，安裝攝像頭在渡口碼頭指定區(qū)域，并將視頻服務(wù)器和攝像機安裝在船舶上，聯(lián)合渡口視頻安全監(jiān)控系統(tǒng)的前端視頻采集子系統(tǒng)和監(jiān)控中心共同完成對廣西渡口碼頭的運作情況、渡船航行軌跡、渡船傾斜角及客渡安全管理的實時視頻監(jiān)控。

（2）采用視頻監(jiān)控和北斗高精度定位融合應(yīng)用實時監(jiān)控和精準定位船舶所處地理位置，通過無線視頻傳輸技術(shù)傳輸所有的監(jiān)控數(shù)據(jù)和視頻畫面回到監(jiān)控中心的管理平臺上，監(jiān)控中心通過現(xiàn)場船載無線視頻及時觀看到現(xiàn)場的真實情況，實現(xiàn)實時監(jiān)控。

3 效益分析

北斗高精度定位技術(shù)在水運業(yè)的研究應(yīng)用將有效地推動以廣西為示范區(qū)域的“北斗+水運業(yè)”的發(fā)展，未來將逐步帶動全國北斗行業(yè)的發(fā)展。

（1）提高管理部門監(jiān)管效率。研究成果的應(yīng)用有效地打破了傳統(tǒng)的船舶監(jiān)管模式，增強港航管理部門對航運市場、渡口、船舶等的管理，提高港航管理部門的監(jiān)管效率和企業(yè)的管理水平。

（2）節(jié)省成本投入。采用視頻監(jiān)控和北斗高精度定位融合應(yīng)用，實現(xiàn)渡口、船舶運輸?shù)膶崟r監(jiān)控，減少管理人員下現(xiàn)場的管理次數(shù)，減少人力資源和時間的投入，節(jié)省人工開支、交通和差旅費用。

（3）降低事故率。北斗高精度定位技術(shù)在船舶運輸管理中的應(yīng)用為對危險品船舶的航行情況進行精確定位和追蹤，為運輸過程中存在的漏油、火災(zāi)、危險品泄露等潛在危險提供智能監(jiān)控和預警手段，有助于減少水上危險品船舶運輸可能產(chǎn)生的泄露、爆炸、污染、火災(zāi)等事故。

4 結(jié)論

綜上所述，北斗高精度定位技術(shù)及其系列研究成果在水運行業(yè)的研究應(yīng)用為港航相關(guān)管理部門提供了智能化的監(jiān)控管理手段，有效地推動了北斗產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。未來將以“互聯(lián)網(wǎng)+北斗高精度定位技術(shù)”的融合應(yīng)用技術(shù)為主流，全面帶動傳統(tǒng)行業(yè)的智能化發(fā)展。

參 考 文 獻

[1]唐金元，于潞，王思臣.北斗衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀分析[J].全球定位系統(tǒng)，2008（2）：26-30.

[2]李源，錢向陽，李紹雄.北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)在與前景[J].通訊世界，2016（14）：217-218.

[3]胡曉萌，黃宣樺.“互聯(lián)網(wǎng)+”發(fā)展狀態(tài)的倫理反思[J].長沙大學學報，2016（3）：82-85.

[4]胡曉萌，黃宣樺.“互聯(lián)網(wǎng)+”發(fā)展狀態(tài)的倫理反思[J].長沙大學學報，2016（3）：82-85.

[5]王明志.中國水運發(fā)展前景與政策調(diào)整方向[J].水運管理，2011（1）：1-3.

[6]崔麗媛.水運：向智能時代邁進[J].交通建設(shè)與管理，2014（23）：46-47.