遠程遙控遙測技術在貴梧航道航標管理中的應用

劉臨雄

摘要：西江航運干線貴港至梧州Ⅱ級航道工程的航標遠程遙控遙測信息化管理系統從2009年建成投入運行以來，對提高航標的維護質量起到了重要的作用。文章通過總結在遠程航標遙控遙測技術推廣應用方面取得的工作經驗，分析存在的問題，提出改進的技術措施，為航道建設管理提供借鑒。

關鍵詞：遙控遙測;技術;航標管理;應用

中圖分類號：U644.8 文獻標識碼：A DOl：10.13282/j.cnki.wccst.2019.07.053

文章編號：1673-4874（2019）07-0181-03

0引言

近年來，西江航運干線水路運輸快速發展，水運貨運量多年連續攀升，從2013年開始，通過長洲水利樞紐斷面的核載量已經超過1億t，2017年達到1.56億t，西江航運干線已經成為名副其實的黃金水道，其航運安全的重要性不可忽視。航標是船舶航行的眼睛，航標維護管理質量與船舶安全航行密切相關。長期以來，航道部門實行人工定期巡航進行現場檢查的方式對航標進行維護管理，不僅需要投入大量的人力物力，而且一旦航標發生失常情況很難及時恢復。因此，提高航標維護質量是航道部門亟需解決的問題。積極推廣應用航標遠程遙控遙測信息化技術，利用科技手段及時發現航標失常情況并進行恢復，對于提高航標維護質量起到了關鍵作用。

1航標遙控遙測系統建設及運行情況

西江航運干線貴港至梧州航道航標遙控遙測系統主要由航標（RTU）終端、GPRS無線電通訊網絡、服務器和綜合監控平臺（GIS）四部分組成。

（1）航標（RTU）終端。貴梧航道共建設航標372座，其中示位標134座，側面標134座，橋涵標8座，橋柱燈96座。航標（RTU）終端安裝在每一座航標上，自動采集航標GPs定位信息、燈質和光照度、太陽能電池及蓄電池的電流電壓等信息，并經過處理、存儲、上傳相關信息。

（2）GPRS無線電通訊網絡。目前主要利用全球移動通信技術（GPRS/G9v1）作為信息傳輸通道，將航標終端收集的信息以短信息的方式上傳到綜合監控平臺。為了保證航標的定位精度，西江航運干線貴港至梧州段航道建成有貴港、桂平、平南、藤縣、梧州5個全球衛星定位系統（GPs）差分基站，基本滿足航標遙控遙測系統水上浮標定位的差分要求。

（3）服務器。包括監測服務器和數據庫服務器。監測服務器的主要功能是數據接收、發送;數據包分析、過濾、容錯;數據控制、調度、故障報警等功能。數據庫服務器的主要功能是存儲和管理電子航道圖數據、RTU采集的航標位置、太陽能電池和蓄電池的電流及電壓數據、航標燈工作電流電壓數據等。

（4）綜合監控平臺（GIS）。主要功能是接收服務器發來的數據并在計算機上顯示出來，實現了對航標的工作電壓電流、航標燈位置、航標燈工作狀態的遠程查詢、控制和各報警門限設置。

2基本原理

航標遠程遙控遙測系統是集現代網絡技術、電子航道圖技術、全球衛星定位系統（GPS）技術、通訊技術和數據處理技術于一體的航標信息維護管理綜合系統。其基本原理是利用數字航標終端設備（RTU）采集航標相關信息，包括航標主電池的工作電壓、太陽能板的充電電流、發光源的燈絲電流、側面浮標的位置等信息，通過通訊網絡傳輸系統將信息傳輸到信息監控中心;信息監控中心通過對信息的收集、處理、存儲，在綜合監控平臺（GIS）上顯示航標相關信息;航道局、航道分局及航道站監控人員可以實時獲得航標工作狀態、電源系統和航標地理信息，實現對航標工作狀態的遠程監控。

3運行情況

西江航運干線貴港至梧州段Ⅱ航道建成開通以后，航標遠程遙控遙測系統開始投入運行，作為航道航標維護工作的重要技術手段，各項工作有序進行。

（1）日常的運行管理。航標遙控遙測系統由航道局信息中心、各航道分局和各航道站同時使用。各分局和航道站可利用計算機查詢轄區內各航標的實時工作狀態和航標的相關數據，包括航標的位置信息、燈器工作情況、蓄電池和太陽能電池的電流電壓等信息，實現提前預警和實時報警，為基層各航道站開展航標維護管理提供技術幫助。航道局信息監控中心通過綜合監控平臺，可實現對航標的遠程監測和遙控，實時查詢航標的工作狀況、相關數據，實現管理權限設置，并對報警信息進行統計分析，為航標的科學化管理提供技術支撐。

（2）系統和軟件維護。科技信息科定期對航標遙控遙測系統的軟件、硬件進行維護，為信息監控中心的日常運行提供技術保障，負責基層監控技術人員的業務培訓，提高監控人員的操作技能。

（3）管理制度的建立和完善。為了規范管理，上級主管部門組織工程技術人員認真研究，制訂了相關管理制度，在2011年底出臺了《廣西壯族自治區航標遙控遙測工作管理規定（試行）》，為加強航標的維護管理、規范航標遙控遙測工作提供了制度保障。

4工作成效

（1）提高了航標管理的科學化水平。航標遠程遙控遙測技術的推廣應用，改變了傳統的航標維護管理模式，將人工巡航現場檢測變為遠程遙測監控，工作方式從過去的被動檢測轉變為如今的主動防護，提高了航標管理科學化水平。

（2）提高了航標的維護質量。通過使用航標遙控遙測系統遠程監控，使工作人員對航標管理進行實時監控，能及時發現、處置失常航標，縮短航標失常時間，保障航標經常處于正常的工作狀態，有效提高航標維護正常率，為西江航運的快速發展提供了良好的航道條件。

（3）提高了航標導航的安全可靠性。航標設置在水面上，容易受各種天氣的影響。特別是在洪水、大霧、臺風等各種惡劣環境和天氣條件下，助航標志比較容易出現失常情況，而通過系統的實時遠程監控，可以實時掌握標志的運行狀態，發現異常情況能及時響應，并采取相應的處理措施及時恢復航標功能。

（4）降低一線工作人員的勞動強度和維護成本。借助航標遠程遙控遙測系統的功能，實現對航標的遠程監控，減少了巡航次數，巡航周期由過去的每天巡航1次變為現在的每周巡航1次，大大減少了工作人員因檢測航標需要頻繁攀爬上幾米甚至十幾米高的示位標進行高空作業的次數。由于巡航次數減少，燃油消耗也減少了1/2以上，不僅減輕了一線工人的勞動強度，而且減少了燃油消耗，減輕了船機設備的損耗，降低了二氧化碳的排放。

5存在的問題及原因分析

（1）航標終端（RTU）功能存在不足和短板。由于終端（RTU）安裝在航標上，航標特別是側面標長期拋設在水面上，導致終端（RTU）的工作環境惡劣，其容易受天氣變化影響，且因溫度高濕度大、晝夜溫差變化大，會影響其功能的正常發揮。由于終端設計缺陷等方面因素的影響，航標終端（RTU）遙測信息傳輸不穩定，會出現偽報警現象，如航標終端（RTU）超時報警、航標船漂移偽報警等。

（2）通訊網絡不暢通制約功能的發揮。通訊網絡是實現航標遙控遙測的重要環節。但是，根據目前測試判斷，無論是聯通還是移動的GPRS/GSM移動信號，均存在盲區或不穩定區域。由于通訊網絡的不暢，不僅遙測數據無法及時傳輸送回服務器，而且也會造成指令機數據堵塞從而死機，這在一定程度上制約了功能的發揮。

（3）系統平臺穩定性有待提高。在日常運行過程中發現系統在設計和應用過程中還存在一些問題，主要包括：服務器容易死機、指令與數據擁堵、監控平臺刷新不及時等。

6完善航標遠程遙控遙測系統的設想

6.1建立多功能航標智能系統

拓展感知范圍，提高感知精度。在航標終端配置相應功能的傳感探測器，如：航標電器參數檢測子系統、航標位置檢測子系統、航標碰撞檢測子系統、水流與水深檢測子系統、風向與風速檢測子系統、能見度檢測子系統、通信子系統等7個子系統。

6.2構建強有力的無線傳輸網絡（見圖1）

6.3重建主機系統

為充分利用計算資源，信息監控中心的主機系統可采用虛擬技術。計算虛擬化就是在虛擬系統和底層硬件之間抽象出CPU和內存等，以供虛擬機使用。計算虛擬化技術需要模擬出一套操作系統的運行環境，它們相互獨立、互不影響。計算虛擬化可以將主機單個物理核虛擬出多個vcpu，這些vcpu本質上就是運行的進程。內存相似的，把物理機上面內存進行邏輯劃分，劃分出多個段，供不同的虛擬機使用，使每個虛擬機看到的都是自己獨立的一個內存。當通過底層的虛擬化技術將底層計算資源抽象過后，就可以在數據中心層面形成一個統一的計算資源池，這就是云平臺的計算資源池。當池化完成以后，用戶申請使用計算資源時就可以從池中取出一部分資源供用戶使用;當用戶退訂資源后，這部分資源又回到池中，供其他用戶使用。

6.4重建存儲系統

服務器自帶的硬盤存儲空間畢竟有限，信息監控中心的存儲系統主要還是依靠網絡存儲提供。考慮到貴梧航道業務數據包括數據庫形式的結構化數據和圖像數據及文件等非結構化數據，所以網絡存儲系統采用結構化存儲系統和非結構化存儲系統。結構化存儲系統主要保存結構化數據庫數據，對存儲的性能要求較高（低時延、高lOPS、采用高性能SAS硬盤），可采用高性能FC存儲。圖片、影像、文本等格式的文件屬于非結構化的數據，這種數據相比一般的數據庫文件（結構化數據），在對存儲的要求上有很大的不同，可采用IP存儲。

6.5重建安全系統

依據《網絡安全法》及國家等級保護相關標準要求，需要在業務系統建設過程中同步進行安全系統建設，以保障系統安全、穩定運行。根據業務系統的使用和服務對象，智慧航道應用系統應按照保密二級標準進行設計建設。在技術層面從物理安全、網絡安全、主機安全、應用安全、數據安全五個層面進行設計;在管理層面從安全策略及總綱、安全組織機構、人員安全管理、系統建設管理、系統運營管理五個層面進行設計、建設。

7結語

航標遠程遙控遙測技術自2008年被引進推廣到貴梧航道航標維護管理工作中，實現了航標管理信息化，極大提高了航標管理的技術水平，填補了廣西的空白。實踐證明，實現水路交通現代化，需要加快信息化、智能化建設，廣西的水路交通信息化建設仍需要不斷完善。