一套基于信息采集和分析的通航管理平臺的設計與研究

李大卓 盧曉煒

摘 要：為確保航道的暢通和航行安全，基于實時的信息采集與數據交換的技術，本文提出一套通航管理平臺，其通過靈活接口設計的軟件，主要實現對航道管理業務所要求的外部多種數據的接入與關聯展現，以及軟件功能、數據的外部集成和調用服務，該平臺可應用于通航船舶和航道數據信息的分析、預計和決策支撐。

關鍵詞：信息采集;通航管理;決策支撐;平臺設計

中圖分類號：U665.2? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2019）03-0038-03

當今社會已經全面進入信息時代，信息技術和通信技術迅速而全面地滲入到我們的日常工作和生活之中，也在快速而深刻的改變著全球政治、經濟格局。交通運輸部為貫徹國家信息化發展戰略，相繼印發并大力推進“互聯網+”便捷交通促進智能交通發展的實施方案、《推進智慧交通發展行動計劃（2017—2020年）》。同時《交通運輸“十三五”發展規劃》進一步強調將繼續大力推進信息化建設，努力提高交通運輸科技信息化水平。目前，隨著我國航運工程迅猛發展，航道信息化搶抓戰略機遇，經歷了一個快速發展階段，為提升航道通航管理與服務水平注入了強勁動力，發揮了重要作用。

本文所設計的通航管理平臺是整體基于靈活接口設計的軟件，主要實現對航道管理業務所要求的外部多種數據的接入與關聯展現，以及軟件功能、數據的外部集成和調用服務。實現通航船舶和航道數據信息的分析、預計和決策支撐。

1 平臺總體設計

本文設計的通航管理平臺通過實時的數據采集與交換為綜合分析提供了調度的信息情報支持。而平臺最主要是通過信息化手段確保航道的暢通和航行安全是。同時，通航管理平臺綜合分析最核心的要求是綜合，即綜合各種實時、準實時信息資源，如航道交通量信息、航道水位信息、航道周邊的天氣信息、航道船舶密度、在航船舶位置信息、航船舶軌跡信息等，通過實時分析、預警、指揮確保航道的正常通行和船舶航行安全。通航管理平臺總體功能圖如圖1。

通航管理平臺系統的功能模塊主要包括：

（1）GIS基礎功能：完成GIS基本操作、測量、圖層上的編輯、標繪，自定義區域、定位便箋和圖層管理等功能。

（2）搜索功能：搜索功能包括了船舶搜索、港口搜索、基于位置的搜索和航標搜索等功能。

（3）AIS服務功能：提供實時AIS定位、實時AIS過濾、無時間限制的單船或多船軌跡查詢、軌跡回放、區域歷史回放和實時和歷史交通流量、船舶密度等統計分析功能。

（4）氣象服務功能：提供風場、流場、天氣預報、衛星云圖等多種氣象服務。

（5）輔助功能：主要包括船舶檔案、港口名錄、港口船舶動態、船舶計劃、公告及滯留信息顯示查詢等功能。

（6）監管功能：面向監管提供旅游船艇管理、施工船舶管理、搜救力量管理、溢油應急力量管理等功能，同時提供靈活的船隊管理和事件預警體系，實現智能化、自動化的監管目標。

（7）系統管理功能：通過用戶管理和角色權限管理實現系統的權限分級和靈活配置，通過運行監控服務實現系統運行狀態的自動監控，實現7*24無人值守服務;同時為系統用戶提供豐富的使用設置，提升用戶體驗。

2 分系統設計

本文所設計平臺的子系統主要包括船舶監控、重點區域監控、船舶分組管理、軌跡回放、AIS信息播發、視頻監控、航道信息圖和統計分析等功能模塊。其功能架構圖如圖2所示。

2.1船舶監控

船舶監控實現所有船舶在電子航道信息圖上的統一展示，并且實現選擇展示功能，用戶可以根據自身需求，使得電子地圖平臺只顯示指定類型的所有船舶。

船舶監控實現的主要功能包括AIS信息顯示、船舶的統一展示、船舶的選擇展示和目的船舶的詳情展示。其總體架構圖如下圖3所示。

2.2重點區域監控

主要是對指定的重點區域內駛入或駛出的船舶進行監控，并且向管理者發送報警信息;重點區域監控主要功能分為重點區域管理、報警規則管理和報警信息管理。其功能架構圖如下圖4所示。

圖4? 重點區域監控總體架構

2.3 船舶分組管理

船舶分組管理主要是將需要監控的船舶進行組隊，并對其進行實時監控和集中管理。船舶分組管理可以對船舶分組內的船舶進行開始跟蹤，顯示其監控信息并且能對監控信息進行處理;系統自動將每個用戶管理的船隊突出顯示在任意比例尺電子地圖上。

2.4軌跡回放

軌跡回放主要是用于顯示船舶在指定歷史時間段內的AIS和VTS位置軌跡回放。軌跡回放包括指定船舶的軌跡回放和指定區域內的船舶軌跡回放兩部分。其功能架構圖如下圖6所示。

2.5 AIS信息播發

AIS信息播發主要是將水文信息進行廣播和短信息發送給指定船舶;AIS信息播發分為信息播發和短消息發送兩個功能模塊，其功能架構圖如下圖7所示。

信息播發主要是將水文氣象信息和潮位信息發播出去，尤其是惡劣天氣的時候，能夠起到水文預警的功能，具體播發的方式主要分為：默認轄區，所有船臺，指定區域，指定船只。

2.6 視頻監控

視頻監控主要是將岸基、船載、無人機視頻信息接入到系統，并且在航道信息圖上顯示各個視頻采集站點的位置。視頻監控主要功能包括CCTV視頻采集管理、CCTV視頻檔案管理、CCTV視頻與AIS聯動跟蹤監控，其功能架構圖如下所示：

2.7 航道信息圖

（1）航道信息圖管理。航道信息圖管理包括電子地圖圖幅管理和電子地圖更新管理，加強管理人員對電子地圖的掌控能力，保證電子地圖的有效性。

（2）地圖漫游。地圖漫游主要是讓用戶可以對電子地圖拖動等操作，查看不同位置和不同地圖比例的電子地圖。包括拖動漫游、中心點漫游、全域漫游等功能。

（3）區域定位。區域定位主要是通過輸入坐標定位指定的區域，同時在地圖上顯示出來，包括區域查詢和地圖顯示兩個功能。

（4）圖層控制。圖層控制主要是對地圖上的各個圖層進行疊加顯示控制，圖層的顯示可按照需求設置，包括單一圖層控制和多個圖層控制。

2.8 統計分析

（1）AIS密度統計。當地圖縮放級別較低時，按照固定分辨率將地圖可視范圍劃分為若干個矩形的統計區塊，在統計區域內直接以數字方式顯示實時AIS船舶數量統計。實時船舶數量越多、交通越密集的統計區塊，在地圖上顯示的背景顏色越深。這樣的方式，便于用戶實時掌握船舶交通流量。效果圖如下圖9所示。

點擊統計區塊，則可逐級放大地圖，并重新根據當前地圖范圍劃分統計區域，地圖級別越高，統計范圍越精確。

（2）區域交通流分析。查看區域內，任意一個歷史時刻的船舶列表、船舶流量趨勢分析以及船舶的分布情況。

（3）進出港統計分析。自動統計港口當前預計到港、錨泊、系泊和離港船舶的數量，并可查看詳細的船舶列表。通過點擊船舶列表項，則可在地圖上定位當前船舶的實時位置，查看船舶實時動態和詳細信息。

（4）統計報告生成。根據用戶選擇的事件范圍對指定船舶的歷史航行動態進行分析，實現船舶歷史掛靠港口（port call）的自動計算，同時以航行時間、航行速度與距離為口徑，分別進行統計與分析。這些統計在航運合同糾紛中應用廣泛。

3 結語

隨著科技和經濟的發展，信息化對航道和現代物流業的推動效果越發明顯，信息技術已經成為現代航道發展的重要技術支撐。通過航道信息化建設，將整合航道資源、優化管理流程、提高航道管理效率;促進航道管理現代化，使航道管理的能力得到提高;保障航道安全生產;同時也是實施動態管理、提高航道保障能力的現實要求。