航道管理數字航道技術應用

魏向前

(江西省贛北航道事務中心，江西九江332005)

0 引言

數字航道技術的應用對提高航道管理工作的質量有著很重要的幫助，因此在數字航道技術應用環節，要了解航道管理的目標要求，合理做好數字航道技術應用方案的優化，確保技術的價值能夠發揮出來。

1 數字航道技術

數字航道技術是現代社會發展之下的產物，以數據處理技術為基礎，發揮出現代網絡技術的優勢，建設航道運行管理的相關設施，轉變傳統管理模式，以保證航道管理工作智能化、標準化以及規范化。數字化航道管理包含水位速度、橋梁結構凈空、航道尺寸、水流動速度、船舶航行、交通管理等，這些信息量是巨大的，包含歷史數據資料信息，同時還有自動采集的信息，對于各項數據分析和處理，以滿足水運航道管理和控制。由此可見，合理的開發和應用現代化信息技術，保證航道管理以數字化形式運行，傳統管理模式逐步實現自動化、智能化的轉變，提高管理效果。

2 技術必要性分析

由于延時管控，會給航道管理工作開展造成一定的影響，加之現有的管理體系還不夠完善，導致管理難的問題頻頻出現。這與我國的發展規劃有著很大的差異，難以符合經濟發展的需要，與建設環境節約型、資源共享性社會的目標不符。同時，航道管理也受到很大的影響，由于管理手段不到位，管理水平難以提升，不能對航道發展變化了解不夠深入，只是工作人員通過經驗開展工作，航道管理水平比較低。此外，在航道項目開發建設中，資金供應不足或者管理部門的重視度不足，沒有把航道管理納入數字化管理中，數字化基礎設施建設不到位，航道管理質量水平比較低，標準化程度也比較差，船舶數據單一，整體創新融合性不足，信息化發展水平低，覆蓋面狹窄[1]。在信息數據的處理與分析中，管理人員仍采用單一的圖紙信息處理方式，對航道相關工程的通航設施以及航道的運行情況不能夠全面的進行了解，沒有能夠及時的掌握相關的信息參數；人工監控、數據輸入以及查詢方面的數字化建設比較差，工作效率和水平難以提升。通過數字化航道技術的建設和應用，全面提升航道建設和管理的水平，促進航道運行管理水平的提高，為現代社會的發展起到積極的作用。

3 我國航道管理存在的問題

3.1 船型復雜，船舶安全隱患較多

目前我國的航道通航船舶種類較多，從民用船舶的用途來說，包含普通運輸船只、特種運輸船只、漁船、執法船、港務船、拖船等。對于普通運輸的船舶來說，還要包含客船、客貨船、貨船、駁船等形式，每種船舶的作用和形式都是不同的。因為船舶的類型較多，功能性有差異，船舶操作條件和航行安全管理方面都是不同的，如果沒有采取合理的管理措施，極易造成安全事故的發生[2]。此外，船舶自身也有明顯的安全隱患。首先，船體質量本身存在較大的問題，質量不合格的情況比較常見。比如，船舶建設的環節，沒有達到安全航道標準，船體強度性能不合格，航道穩定性較差，操控性能比較差，運輸安全性不到位。其次，很多船只都是屬于個人的，因為個人經營能力不足，過度追求經濟效益，安全方面的資金投入不足，安全管理重視度較差，并不能充分保證船舶行駛的安全，給航道安全性造成不利影響。最后，很多航行船舶都比較陳舊，長期管理不善，設備運行效果較差，安全性能不足，容易導致航行安全性不足。

3.2 船舶違章違法現象較多

就目前現狀而言，還有非法從事海上作業以及養殖的船舶存在，這些船舶的出現，往往會給管理工作造成一定的影響，同時這些船舶在航道與保護范圍內開展運輸，容易存在侵占航道、損害基礎設施以及傾倒廢物等情況。尤其是非法采砂船的存在，容易誘發安全事故。此外，有些船舶自身存在問題，比如超載、超吃水、改變航區等情況，存在安全隱患。還有些船只航行時存在違法行為，比如非法改裝、非法載客或者載貨等，都會導致安全事故頻發[3]。

3.3 航行環境復雜，船舶事故頻繁發生

當前隨著我國船舶事業的不斷發展，船舶的種類、數量以及規格都存在一定的變化，尤其是大噸位船舶的速度加快，對于航道的通行條件有著更高的要求，航道安全管理的要求也在提高。隨著我國改革開放的不斷實現，港口也在逐步的向外開放，很多紅海直達船舶進入到港口內，對于通航要求逐步提高，必須加大力度進行水運安全管理，以保持水運交通安全性，達到航行安全的要求。由于航道水域范圍不斷地擴大，但管理水平沒有隨著提升，投入力量較少，管理上缺失較為明顯，漏洞比較大，船舶安全性無法達到要求。此外，有些地區的航道本身存在較多的安全隱患，比如淺灘、礁石、障礙物等，船舶在通行中，容易導致安全事故的發生。

3.4 橋區通航條件受限，船舶撞橋風險加大

隨著我國現代社會的高速發展，公路交通事業不斷發展，市政基礎設施廣泛建設，同一河段上分布著多條橋梁，因為施工建設時期不同，建設標準不同，每一座橋梁的通航尺寸相差很大。尤其是運行時間長的舊橋，通航尺寸較低，難以滿足現代船舶的通航需求，造成安全事故頻發。此外，隨著我國航道建設速度的不斷增加，通航標準也在不斷地提高，加之大噸位船舶的數量增加，必須保持航道的通航凈空尺寸增加，這就使得橋梁區域上通航環境變得更加的惡劣，船舶相撞或者碰撞橋梁的事故頻發，會給基礎設施產生損壞影響，也會發生人員傷亡的事故，產生嚴重后果。

4 航道管理數字航道技術的應用

4.1 數字航道管理系統

數字航道管理系統主要就是監理數字化航道管理的系統，其綜合性較強。按照數字化航道建設的要求，在系統內部設置有數據信息交流工作平臺，保證對各項航道數據信息實現全面有效的管理，設置航道圖，能夠隨時監控航道運行狀態，了解通航條件，并且通過網絡技術實現航道的管理與維護，比如航道巡查、設施管理、水情監測、通航調度、橋梁管理等工作，確保航道管理更加順暢，促進管理水平的提升。

4.2 航道設施管理系統

在船舶航道工程中，航道設施是重要的組成部分，同時也是確保船舶通行安全重要因素，通航與助航的條件影響比較大，在具體的位置、狀態以及功能性方面，都會受到外部環境的干擾和影響，如果不能及時的展開維護和管理，容易導致航道功能受到影響，船舶行駛安全性也無法保證。在信息化時代發展之下，航道管理工作需要依賴數字化技術實現，建設完善的航道管理系統，通過計算機技術的應用，航道設施管理更加順利，監測效果得到提升，隨時掌握位置、狀態的信息，達到動態化管理、智能化管理的要求，從而提升通航的安全性和效率。同時還要發揮出遙測和遙控技術的優勢，建設高水平的航道管理系統，提升綜合管理水平，提高航道設施管理水平，促進水上交通運行水平的提升。

4.3 通航橋梁監測管理系統

由于跨河橋梁建設時的標準不同，各個橋梁通航尺寸和凈空高度也有差異，并且橋梁通航孔凈空尺度會隨著水位的高低而發生變化。為了保證船舶與橋梁的安全性，保證航道通航正常進行，落實橋梁監測系統建設和運行極為重要。采取數字化技術，收集掌握水位下通航橋梁的相應數據信息，進而可以對每座橋梁的信息實現實時化、動態掌握。

4.4 航道應急處理管理系統

根據我國相關部門數據統計分析發現，水上交通運輸的事故發生率較高，容易爆發突發性事件，必須采取禁忌處理措施，才能避免損失的進一步擴大。因此，必須要建設完善的應急處理管理系統，對保證水上交通運行安全性是極為重要的。通過數字化信息技術的應用，建設高水平的航道應急處理管理系統，還要融合地理信息系統、多媒體信息技術，進行全方位、多角度的遠程監控和管理，加強水上運輸的監控與管理，提高搜索能力，具備較高的航道應急處理管理水平。通過數字化技術的合理開發和應用，建設數字化航道管理平臺，整合航道的資源，分析了解危險源，形成完善的預警預報系統，做好災害的預防和控制管理，進而可以構建出完善的監測系統，及時發布災害等信息，切實提升航道的應急處理水平，對保證航道安全性有重要的意義。

5 項目實例

5.1 項目概況

某航道為Ⅲ級航道的建設與設計標準，總長度為7km，其中包含4 座橋梁與8 條橋區航道。因為當地經濟發展迅速，所以航道數量非常多，是周邊區域重要的交通運輸要道，對于當地發展有著重要的影響。分析了解每座橋梁的結構形式、通航凈空尺寸、航道水深等方面的情況，了解到該航道的通航條件復雜性高。該項目建設中，采用數字化模擬系統建設，利用各種先進設備與設施進行航道通航情況的遠程監控，實時監測橋梁標志的燈器工作狀態，還要掌握橋梁凈空尺寸以及橋區通航尺度等數據，以確保橋梁通行達到安全性的標準，構建出完善的航道管理系統，達到智能化、自動化的目標。

5.2 系統簡介

在數字橋梁管理系統中，其主要是依托信息系統作為基礎進行開發，實時采集各項數據信息，對橋梁以及橋區航標進行全面監控，隨時了解各個區域運航道情況，發揮出數字化監控系統的優勢，同時利用該系統的監控和管理以保證船舶在橋區通航達到安全的標準，該系統的主要優勢體現在以下幾點：

其一，可以隨時采集三類橋梁的信息，即橋梁標志運行狀態、橋梁下部水深、橋區航標信息。

其二，實時顯示出基礎設施的運行狀態，如果存在異常的情況，及時發出警報，將相關的信息傳輸到服務器并展開查詢和分析。

其三，可視化管理與監控，隨時掌握通航條件和船舶的航行狀態。

5.3 系統組成

實現信息及時共享，通過數字化管理系統的建設，能夠把數據信息共享到管理體系當中。橋梁信息的采集，主要是對兩側通行標志、下部水位參數以及航標等信息的獲取。當相關數據采集完成之后，安裝在現場的采集終端系統就會把信息進行歸納分析，直接輸入終端通信服務系統當中，信息控制中心會將收集到的數據進行整合分析，及時的傳遞到整體控制系統。 管理系統的體系結構如圖1所示。

圖1 管理系統的體系結構圖

5.4 技術方案

根據該航道管理單位的要求，設置一套數字化管理系統，在系統中其主要包含航道水深連續性測量系統、橋梁標志狀態監測系統及航道狀態顯示系統，能對現場的信息進行全面掌握，達到多座橋梁同時建立管控的目標要求。對橋梁通航狀況做出可視化監控和管理。要想滿足上述功能要求，在系統建設中就要分析了解系統建設的難點和重點，擬建設信息采集系統、終端服務系統、監控系統、基于地理信息系統（Geographic Information System，簡 稱 GIS）的客戶端系統、船舶標注數據信息等相關系統以滿足航道要求。

6 結語

數字航道技術以現代科學技術為基礎，充分利用網絡、計算機等技術，體現出先進技術的優勢，從數據采集、處理、預警、管理等多個方面出發，建設完善的數字化管理系統，從而提高航道管理的數字化水平。利用航道內全方位的監控管理，發揮出各種先進技術的優勢，從而可以提升航道管理的水平，保證航道運行正常，保障船舶通行安全性，為現代航運事業的發展帶來積極作用。