淺析“大數據”在鎮江智能航道中的應用研究

摘 要：近幾年來，大數據在各行各業開啟了更多的運用，為各行業提供了極大的便利性，也為鎮江智能航道建設提供了巨大的想象空間。主要闡述了大數據定義及特征，從中發現了大數據本質，并簡要說明了大數據與鎮江智能航道兩者之間的聯系，重點研究了大數據在鎮江智能航道上的應用，以及構建鎮江智能航道大數據分析決策平臺。

關鍵詞：大數據;智能航道;數據采集;數據分析;決策平臺

京杭大運河鎮江段是全國第一條國家級文明樣板航道，可常年通行1000噸級以下船舶，轄區內有一座口門船閘、一個內河服務區，是京杭大運河綜合交通運輸體系的重要組成部分。近年來，鎮江航道系統致力于信息化建設，已具備建設鎮江智能航道的基礎條件，到時隨著鎮江智能航道建設的有序推進，船舶交通量、水文天氣、斷面測量、航標、航道兩岸設施等采集數據的數據體量將會變為海量數據，利用數據挖掘技術從中挖掘出有用的信息，通過認真分析來揭示數據之間有意義的聯系、趨勢和模式，從而來預測船舶交通量變化、推演航道斷面變化、預測水位變化以及處理一些重難點問題，為鎮江智能航道發展工作打開新局面。

一、大數據的定義、特征及本質

（一）大數據定義

目前，雖然大數據的重要性得到了大家的一致認同，但是關于大數據的定義卻眾說紛紜。大數據[1]是一個抽象的概念，除去數據量龐大，大數據還有一些其他的特征，這些特征決定了大數據與“海量數據”和“非常大的數據”這些概念之間的不同。大數據并沒有明確的概念，我對大數據定義是：可以被現代技術及設備采集、分析和開發利用的巨量數據集、數據流和數據體，通過運用統計學、概率論的原理，去偽存真得出有用的信息經過云計算成為指導有關部門的決策依據。

（二）大數據特征

大數據[2]有五個特征（5V）：①大量（Volume），數據體量巨大，目前起始計量單位至少是PB。②多樣（Variety），廣泛的數據來源，決定了大數據形式的多樣性，比如網絡日志、文檔、圖片、音視頻、地理位置及傳感器等數據，不僅包括傳統的結構化數據，也包括半結構化、非結構化數據。③高速（Velocity），大數據的產生非常快速，主要通過互聯網傳輸，對于產生的高速數據分析需要更高的平臺設備及技術支撐。④價值（Value），價值密度低，商業價值高，這也是大數據的核心特征。⑤真實性（Veracity）：數據的質量，在巨量的數據里挖掘出有用的信息。

（三）大數據本質

與傳統的小數據比較，大數據的本質在于通過從大量不相關的各種類型的數據中，挖掘出對未來趨勢與模式預測分析有價值的數據，并通過云計算、人工智能和數據挖掘方法深層次分析，發現新的規律及新的思路，并運用于社會各個領域，達到改善人民生活水平。

二、大數據與鎮江智能航道的聯系

（一）鎮江智能航道定義

鎮江智能航道[3]（Intelligent channel）是指充分結合我市航道特點，在數字航道基礎上，利用智能傳感器、物聯網、自動控制、人工智能等技術，自動獲取航道系統要素信息，通過融合處理與深度挖掘，實現航道規劃科學化、建養智能化、管理現代化，為水路運輸高效、安全、節能提供實時、精確、便捷的航道服務。

（二）大數據與鎮江智能航道的聯系

大數據的作用是在巨量數據的基礎上，通過算法模型，獲得有用的信息，然后優化資源配置，發現問題、預測分析和未來趨勢推演。通過從船舶交通量、水文天氣、斷面測量、航標、航道兩岸設施等感知的各種類型的數據中，挖掘出對鎮江智能航道建設及管理的有價值的數據，利用大數據分析技術以及科學研究方法，提升水運服務質量，讓船舶航行更安全，推動水上運輸進入智能時代。大數據與智能是息息相關的，要想鎮江航道更智能就離不開大數據，從而，可以看出，大數據是智能航道的充分必要條件。

三、鎮江智能航道大數據應用研究

（一）開展智能養護項目，通過傳感器及電子巡檢等數據分析實現預防式養護

根據廣泛布局和多方獲取得到的航道基礎大數據，通過數據分析生成航道“體檢報告”，結合養護標準化、安全標準化，便于管理層研究決策，安檢人員例行維護，精準化排定養護計劃。

（二）完善航道兩岸設施維護預警機制，助力航道健康發展[4]

在智能航道中借助布設在航道兩岸標志標牌上的傳感器和全航段覆蓋的高清數字監控系統，實現對航道設施、船閘設施和服務區設施的自動感知和監控，從而對航道基礎大數據及交通航運信息的自動化采集，利用數據挖掘及數據分析等技術創建出數據模型進行預測，重點針對水上航道、水下航道、航道兩岸等方面的監測數據生成“體檢”報告，根據報告制定檢修計劃，實施維護項目，從而完善航道兩岸設施維護預警機制，推動航道健康發展。

（三）實時提供航道信息服務，便捷有效服務社會公眾

航道信息服務的重要特點之一就是實時性，具有實時性的航道信息服務才是有價值的。利用數據挖掘等人工智能技術，對海量的航道資源數據進行數據分析處理，挖掘數據的應用價值，從中提取出船民及社會大眾關心的信息（水位、天氣、通航狀況、航道斷面、航運配載、物資補給、船舶維保等），通過公共信息服務平臺、智能終端、信息推送、甚高頻語音和可變情報板等多種手段為船民提供實時信息，同時信息共享給航運公司、港口碼頭等單位。

（四）完善航道應急管理機制，保障航道安全

通過大數據技術對航道受控危險源點數據處理并進行分析，鎮江航道部門在第一時間獲取危險源點信息，啟動航道應急預案，指揮人員通過指揮平臺發布指令，現場人員可利用單兵系統、航政艇、航政車等手段進行應急處置，并將現場實時情況反饋回指揮中心供領異判斷和決策，從而作出合理的決策。

四、構建鎮江智能航道大數據分析決策平臺

大數據采集是大數據分析的入口，所以是相當重要的一個環節。而數據的類型也是復雜多樣的，包括結構化數據、半結構化數據、非結構化數據。結構化最常見，就是具有模式的數據，非結構化數據是數據結構不規則或不完整，沒有預定義的數據模型，包括所有格式的文本、圖片、XML、HTML、各類報表、圖像和視頻信息等。過去航道人員通過水尺進行測量水文數據，具有不準確性;航道斷面通過船艇拖帶鏈索巡回航行、測深桿測深來了解水下情況，這種方式效率低、精度不高、現場作業風險較大;船舶交通量依靠大量人工去點船進行統計，勞動量大又容易出現錯誤;而航道通航狀況需要結合水文數據、航道斷面數據，以及船舶交通量情況來設置;從而需要構建航道大數據分析平臺。[5-6]

（一）建立航道數據采集系統，為航道大數據分析提供海量數據基礎

建設鎮江智能航道離不開大數據的分析，首先要建立數據采集系統，提高數據的采集能力，通過激光開度儀、PLC控制系統等手段獲取水文數據;采用多波束測深儀系統與軟式掃床對航道進行掃測斷面收集數據;利用激光器掃描獲取船舶三維輪廓空間數字特征量、視頻抓拍等技術手段統計船舶交通量數據;通過航標遙測遙控系統收集大量的航標數據。同步組建大數據中心機房，運用通訊交互，智能分析，智能控制，人性化的展現方式來實現對數據的實時監控、存儲及輸出等功能，為航道大數據分析提供海量數據基礎。

（二）建立航道大數據分析決策平臺，提升為民服務能力和提高航道管理效率

智能航道中的大數據分析決策平臺應由數據分析與決策支持、能效管理、數據庫管理、生成報表四大部分組成。數據分析與決策支持是對數據采集系統的航道數據進行抽取、挖掘和處理，以各種圖表方式展現航道運行狀況、維護狀況和船閘各種統計數據;能效管理是根據船閘通過能力分析，提出優化建議，適時調整運調方案，提升通航效率;根據設施設備工作狀態，及時升級更換，在確保航道管理的基礎上降低運維成本;數據庫管理是直接管理基礎信息數據庫、預案庫、工作網絡數據庫、救援隊伍數據庫、應急資源數據庫、法規庫、案例庫、事件信息數據庫、模型庫、知識庫和文檔庫等;生成報表是可以自動生成航道相關數據報表或定制上級單位需要的數據，為鎮江水運發展提供數據支撐。通過大數據分析決策平臺為航道管理人員提供高效、便捷的分析決策和綜合應用管理工具，對整個鎮江航道暢通、船閘運行調度管理實施全程監管，實時掌握查詢航道基礎設施、全線船閘管理運行調度、船舶航運等情況，提升了為民服務能力和提高了航道管理效率。

五、展望

以上幾方面都是談到大數據在鎮江智能航道中的應用研究和怎么構建大數據分析決策平臺，顯然，大數據在智能航道上的應用研究遠不止以上幾方面，大數據已經涉及到生活的各個領域，對于大數據的研究涉及的領域也很廣。當前國家正在逐步推進大運河文化帶建設，鎮江交通航道部門盡快完成鎮江智能航道建設體系并分布實施，讓大數據成為鎮江航道發展的引擎。本文通過對大數據的綜述，淺析大數據的特征、大數據本質以及鎮江智能航道大數據應用研究和如何構建鎮江智能航道大數據分析決策平臺，對鎮江智能航道的建設提供了一項解決和參考方法。

參考文獻：

[1]涂新莉，劉波，林偉偉.大數據研究綜述[J].計算機研究綜述，2014，31（6）：1612-1616，1623.

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[3]宋珊珊.新時期智能航道科技工作思路[J].中國水運，2016，37（12）：37-39.

[4]呂永祥，何樂，陳琳，等.長江數字航道和智能航道的分析與思考[J].交通科技，2013，（2）：161-164.

[5]陳言一.大數據之數據收集[J].銀庫研究，2013（11）.

[6]劉懷漢，李學祥，楊品福，等.長江智能航道關鍵技術體系研究[J].水運工程，2014，（12）：6-9.

作者簡介：朱訓松（1983-），男，碩士，工程師，研究方向：航道管理信息化。