胡一恒

摘要：沙潁河是安徽省“兩干三支” 中的重要一支，隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展和航運(yùn)科學(xué)技術(shù)研究重心向內(nèi)河轉(zhuǎn)移，建立覆蓋沙潁河航段的水上綜合信息服務(wù)系統(tǒng)勢在必行。本文對建立支撐保障沙潁河安徽段的綜合信息服務(wù)系統(tǒng)的功能模塊、關(guān)鍵技術(shù)等進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：內(nèi)河航運(yùn) 信息化管理 安徽沙潁河

沙潁河是淮河的最大支流，跨河南、安徽兩省，是豫東南和皖西北的水運(yùn)要道。沙潁河在安徽省境內(nèi)航道里程206公里，規(guī)劃等級為IV級，是安徽省“兩干三支”（長江、淮河、合裕線、蕪申運(yùn)河、沙潁河）中的重要一支。隨著沙潁河安徽段的全線復(fù)航以后航運(yùn)條件的改善、水運(yùn)量的增大，將導(dǎo)致沙潁河水上交通運(yùn)輸安全和環(huán)境保護(hù)的形勢更加嚴(yán)峻。

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展和航運(yùn)科學(xué)技術(shù)研究重心向內(nèi)河轉(zhuǎn)移，全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS） 、船舶交通管理系統(tǒng)（VTS） 、船舶自動識別系統(tǒng)（AIS）等在內(nèi)河水上監(jiān)管與服務(wù)上的應(yīng)用也越來越深入。但是由于系統(tǒng)缺乏有效的集成和協(xié)調(diào)、信息資源缺乏有效的整合與共享，總體來說，沙潁河水上運(yùn)輸?shù)谋O(jiān)管水平、服務(wù)水平都相對較低，海事港航監(jiān)管部門和廣大用戶獲取水上信息資源的成本較大。

基于以上考慮，運(yùn)用先進(jìn)的信息化技術(shù)，統(tǒng)籌考慮信息資源的利用，建立覆蓋沙潁河航段的水上綜合信息服務(wù)系統(tǒng)勢在必行。

功能模塊

如圖1，按照沙潁河的現(xiàn)狀以及建設(shè)目標(biāo)，沙潁河（安徽段）水上綜合信息服務(wù)系統(tǒng)應(yīng)該包含以下幾個(gè)功能模塊：

1、應(yīng)急管理信息子系統(tǒng)

能夠根據(jù)沙潁河航道水上突發(fā)事件的特點(diǎn)，充分利用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、無線通信技術(shù)和多媒體技術(shù)，以資源數(shù)據(jù)庫、方法庫和知識庫為基礎(chǔ)，以地理信息系統(tǒng)、電子江圖系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析和挖掘系統(tǒng)為輔助，建立一個(gè)基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的應(yīng)急指揮和管理系統(tǒng)。系統(tǒng)建成以后，需要實(shí)現(xiàn)對水上突發(fā)事件數(shù)據(jù)的收集、分析、海事應(yīng)急指揮輔助決策、應(yīng)急資源組織、協(xié)調(diào)和管理控制等功能。

2、多功能航標(biāo)管理信息子系統(tǒng)

通過利用AIS、無線傳感網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)航標(biāo)的遙測遙控，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建多功能航標(biāo)信息無線網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)，通過基于zigbee技術(shù)的無線傳感器，實(shí)現(xiàn)溢油、氣象、水文、位置等信息的監(jiān)測，為監(jiān)管和服務(wù)提供決策支撐。

3、船舶自動識別子系統(tǒng)

以AIS為基礎(chǔ)，通過VTS、CCTV、RFID、視頻等技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)船舶的自動識別，并通過數(shù)據(jù)融合等技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息的融合與匹配，為沙潁河水上交通監(jiān)管、指揮和信息服務(wù)提供現(xiàn)代化的數(shù)據(jù)支持。

同時(shí)，基于RFID的船舶移動稽查技術(shù)不僅能夠減少船舶停靠時(shí)間，避免執(zhí)法人員重復(fù)檢查，還能進(jìn)行航道內(nèi)船舶流量的統(tǒng)計(jì)，對提高港航管理效率具有重要意義。

4、電子航道圖顯示與信息子系統(tǒng)

海事監(jiān)管部門和船舶駕駛員都需要用電子航道圖顯示與信息子系統(tǒng)來描述航道、水文等相關(guān)信息，同時(shí)顯示船舶的實(shí)時(shí)位置。電子航道圖顯示與信息子系統(tǒng)（ IECDIS）屬于地理信息系統(tǒng)（GIS）的一種應(yīng)用，利用高速發(fā)展的信息化系統(tǒng)， 對存儲的航道空間信息進(jìn)行加工處理、變換、交互以及實(shí)現(xiàn)此類信息的二維、三維可視化，以實(shí)現(xiàn)大量的航道、水文和相關(guān)信息數(shù)據(jù)的統(tǒng)一顯示和綜合利用。

5、公共服務(wù)平臺

為貫徹執(zhí)行中央政府“以人為本”的理念和交通運(yùn)輸部“陽光海事”的目標(biāo)，系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上將積極探索利用水上交通信息化提供高質(zhì)量公共服務(wù)能力的技術(shù)。

系統(tǒng)需要多種不同的方式，為用戶提供通航條件、通航設(shè)備狀況、交通流量、水文氣象、航行通告等信息以及決策支持等所需的計(jì)算資源。

6、防污染智能監(jiān)控子系統(tǒng)

為確保內(nèi)河水環(huán)境、空氣環(huán)境、水域生態(tài)環(huán)境不受船舶污染和船舶事故污染侵害，保證水運(yùn)事業(yè)和經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展，系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)分布式環(huán)境下的環(huán)境監(jiān)測，在航道水域內(nèi)的水質(zhì)樣本進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，為水運(yùn)造成的污染物監(jiān)測和清潔提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵技術(shù)

1、數(shù)據(jù)融合

在系統(tǒng)中，需要將不同傳感器獲取的信息進(jìn)行融合處理，以消除單個(gè)傳感器的誤差，特別是通過VTS、AIS、CCTV、GPS、視頻技術(shù)等手段，在重點(diǎn)航道實(shí)現(xiàn)全覆蓋監(jiān)控，就要求將目標(biāo)船舶的航向、航速、位置等屬性信息融合處理后在IECDIS上統(tǒng)一顯示。

目前在非軍事領(lǐng)域比較普遍的對數(shù)據(jù)融合定義為：數(shù)據(jù)融合就是充分利用多傳感器資源通過對這些多傳感器及觀測信息的合理支配和使用把多傳感器在空間或時(shí)間上的冗余或互補(bǔ)信息依據(jù)某些準(zhǔn)則進(jìn)行組合以獲得被測對象的一致性解釋或描述。按照數(shù)據(jù)抽象的層次，數(shù)據(jù)融合分為：數(shù)據(jù)層次融合、特征層次融合和決策層次融合。

通過數(shù)據(jù)融合技術(shù)，多源傳感器在解決目標(biāo)的識別、追蹤等問題上采用模仿專家人腦的綜合處理信息方式，進(jìn)行智能化處理，從而得出更為準(zhǔn)確可信的結(jié)論。

2、無線傳感網(wǎng)絡(luò)

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種由傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，能夠?qū)崟r(shí)地監(jiān)測、感知和采集節(jié)點(diǎn)部署區(qū)域觀察者感興趣的感知對象的各種相關(guān)信息（如光強(qiáng)、溫度、濕度、噪音和有害氣體濃度等），并對這些信息進(jìn)行處理后以無線的方式發(fā)送出去，通過無線網(wǎng)絡(luò)最終發(fā)送給用戶或者系統(tǒng)。

Zigbee技術(shù)作為所選無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的一種，具有范圍小、成本低、能耗低、自組網(wǎng)、自恢復(fù)、可靠性高、高冗余等特性，使其非常適應(yīng)本系統(tǒng)中對無線傳感器的要求。

通過在沙潁河航道建立基于zigbee技術(shù)的無線傳感網(wǎng)絡(luò)，可以實(shí)現(xiàn)對氣象水文、污染等信息的自動采集，通過WIFI/3G等方式將采集信息的傳感器與系統(tǒng)連接，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫進(jìn)行處理。

3、云計(jì)算和軟件即服務(wù)架構(gòu)

云計(jì)算是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算方式，通過這種方式，共享的軟硬件資源和信息可以按需提供給計(jì)算機(jī)和其他設(shè)備。云計(jì)算描述了一種基于互聯(lián)網(wǎng)的新的IT服務(wù)定制、交付和使用模式，通常涉及通過互聯(lián)網(wǎng)來提供動態(tài)易擴(kuò)展而且經(jīng)常是虛擬化的資源。典型的云計(jì)算提供商往往提供通用的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)應(yīng)用，可以通過瀏覽器等軟件或者其他Web服務(wù)來訪問，而軟件和數(shù)據(jù)都存儲在服務(wù)器上。云計(jì)算關(guān)鍵的要素，還包括個(gè)性化的用戶體驗(yàn)。

軟件即服務(wù)是21世紀(jì)初期興起的一種新的軟件應(yīng)用模式。它是一種通過Internet提供軟件的模式，廠商將應(yīng)用軟件統(tǒng)一部署在自己的服務(wù)器上，客戶可以根據(jù)自己實(shí)際需求，通過互聯(lián)網(wǎng)向廠商定購獲得自己所需的應(yīng)用軟件服務(wù)。

沙潁河水上綜合信息服務(wù)系統(tǒng)，將借鑒云計(jì)算的概念實(shí)現(xiàn)SAAS架構(gòu)，通過整合多信息源，為用戶提供按需的、透明的云服務(wù)。系統(tǒng)可以視為廣義的云計(jì)算的一種，但是具體實(shí)現(xiàn)技術(shù)仍然以傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫技術(shù)、軟件工程技術(shù)為主。

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)架構(gòu)

具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，系統(tǒng)采用四級架構(gòu)：基礎(chǔ)設(shè)施層、數(shù)據(jù)感知層、平臺層、服務(wù)層。

基礎(chǔ)設(shè)施層包括網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器主機(jī)、數(shù)據(jù)庫、無線傳感設(shè)備等；數(shù)據(jù)感知層主要功能是搜集、存儲、處理上一層中的無線傳感設(shè)備獲取的數(shù)據(jù)信息；平臺層通過整合系統(tǒng)內(nèi)所有的計(jì)算資源、信息資源，建立包括數(shù)據(jù)中心平臺、權(quán)限管理平臺、智能監(jiān)控平臺、物聯(lián)網(wǎng)平臺、數(shù)據(jù)挖掘平臺等，為服務(wù)層提供平臺支撐；服務(wù)層主要面向兩個(gè)核心：應(yīng)用和用戶。在“應(yīng)用”上主要實(shí)現(xiàn)應(yīng)急管理、航標(biāo)管理、船舶識別、污染監(jiān)管、公共服務(wù)等各子系統(tǒng)功能。在“用戶”上主要實(shí)現(xiàn)為多種終端用戶按需提供個(gè)性化的、透明的定制服務(wù)。

結(jié)束語

本文首先分析了沙潁河水上運(yùn)輸?shù)默F(xiàn)狀、背景以及水上綜合信息服務(wù)系統(tǒng)建設(shè)的必要性。在此基礎(chǔ)上，文章進(jìn)一步提出了水上綜合信息服務(wù)系統(tǒng)建設(shè)的功能模塊構(gòu)想，并探討了水上綜合信息服務(wù)系統(tǒng)中關(guān)鍵技術(shù)的實(shí)現(xiàn)問題，對沙潁河水上運(yùn)輸信息化發(fā)展和水上綜合信息服務(wù)系統(tǒng)的建設(shè)具有一定的參考價(jià)值。

（作者單位：安徽省地方海事局）