宋珊珊

摘 要：內(nèi)河航道的未來發(fā)展方向是智能航道，智能航道技術(shù)已經(jīng)被交通運(yùn)輸部列為未來重點(diǎn)研究方向，智能航道的建設(shè)將進(jìn)一步推動長江航道的維護(hù)管理由傳統(tǒng)模式向現(xiàn)代化服務(wù)模式轉(zhuǎn)型升級。本文闡述了智能航道的基本概念和特點(diǎn)，提出了科技工作在智能航道建設(shè)中的重要性，針對于智能航道的關(guān)鍵技術(shù)，提出了智能航道下的科技工作的思路，以更好地為智能航道的建設(shè)提供技術(shù)支撐和引領(lǐng)作用。

關(guān)鍵詞：智能航道；科技；工作思路

中圖分類號：U612.32 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006—7973（2016）12-0037-03

長江航運(yùn)是我國綜合交通運(yùn)輸服務(wù)體系的重要組成部分，相比較于民航、公路、鐵路等其它運(yùn)輸方式，長江航運(yùn)的信息化水平還有較大差距，尚不能滿足現(xiàn)代化長江航運(yùn)服務(wù)的需求，制約著綜合交通運(yùn)輸發(fā)展的推進(jìn)，在內(nèi)河航道擴(kuò)能和安全保障服務(wù)能力方面都有較大的提升空間。隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，黨和國家政府高度重視長江航運(yùn)的發(fā)展，在大力發(fā)展長江等內(nèi)河航運(yùn)的基礎(chǔ)上，將依托長江黃金水道建設(shè)長江經(jīng)濟(jì)帶提升至國家戰(zhàn)略，長江航運(yùn)的發(fā)展迎來了歷史性機(jī)遇。

十二五以來，長江數(shù)字航道建設(shè)正式啟動，長江航道科技及信息化建設(shè)快速發(fā)展，數(shù)字航道的建設(shè)將會顯著提升長江航道維護(hù)管理能力和服務(wù)水平，實(shí)現(xiàn)航標(biāo)、水位、工作船舶等航道要素動態(tài)監(jiān)測和及時(shí)維護(hù)，航道維護(hù)資源的科學(xué)配置和聯(lián)網(wǎng)調(diào)度，主要航道要素信息的可靠發(fā)布，對長江干線航道安全暢通及信息服務(wù)水平提升起到明顯作用。航道數(shù)字化的高級發(fā)展階段是智能化，未來內(nèi)河航道的發(fā)展方向必然是智能航道，交通運(yùn)輸部已將智能航道技術(shù)列為未來重點(diǎn)研究方向。數(shù)字航道的建設(shè)成果為智能航道建設(shè)奠定了基礎(chǔ)，智能航道將在數(shù)字航道的基礎(chǔ)上，利用傳感器、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術(shù)，智能感知航道要素信息，通過數(shù)據(jù)分析及挖掘等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)航道規(guī)劃科學(xué)化、管理現(xiàn)代化，為長江航運(yùn)提供準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)、便捷的航道服務(wù)。

長江智能航道的發(fā)展方向也對航道科技工作提出了新的要求，科技工作在長江航道發(fā)展中起到支撐和引領(lǐng)的作用，智能航道的建設(shè)離不開航道科技工作，而航道科技工作也會推動智能航道的建設(shè)。為此，本文分析了長江智能航道的概念和特點(diǎn)，針對智能航道的關(guān)鍵技術(shù)提出了航道科技工作的思路。

1 智能航道

1.1 智能航道概念

目前智能航道在發(fā)展方向、基本概念等方面都取得了初步的突破，但是整體研究還處于起步的階段。智能航道是以數(shù)字航道建設(shè)為基礎(chǔ)的，智能感知航道要素?cái)?shù)據(jù)，利用航道要素?cái)?shù)據(jù)建立廣泛互聯(lián)、深度融合、智能應(yīng)用、機(jī)制完善的智能航道運(yùn)行服務(wù)體系，實(shí)現(xiàn)航道資源的物聯(lián)化、航道信息的互聯(lián)化和航道管理服務(wù)的智能化。

數(shù)字航道的建設(shè)解決了航標(biāo)、水位、船舶等航道要素信息的自動獲取，智能航道在此基礎(chǔ)上，擴(kuò)大航道要素感知種類數(shù)量，進(jìn)一步提升各類航道要素?cái)?shù)據(jù)的智能感知能力，形成全河段、全天候航道要素感知能力，為航道維護(hù)管理決策和社會公共服務(wù)提供實(shí)時(shí)的、全面的航道數(shù)據(jù)。同時(shí)智能航道利用數(shù)據(jù)分析及挖掘等技術(shù)，將海量的航道數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)從數(shù)據(jù)到到洞察力的過程，達(dá)到典型航道要素的短期預(yù)測預(yù)報(bào)，提升航道維護(hù)管理研判及決策能力，為社會公共大眾提供個(gè)性化、可定制的航道信息服務(wù)，從而真正體現(xiàn)出智能航道的智能化。

1.2 智能航道的特點(diǎn)

（1）系統(tǒng)全面感知航道要素。通過各類智能感知方式，形成固定式與移動式、接觸式與遙感式、專業(yè)化與社會化相結(jié)合的感知系統(tǒng)，從水上、水下等全方位實(shí)現(xiàn)航道要素信息全河段、全天候獲取，對航標(biāo)、水位、水流、洲灘岸線、河床地形、霧情、能見度、典型河段監(jiān)控、航道整治建筑物、控制河段交通流等航道要素實(shí)現(xiàn)自動獲取。

（2）便捷友好交互航道信息。通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將外場終端、控制終端、服務(wù)系統(tǒng)等各類設(shè)備連入長江航道廣域網(wǎng)，基于智能航道的平臺，實(shí)現(xiàn)全面的互聯(lián)互通以及航道信息的便捷友好交互。

（3）實(shí)時(shí)提供航道信息服務(wù)。航道信息服務(wù)的重要特點(diǎn)之一就是實(shí)時(shí)性，具有實(shí)時(shí)性的航道信息服務(wù)才是有價(jià)值的。利用數(shù)據(jù)挖掘等人工智能技術(shù)，對海量的航道資源數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，挖掘數(shù)據(jù)的應(yīng)用價(jià)值，實(shí)現(xiàn)航道信息定制化服務(wù)。

（4）低碳環(huán)保養(yǎng)護(hù)航道。智能航道利用遙測遙控與現(xiàn)代傳感技術(shù)，實(shí)現(xiàn)各類航道要素的自動獲取，達(dá)到航道遠(yuǎn)程監(jiān)管，改變了傳統(tǒng)維護(hù)管理模式，減低了資源消耗。同時(shí)利用航道要素信息為長江航道的維護(hù)管理提供決策分析，更加低碳經(jīng)濟(jì)地開展航道維護(hù)管理工作。

2 智能航道下科技工作思路

2.1 加強(qiáng)數(shù)據(jù)庫頂層設(shè)計(jì)研究

智能航道的核心在于“智能”二字，“智能”的表現(xiàn)在于將航道要素?cái)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為一種預(yù)判和洞察力，從而為航道維護(hù)管理提供研判和決策，以及預(yù)測航道要素的未來發(fā)展趨勢。要實(shí)現(xiàn)“智能”二字，需要海量的航道要素?cái)?shù)據(jù)作為支撐，通過數(shù)據(jù)融合和挖掘等技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能化。對于海量的航道要素?cái)?shù)據(jù)，要做到有據(jù)可查、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、集中管理、交換便捷等需求，必須做好數(shù)據(jù)庫頂層設(shè)計(jì)。

一個(gè)良好的頂層設(shè)計(jì)有助于航道要素?cái)?shù)據(jù)的存儲、融合、提取、分析以及挖掘。數(shù)據(jù)庫頂層設(shè)計(jì)關(guān)注的不僅僅是數(shù)據(jù)本身，是要建立一個(gè)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。系統(tǒng)的基礎(chǔ)是各類基礎(chǔ)IT設(shè)施，平臺將其虛擬化為設(shè)備資源服務(wù)，為航道要素?cái)?shù)據(jù)分析和挖掘所需要的計(jì)算能力提供基礎(chǔ)支撐。數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的核心是各類航道要素?cái)?shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)進(jìn)行融合、整合形成符合預(yù)定數(shù)據(jù)規(guī)范的數(shù)據(jù)庫。在設(shè)備資源和數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，結(jié)合各類專家數(shù)學(xué)模型，對所獲得的航道要素等數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析和處理，實(shí)現(xiàn)航道演變趨勢預(yù)測、航運(yùn)通航狀態(tài)預(yù)測等智能化功能，最終通過PC、平板電腦、智能手機(jī)等終端將分析結(jié)果發(fā)布給用戶，不同的用戶根據(jù)各自不同的需求利用分析結(jié)果進(jìn)行綜合評判或者獲取自己需要的數(shù)據(jù)，同時(shí)系統(tǒng)能夠獲取用戶使用內(nèi)容、使用習(xí)慣等，后續(xù)為用戶提供個(gè)性化的定制服務(wù)。

2.2 加強(qiáng)航道要素智能感知研究

航道動態(tài)監(jiān)測平臺是數(shù)字航道建設(shè)工程的重要建設(shè)內(nèi)容，航道動態(tài)監(jiān)測平臺全面、實(shí)時(shí)掌握航道各類動靜態(tài)信息監(jiān)測與控制，是航道部門開展各類業(yè)務(wù)應(yīng)用的基礎(chǔ)，平臺基于統(tǒng)一的電子航道圖數(shù)據(jù)和GIS平臺，輔助航道管理部門實(shí)現(xiàn)航標(biāo)遙測遙控、水位遙測遙報(bào)、航道維護(hù)尺度監(jiān)測等功能。航道動態(tài)監(jiān)測平臺包含航標(biāo)動態(tài)監(jiān)測、水位動態(tài)監(jiān)測、工作船舶動態(tài)監(jiān)測等功能。

航道動態(tài)監(jiān)測平臺解決了航標(biāo)、水位、工作船舶等航道要素信息的實(shí)時(shí)采集和展示，但是僅僅以上三種航道要素的智能感知遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足智能航道的需求，智能航道需要建立包含多種航道要素?cái)?shù)據(jù)的大數(shù)據(jù)平臺，用于數(shù)據(jù)融合處理和數(shù)據(jù)挖掘，從而從數(shù)據(jù)中獲得數(shù)據(jù)變化的規(guī)律。要建立航道要素?cái)?shù)據(jù)的大數(shù)據(jù)，需要能夠及時(shí)獲取當(dāng)前航道要素信息的瞬時(shí)值。為此，需要進(jìn)一步加強(qiáng)航道要素智能感知研究，在數(shù)字航道建設(shè)成果的基礎(chǔ)上，擴(kuò)大感知航道要素的范圍，提高航道要素感知的實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性以及穩(wěn)定性。智能航道需要的感知航道要素不僅僅是航標(biāo)、水位、工作船舶等，還需要包含水流、洲灘岸線、河床地形、霧情、能見度、典型河段監(jiān)控、航道整治建筑物、控制河段交通流等航道要素?cái)?shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)航道要素的數(shù)字化采集以及預(yù)處理的能力，形成各類要素?cái)?shù)據(jù)的統(tǒng)一管理。完成各類感知系統(tǒng)的整合，

航道要素的感知還要體現(xiàn)出智能化，各類航道要素?cái)?shù)據(jù)包括用戶行為建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫。與航道相關(guān)的文檔數(shù)據(jù)、圖片數(shù)據(jù)、音視頻數(shù)據(jù)等結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)都要錄入航道要素?cái)?shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)的全面性非常重要，只有感知全部數(shù)據(jù)，才可能掌控航道狀態(tài)，預(yù)測航道狀態(tài)和發(fā)展趨勢。

2.3 加強(qiáng)演變分析和預(yù)測預(yù)報(bào)能力研究

智能化是指現(xiàn)代通信與信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、行業(yè)技術(shù)、智能控制技術(shù)匯集而成的針對某一個(gè)方面的應(yīng)用。智能化的主要特點(diǎn)有具有感知能力、具有記憶和思維能力、具有學(xué)習(xí)能力和自適應(yīng)能力、具有行為決策能力，具備以上特點(diǎn)則稱為智能化系統(tǒng)。智能航道是一個(gè)智能化系統(tǒng)，前文所述的航道要素智能感知指的是感知能力，如何讓智能航道具備記憶和思維、學(xué)習(xí)、自適應(yīng)、行為決策等能力，是現(xiàn)階段航道科技工作的研究重點(diǎn)，同樣也是難點(diǎn)。

記憶和思維、學(xué)習(xí)、自適應(yīng)、行為決策等能力是智能化的核心，是利用已有的知識對信息進(jìn)行分析、計(jì)算、比較、判斷、聯(lián)想、決策，是一種思維和智慧的結(jié)果。從智能航道的角度來說，就是對未來航道的一種洞察力，包含演變分析和預(yù)測預(yù)報(bào)的能力，通過基于大數(shù)據(jù)的融合和挖掘，逐步形成水位、水深、水流泥沙沖淤等要素信息的模擬分析、預(yù)測預(yù)報(bào)及綜合利用能力，著重建立長江干線航道水位短期預(yù)測技術(shù)體系以及長江干線航道水位感知點(diǎn)布設(shè)方法；實(shí)現(xiàn)航道運(yùn)行狀態(tài)的模擬分析及航道條件的預(yù)測預(yù)報(bào)，支撐航道的精細(xì)化養(yǎng)護(hù)和航行安全的提前主動預(yù)警

2.4 加強(qiáng)航道綜合信息服務(wù)能力研究

長江航道維護(hù)管理是一項(xiàng)公益事業(yè)，最直接的服務(wù)對象就是通航船舶，因此提高航道綜合信息服務(wù)能力是建設(shè)智能航道的最終目的。加強(qiáng)航道綜合信息服務(wù)能力的研究，要從服務(wù)的手段、服務(wù)的形式、服務(wù)的內(nèi)容等方面著手。

目前電子航道圖是長江航道非常重要的對外服務(wù)手段，在智能航道的條件下，當(dāng)前電子航道圖的功能還有較大的提升空間，增加電子航道圖的航道變化模擬分析的功能，進(jìn)一步提升電子航道圖的智能性、功能性和實(shí)用性；同時(shí)加強(qiáng)長江航道測繪技術(shù)的發(fā)展，特別是一體化測繪和快速測繪，提高電子航道圖的快速更新能力。此外充分借鑒當(dāng)前信息化領(lǐng)域的現(xiàn)代科技手段，著力提升信息服務(wù)的多樣性、移動性、實(shí)時(shí)性，實(shí)現(xiàn)以電子航道圖為內(nèi)容、移動智能終端、船舶終端、門戶網(wǎng)站等多平臺的智能個(gè)性化服務(wù)。

3 展望

智能航道技術(shù)將會推動我國內(nèi)河水運(yùn)的加速發(fā)展，極大地提升長江航道的信息化和科技水平，將長江航道的傳統(tǒng)維護(hù)管理方式轉(zhuǎn)變?yōu)橹悄芊?wù)模式。智能航道的建設(shè)離不開航道科技，航道科技為智能航道建設(shè)起到技術(shù)支撐和引領(lǐng)的作用，其為智能航道提供信息化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)思路，也為智能航道關(guān)鍵技術(shù)研究提供技術(shù)支持，為此，本文闡述了智能航道所涉及的關(guān)鍵技術(shù)，針對關(guān)鍵技術(shù)提出了智能航道下航道科技工作的思路，充分發(fā)揮科技的推動作用，為智能航道建設(shè)打好基礎(chǔ)。

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