數字化時代下港口工程航道航標技術的創新發展

岑惠萍

（廣西壯族自治區梧州航道養護中心）

1 引言

在數字化時代，港口工程航道航標技術的創新發展已成為各個港口管理部門關注的重要議題。為提高航標管理的效率和安全性，加強數字技術在航道航標中的應用成為一項關鍵策略。通過數字化技術的引入，航標系統可以實現遠程監控、數據分析和預測能力的提升，以及航標信息的共享和智能化管理，從而為航行安全和港口經濟發展提供更加可靠和高效的支持。

2 數字化時代對港口工程航道航標技術的影響

2.1 信息技術的發展如何影響港口工程航道航標技術

隨著信息技術的發展，港口工程航道航標技術也正在經歷一場深刻的轉型，信息技術在數據收集、分析和管理方面的進步，對航道航標的制定提供了更全面和精確的數據支持。比如，通過各種傳感器和遙測系統，可以實時收集和監控航道的深度、水流速度、風向風速等信息，對于避免船舶觸礁、走偏等事故具有重要意義。航標設備的智能化、網絡化提高工作效率，減少人力投入，通過使用信息技術對航標設備進行實時的故障診斷和預防性維護，能提高航標設備的穩定性和可靠性。信息技術的發展推動了港口工程航道航標技術的創新和發展，一方面，信息技術為航道航標技術提供了新的實施手段和工具，比如虛擬現實和增強現實技術可以使船長在沒有真實環境的情況下進行模擬駕駛，提高了航道航標的實際應用效果[1]。

2.2 如何利用數字化技術提升航道航標的效率和安全性

數字化技術的運用實質上是將傳統的航道航標運營轉變為智能化運營，通過數據采集、處理和分析，優化航道航標的設計、設施安裝、運維等各個環節，大大提高了整體運營效率。在實時數據采集方面，利用傳感器技術和物聯網技術，可以收集航道環境參數、航標設備運行狀態等數據，為決策提供準確、實時的信息支持。數據處理和分析是數字化技術提升航道航標效率和安全性的另一個關鍵環節，大數據和人工智能技術可以將收集到的數據進行深度挖掘和智能分析，從中發現潛在的問題和規律，為航道航標的優化提供科學依據，建立數據模型可以對航道和航標的未來狀況進行預測，提前做好應對策略，避免或減輕可能的風險。數字化技術還能夠提高航道航標的設備制造和管理效率[2]。

2.3 數字化帶來的新的挑戰和問題

數字化為航道航標技術帶來了諸多機遇和益處，但數字化時代中的數據安全和隱私保護是不容忽視的問題，數字化技術存儲了與航道航標相關的數據，如果數據的安全性得不到充分的保障，可能導致數據泄露、篡改或者被惡意利用。因此，如何有效保護數據的安全和隱私，防止數據的泄露和濫用，成為了一個重要的挑戰。在數字化的環境下，航道航標的設計、規劃和管理等工作需要運用各種數字化工具和方法，需要工作人員具備較強的數字化技術能力。然而，目前許多工作人員的技術能力還不夠強，不能有效地應對數字化帶來的挑戰，可能會影響航道航標技術的發展和應用。再者，數字化的深入推進也對設備的更新提出了新的要求。傳統的航標設備可能不能滿足新的技術需求，需要進行設備更新和技術升級，設備的更新和技術的升級需要大量的投資，對發展中的航道和港口是較大負擔。由于數字化技術引入使得航道航標的工作方式發生較大變化，需要對航道航標的監管方式和監管標準進行相應的調整。然而，如何制定和執行新的監管標準，如何應對數字化帶來的新的監管挑戰，也是一個需要重視和解決的問題。

3 數字化時代下的港口工程航道航標技術創新發展策略

3.1 深化數據集成和信息共享

數據集成是指將來自不同源頭和不同格式的數據整合到一個統一的平臺或系統中。對于港口工程航道航標技術而言，數據集成可以包括各類航行數據、海圖數據、氣象數據、水文數據等，港口管理部門和航海員可以更全面地了解航道和航標的狀態和變化情況[3]，從而作出更準確的決策和規劃。信息共享是指將整合后的數據以及相關的信息共享給港口管理部門、航海員和其他相關利益相關方，實現實時、準確的信息傳遞和共享，提高港口運營的協調性和效率。2008年，吳江港口的36座發光標安裝了GMS遙測裝置，港口管理部門可以通過電腦檢測航標的技術狀況，縮短航標檢測周期，提高航標的發光率和正位率，彌補以往人力巡航難以及時發現航標故障的不足。2015年，吳江的航標經過統一改建，升級成為40座多功能一體化發光標，并且全部安裝了GMS遙測裝置，實現了全天候、全方位的智能化管理，意味著各個航標都可以實現數據集成和信息共享，將各個航標的狀態信息匯總到一個集中的系統中，提供更多的數據集成和信息共享的機會，還為港口管理部門提供了更全面、更準確的數據支持，有助于制定更有效的航標維護和管理策略。2017 年，吳江的“智慧港航”系統投入建設，在京杭運河設置40 處“電子眼”，實現對該航段的全天候實時監控，做到“監控全覆蓋、監管無漏洞”，此時，吳江港口的數據集成和信息共享不僅限于航標系統內部，還與其他相關的監控系統進行了整合，進一步提高了港口的安全性和監管能力，促進吳江港口的智能化發展。

3.2 強化智能化航道航標系統的建設

在數字化時代，港口工程航道航標技術的創新發展策略之一是強化智能化航道航標系統的建設，人工智能（AI）和大數據分析技術可被應用于智能化航道航標系統，通過大數據分析提取有用的信息，根據實時數據和模型分析結果，自動調節航標的亮度、燈色、閃爍模式等參數，滿足不同航行需求和環境變化[4]。

此外，地理信息系統的應用也可以強化智能化航道航標系統的建設。2019 年，丹東大東港口引入新型中型航標作業船“海巡1506”輪，采用全回轉推進器和電力推進形式，2020年的“春季”換標作業中，該船創下了大連轄區紀錄，連續工作14小時完成了15次換標作業。在丹東海事局和大連航標處的協商下，新型航標夾持船“海巡15060”輪和電磁吸盤鋁合金航標巡檢船“海巡15050”輪的引入進一步提升了丹東大東港的航標作業能力。面對e航海的發展趨勢和科學技術的進步，大連航標依托科技創新為地方港航經濟的安全發展提供了立體、精準、安全的航海保障服務，堅持以數字航標建設為抓手，實現了轄區航標遙測遙控、GIS 北斗應用以及AIS 服務全覆蓋。同時，為了服務智能航運，初步建成了“綠色、數字、智能”的現代化綜合助航服務體系和智能航保研發成果。

3.3 加強數字技術在航道航標中的應用

數字技術的發展為航標系統帶來了更高效、智能和可持續的解決方案，為了提高漢江航道管理航標的維護效率和航標管理技術水平，武漢港航中心結合漢江航標管理的特點和需求，開展了航標管理升級改造項目的研究，旨在加強數字技術在航道航標中的應用，實現航標管理的智能化和網絡化。北斗定位技術和360度全景攝像技術能夠對航標及其周圍環境進行實時監控，及時發現航標的非正常移位、翻傾、碰撞等情況，并進行實時預警，提高航標管理人員對航標狀態的了解和響應速度，保障航標的正常工作，再基于5G無線網絡將航標信息傳輸到航標監控中心，航標管理人員可以實時觀測航標的工作情況，隨時掌握航標的狀態和運行情況，便于作出相應的調整和維護[5]。航標管理人員可以通過航標監控中心客戶端進行航標數據采集和航標智能終端管理，實現對航標數據的集中管理和分析，提高數據的質量和利用效率，通過智能終端管理，對航標進行遠程設置和調整，減少人力投入和維護成本。此外，配合航道岸橋視頻監控、航標維護艇、航道巡視無人機等項目的實施，實現水、陸、空全方位的航道巡檢，確保航道的安全暢通，提升整體的航行安全性。通過上述航標管理升級改造項目的實施，航標將不再是一個孤立的助航標志，而是一個智能化的網絡節點。未來，航標還將與航道信號燈、電子航道圖等進行數據共享，實現航標管理由傳統模式向智能模式的轉變。

4 結語

通過遠程監控、數據分析和預測能力的提升，航標系統可以更加精確地滿足航行需求，減少事故風險，提高航行效率。同時，數字化技術也促進了航標信息的共享和智能化管理，為港口工程的發展打下了堅實基礎。未來，隨著技術的不斷創新和應用的深入推進，期待數字化時代下港口工程航道航標技術創新發展策略的持續推進，將為航行安全和港口經濟的發展帶來更多的機遇和成果。應當繼續加強技術創新，積極應對數字化時代的挑戰，為港口工程航道航標技術的進步做出更多的努力，以推動港口工程的可持續發展，為航海事業的繁榮作出貢獻。