廣西轄區內河智慧航道建設管理研究

作者簡介：

張 樺（1983—），碩士，工程師，主要從事船舶航運、輪機工程教學工作。

摘要：智慧航道是運用先進的現代化信息技術，利用船舶導航設備、水文氣象監測設施、航道測量裝備等航道智能感知設備，將船舶、航道、港口等資源信息整合起來，加強航道資源要素運行狀態的動態監測，有助于減少船舶過閘時間，降低船舶運輸綜合成本，提高通航效率和通過能力。文章以內河智慧航道建設管理為研究課題，將智慧交通、數字航道、綠色航運等理念融入其中，為廣西轄區內河智慧航道提供建設性方案，推動智慧航道建設管理的新發展。

關鍵詞：智能感知；數字航道；監控可視

中圖分類號：U615.1文獻標識碼：A 64 210 3

0 引言

“智慧航道”是指通過應用物聯網、大數據、智能遙測等現代先進信息技術，自動獲取并發布航道要素信息，對航道進行科學化、智能化的管理和監控，為船舶航行保駕護航，為港航企業發展獻計獻策，為航道、海事部門精準服務，集中體現出“航道暢通，安全航行，綠色便捷，服務民眾”的智慧理念［1］。當前廣西轄區共有航運公司404家，管理船舶7 917艘，內河航道建設依然存在著數字化和智能化水平不高、基礎建設薄弱、運營效率較低等問題，需要綜合運用現代信息技術的優勢，為航道建設、養護、營運等全過程提供高質量的服務。

1 當前航道管理存在的問題

近幾年來，廣西轄區內河航道數字化、智能化建設有所改觀，但是隨著航道資源的不斷開發利用，在航道建設、運營管理的發展中依然存在不足之處，制約著航道的擴能升級和信息化管理。

1.1 航道規劃布局發展不平衡

廣西轄區內河航道整體發展速度較慢，往往注重航道本身的建設，忽略了航道的智能化建設或者智能化建設滯后，信息化水平不高，加之存在受主觀因素影響的潛在性的設計漏洞和設計管理不到位的因素，致使航道設計布局不合理，航道服務管理系統服務水平不高以及航道信息資源處理不及時，航道的交通功能難以發揮最大作用。

1.2 航道管理信息化建設有待提升

廣西轄區內河流眾多，地形地貌、水流形態差異較大，航道管理數據獲取內容多、變化大，受制于信息化的基礎設施上的不足，在航道船舶通航量、航標位置、水文氣象等基礎數據獲取上存在不足，部分數據的獲取方式依靠人工輸入，數據獲取具有主觀性和隨意性，甚至有時數據獲取不全面，導致數據統計滯后、數據轉化應用不全，難以真實客觀地反映航道實際情況。

1.3 航道管理內控制度有待完善

當前，廣西轄區內河航道建設、運行、管理、維護等工作隸屬于不同的行政部門，而且不同的航道區段管理方式各異，航道管理內控制度不全面。在實際運行中，各行政部門所具備的人力、財力、物力等資源要素的不同以及所在地政府發展規劃的不同，在航道的業務流程和綜合管理上存在很大的差異，致使航道的資源信息難以共享，資源信息流動不順暢，主管部門之間、主管部門與企業之間的協作和交流沒有發揮出高效便捷、共享互補的優勢。

2 智慧航道運行管理功能分析

為了保障船舶航運安全、提高船舶通航效率、增強航道設施養護能力、提升航道服務能力與服務質量，智慧航道運行管理功能主要包含航道可視化動態監測、安全調度與智慧過閘、遠程智能控制、智能綜合報告分析等增值服務功能（如圖1所示）。

（1）航道可視化動態監測。航道可視化動態監測是采用視頻監控技術（CCTV），運用可視化、智能化的技術手段，加強航道水文氣象、航標位置、船舶動態、船閘運行以及相關設施設備的動態監測，確保航道安全營運。

（2）安全調度與智慧過閘。通過智慧航道管理系統對申報過閘船舶實施登記與管制，按照船舶尺寸、噸位、貨物種類、吃水等狀況進行分析，對過閘的船舶進行整合和分組，合理安排船舶的進閘、出閘；同時利用人工智能技術對過閘船舶尺寸、貨物品種、吃水、閘門對中等項目進行稽查，對過閘船舶進行安全監管。

（3）遠程智能控制。遠程智能控制是運用終端設備、通信網絡、視頻監控和控制理論算法，在營運管理中心對全部船閘進行遠程遙控，對航道錨泊的船舶實施必要的監管；同時對航道的設施設備運行狀況進行在線監測，對船閘歷史數據進行分析，及時發現設施設備存在的問題，為決策分析提供相應的服務。

（4）智能綜合報告分析。智慧航道管理系統對航道運行態勢建立分析指標：①船閘調度分析，包括過閘船舶數量、待過閘船舶數量、平均過閘時間、平均等待時間等參數；②船舶動態分析，包括船舶的名稱、類型、尺寸、吃水深度和船舶的位置、航速、航向、通航密度等參數；③設備設施運行分析，包括航標及附屬設備、船閘及配套設備、遙測遙控儀器、視頻監控等監測設施；④航道地理環境分析，包括航道水文氣候、地形地貌、航道橋梁和建構筑物、水位水深等環境因素。通過對航道運行態勢指標進行全面分析，為航道建設、養護、調度、管理提供狀態分析與故障診斷等服務，增強航道管理應急處置能力。

3 智慧航道管理系統建設方案

當前我國大部分港口和航道的基礎設施設備相對落后，總體生產運營效率仍有待提升，各地區港口和航道智慧化水平還存在發展不平衡現象，內河航道的智慧化建設尤為堪憂。為了建設清潔、綠色、高效的智慧航道，立足航道發展條件及功能定位，完善智慧航道標準體系，深化智慧航道的總體布局，升級智慧航道總體架構，提升智慧航道關鍵技術，優化航道地理信息模型，增強通信網絡服務能力，提高航運安全和效益，減少環境污染，將廣西轄區內河建設成為“智能感知設施一張網、數字航道一張圖、監控可視一幅畫”的智慧航道，提升航道用戶的滿意度［2］。

3.1 構建智慧航道管理平臺系統

智慧港航管理平臺系統嚴格遵循數據安全、資源共享、支持升級、兼容性強的開發原則，主要包括公共智慧航道綜合服務系統和用戶通航服務APP兩個部分。智慧航道綜合服務系統能夠提供航道管理服務、船舶動態查詢、船閘狀態檢測、航運信息公開等服務功能；用戶通航服務APP可為用戶提供電子航圖、在線導航監測、航道信息查詢及個人中心管理等服務功能，平臺系統建成后能夠支持大量的工作人員和用戶同時在線使用（見圖2）。

3.2 搭建數據支撐應用庫

航運資源涉及航道部門、海事部門、港口企業、航運企業、個人用戶、市政部門、環境部門、氣象部門等眾多相關單位及相關人員，加強與縱向直接單位和橫向相關單位的數據互通互聯，建立船舶信息數據、航道信息數據、船閘信息數據、航運企業信息數據、船岸協同信息數據、通航障礙物信息數據、航道自然環境信息數據、用戶個人信息數據等數據內容，并實時對港航水上交通運輸船舶、航道、船閘、環境等數據進行收集、整理、處理和分析，最終形成數據統計表和分析報告，為船岸工作人員提供決策服務。

3.3 建設智能感知設施“一張網”

智能感知設備按照檢測區域場所的不同主要分為航道環境、航道設施設備、船舶動態三類。航道環境感知內容主要包括水位、流速、風速、氣溫、濕度、降雨等水文氣象信息；航道設施設備感知內容主要包括航道閘閥門狀態、閘閥門啟閉機設備狀態、電氣控制設備狀態、航標狀態和預警信息以及通航建筑物運行狀態等信息；船舶動態感知內容主要包括船舶的名稱、類型、尺寸、吃水深度和船舶的位置、航速、航向、時間戳、裝載情況、貨物種類等信息［3］。通過加快高精度地理信息技術、智能遙感與測量、激光掃描、AIS、人工智能、通信技術等現代化信息裝備的應用和航道信息數字化、物聯化、模塊化、信息化的建設，打造集信息感知、在線監控、遠程控制、故障診斷一體化的新型內河航道基礎設施，構建智能感知、在線監測的航道全要素立體網，增強航道自我監測能力。

3.4 打造數字航道“一張圖”

數字航道是運用GIS技術建立航道資源全要素立體感知網，綜合運用計算機信息技術，建設具有二三維切換聯動，語音播報、人機互動、水陸并存等功能的新型數字航道圖，能夠以三維立體方法呈現船舶動態、水文氣象、地形影像、河床面貌、水域環境、重點區域剖面等航道的立體形態，利用網上管理的方式處理信息，動態整合航道歷史數據和航道在線數據，對航道各要素進行研究和預判，做出預測預報，建立三維航道模型，虛擬現實場景。同時，能實時獲取航行船舶數據，將航道的規劃管理、營運監測、船舶調度、航道養護、預警預報、水上救援、水文氣象環境等不同應用場景打造成一張電子航道圖，為航運企事業單位、航行船舶等相關單位提供及時準確、豐富多樣、高效可靠的智能化航道信息服務。

3.5 形成航道可視監控“一幅畫”

當前大多數航道視頻監控主要針對河敏感、危險等特定區域進行管控，監控范圍有限，對外界發生的緊急情況局限于遠程監控、視頻展示和主動報警，遠遠達不到智能監視的狀態。按照智慧航道建設的標準，將遠程監控、視頻展示、主動報警、數據智能分析、趨勢預測、輿情監督、電子地圖聯動等功能融合為一體，立足航道發展條件及功能定位，每隔一段距離在航道兩岸安裝視頻監控設備，在危險區域、航標設施、通航建構筑物、卡口航道、通航密集區、作業區等敏感區域加密布置，使整個航道處于實時可視監控狀態。同時，利用現代化計算機技術精確測算出船舶的航向、坐標和預測船舶是否偏航，向偏航船舶發出預警信號并告知其做出航線調整的方案，有效阻止偏航船舶進入危險區域或撞擊通航建構筑物而發生水上交通事故［4］。

4 結語

內河航道是我國內通外聯的水上運輸基礎網絡，需要充分運用現代化信息技術為航道改革創新注入動力。本文通過分析當前廣西轄區內河道航管建設管理存在的主要不足之處，提出內河智慧航道應具有的基本功能，運用現代科技手段，按照“創新、協調、綠色、開放、共享”的新發展理念加強航道頂層設計，通過構建“智能感知設施一張網、數字航道一張圖、監控可視一幅畫”的航道體系架構，推進航道管理信息化平臺，打造特色鮮明、功能齊全、水平領先、安全便捷、綠色高效的智慧航道，為提高我國航運事業的發展增磚添瓦。

參考文獻

［1］熊紅梅，田 剛，張 勤，等.交通強國背景下內河航運氣象保障發展思考［J］.中國水運（下半月），2021（8）：22-24.

［2］李學祥.內河智慧航道發展研究［J］.中國水運，2023（4）：15-19.

［3］張 楊，陳 冬.基于一體化運行管理的航道數字化建設方案研究［J］.中國水運，2023（1）：63-65.

［4］岳 瑋，余錦源.融合航標、AIS與視頻分析的電子圍欄對于橋區船舶偏航預警應用系統研究［J］.珠江水運，2022（16）：114-116.