段原昌+鐘麗+商勇

摘 要：本文分析了當前長江山區(qū)航道控制河段信號臺服務不足，結(jié)合長江電子航道圖，設計了信號臺管理系統(tǒng)的架構(gòu)與功能模塊，并基于聯(lián)通3G移動網(wǎng)絡研發(fā)了B/S架構(gòu)的信號臺綜合管理系統(tǒng)。經(jīng)應用測試表明，本系統(tǒng)可以實現(xiàn)多信號臺協(xié)同管理。

關(guān)鍵詞：互聯(lián)網(wǎng)+；長江山區(qū)航道；信號臺；信息管理系統(tǒng)

中圖分類號：U675.7 文獻標識碼：A 文章編號：1006—7973（2017）03-0044-04

目前控制河段所設信號臺的傳統(tǒng)指揮辦法主要依靠人工瞭望、VHF電話聯(lián)系等方式獲取上下水船舶船位信息，憑借信號員業(yè)務水平和經(jīng)驗來揭示通行信號。由于信號員難以直觀掌握船舶準確位置，造成通行指揮比較被動，指揮的準確性較差、效率較低，使得人為降低了控制河段的通航效率，易導致船舶滯航；而且上水船舶存在虛報船位的現(xiàn)象，易造成指揮的失當，引發(fā)船舶交通安全事故。因此，為了解決上述存在的問題，控制河段交通智能化技術(shù)應運而生并得到廣泛的關(guān)注。文獻在長江干線上游航道針對控制河段傳統(tǒng)指揮方式的不足，開展了控制河段智能指揮系統(tǒng)的系列研究應用，依托長江電子航道圖3.0版在部分單控制河段已實現(xiàn)智能指揮和自動揭示，大幅提高了控制河段信號臺通行指揮效率和水平，增強控制河段的主動監(jiān)控能力。然而，在船舶的大型化趨勢及船舶通航密度增大情況下，多控制河段的通行指揮難度和控制河段信號臺通航協(xié)同保障難度日益增大，控制河段航道通過能力還有待進一步提升。

本文首先闡述了目前長江山區(qū)航道控制河段信號臺管理模式，分析當前信號臺服務管理不足，然后提出系統(tǒng)框架以及涉及的關(guān)鍵技術(shù)，最后通過結(jié)合長江電子航道圖，研發(fā)長江上游控制河段信號臺綜合管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了互聯(lián)網(wǎng)+長江上游控制河段信號臺綜合管理新模式，提升長江山區(qū)航道服務水平。

1 控制河段航道工作管理模式

長江航道局轄區(qū)控制河段管理模式為三級管理層級：各信號臺以所屬控制河段為單位，歸對應轄區(qū)航道管理處管理，各航道管理處統(tǒng)一由長江轄區(qū)航道局機關(guān)管理。其中控制河段內(nèi)信號臺主要包括通行指揮臺、控制臺和預告臺三類，不同類別的信號臺其職責不同。

其中通行指揮臺工作職責為：①綜合本控制河段各臺報告的船舶動態(tài)，正確決定應懸示的信號，并及時懸示；②負責整理本控制河段不同水位期各類船舶通過控制河段的時間資料；③負責對本控制河段各臺值班情況進行督促、檢查和指導；對通行指揮質(zhì)量負責考核、統(tǒng)計和上報；④負責對本通行控制河段內(nèi)發(fā)生的船舶交通事故、違章、通行指揮事故情況的收集、資料整理及原因分析，并及時報告航道管理處；⑤負責監(jiān)視本臺視界內(nèi)航標的維護狀態(tài)，如有異常及時通知航道管理處。負責在緊急狀態(tài)時確定控制河段的禁航與解除禁航，并在第一時間內(nèi)報告航道管理處；⑥正確填寫各項工作記錄；⑦完成通行信號臺其他各項工作任務。

其他（預告臺、控制臺）通行信號臺工作職責為：①準確、及時地將觀察到的船舶、小機船動態(tài)報告指揮臺，并可根據(jù)通行指揮的有關(guān)技術(shù)規(guī)定向指揮臺提出建議，但必須執(zhí)行指揮臺的決定，并及時懸示信號；②負責監(jiān)視本臺視界內(nèi)的航標的維護狀態(tài)，如有異常應及時通知指揮臺（或航道管理處）；③協(xié)助指揮臺對本通行控制河段內(nèi)發(fā)生的船舶交通事故、違章、通行指揮事故的情況收集、資料整理及原因分析；④正確填寫各項工作記錄；⑤完成其他各項工作任務。

盡管長江上游控制河段信號臺信息化技術(shù)有了一定進展，但是多信號臺信息管理以及協(xié)作還有待進一步改進。隨著移動通信、高精度位置服務、地理信息、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等現(xiàn)代化信息科學技術(shù)不斷涌現(xiàn)，“互聯(lián)網(wǎng)+”的理念日益深入人心，已經(jīng)延伸到我國經(jīng)濟社會發(fā)展的各個領(lǐng)域。因此結(jié)合移動互聯(lián)網(wǎng)、電子航道圖開發(fā)制河段信號臺綜合管理系統(tǒng)，在技術(shù)上具有可行性。該系統(tǒng)的研發(fā)，一方面實現(xiàn)各信號臺的統(tǒng)一科學管理，改變傳統(tǒng)人工填報管理模式；另一方面預留接入船舶數(shù)據(jù)多源采集信息接口，以便接入控制河段航道通過能力提升技術(shù)成果。

2 關(guān)鍵技術(shù)

2.1 通信網(wǎng)絡選擇

選擇合理的移動通信網(wǎng)絡是實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)+信號臺綜合管理的基礎(chǔ)條件。通過實地測試，本文得到長江上游山區(qū)航道3G無線網(wǎng)絡的覆蓋情況如下：

上游里程數(shù)47-1045公里，共計999公里范圍。中國電信公司有611公里信號覆蓋強，占到61.16%；105公里信號覆蓋中，占比10.51%；113公里信號覆蓋弱，占比11.31%；179公里信號覆蓋情況不明或無覆蓋，占比17.02%。中國電信公司在上游的整體覆蓋率為82.98%。中國聯(lián)通公司有713公里信號覆蓋強，占到71.37%；124公里信號覆蓋中，占比12.41%；57公里信號覆蓋弱，占比5.71%；97公里信號覆蓋情況不明或無覆蓋，占比9.71%；8公里未測量，占比0.8%。中國聯(lián)通公司在上游地區(qū)整體信號覆蓋率為89.49%。因此，本文選用中國聯(lián)通公司3G移動通信網(wǎng)絡作為信息臺信息傳輸網(wǎng)絡。

2.2 電子航道圖

電子航道圖是長江航道局利用計算機技術(shù)、地理信息技術(shù)將長江航道地物要素按照國家有關(guān)標準生產(chǎn)的、有利于充分利用長江干線航道資源的專題數(shù)字地圖。其中長江電子航道圖（V3.0）系統(tǒng)為船舶用戶提供了AIS信號接入、GPS信號接入和測深儀信號接入，并且具有本船信息顯示、航道圖顯示查詢、航道圖更新、網(wǎng)絡服務檢索、計劃維護水深顯示、安全航行預警、航線管理及軌跡回放、虛擬航標顯示應用、手工標繪和日志記錄等功能。因此，本文采用長江電子航道圖（V3.0）作為系統(tǒng)開發(fā)的可視化平臺。

3 系統(tǒng)設計

3.1 系統(tǒng)需求

長江上游控制河段信號臺綜合管理系統(tǒng)主要有四方面需求：一是信號指揮智能化；二是轄區(qū)所有信號臺之間、船舶與船舶之間、船舶與信號臺之間都能通過同一平臺進行信息交互和共享；三是建立相關(guān)數(shù)據(jù)庫，能及時調(diào)用相關(guān)數(shù)據(jù)，并方便進行分析處理；四是將控制河段通行指揮信息化系統(tǒng)納入航道處、區(qū)域航道局，長江航道局三級數(shù)字化航道管理平臺，進行統(tǒng)一的信息交換與管理。

3.2 系統(tǒng)總體框架

系統(tǒng)圍繞信號臺主要工作內(nèi)容進行功能設計，以信號臺的相關(guān)操作記錄和統(tǒng)計為核心開發(fā)航行管理功能，并配套開發(fā)航道管理、用戶管理和系統(tǒng)管理等非核心功能。系統(tǒng)總體框架如圖1所示。

3.3 主要功能模塊設計

3.3.1 航行管理

航行管理為系統(tǒng)核心功能模塊，包括揭示桿記錄管理、航行記錄管理、航行統(tǒng)計管理三個子模塊。揭示桿記錄管理目的是在通行信號指揮工作中，擔負指揮任務的信號臺在指揮船舶通行時，需要正確揭示通行信號。其內(nèi)容主要包括：上行船舶通航信號、上行船舶暫停通航信號（半桿信號）、下行船舶通航信號、禁航信號、通信故障信號。該模塊可管理揭示桿的相關(guān)信息。航行記錄管理功能設計如表1所示：

航行統(tǒng)計管理功能設計如表2所示：

3.3.2 航道管理

航道管理功能模塊為輔助功能模塊，其功能詳細設計下表3所示：

3.3.3 用戶管理

用戶管理功能模塊為輔助功能模塊，其功能詳細設計如表4所示：

3.3.4 系統(tǒng)管理

系統(tǒng)管理功能模塊為輔助功能模塊，主要包括權(quán)限管理、菜單管理、數(shù)據(jù)字典和組織機構(gòu)管理四大子功能。其中權(quán)限管理功能設計如表5所示：

菜單管理功能設計如表6所示：

4 系統(tǒng)實現(xiàn)

長江山區(qū)航道局信號臺系統(tǒng)，采用基于B/S模式的軟件開發(fā)模式，從而使用戶能夠直接通過瀏覽器訪問該系統(tǒng)，其涉及的范圍廣泛，信息量也較為龐大。系統(tǒng)實現(xiàn)后的主界面如圖2所示。

其中揭示桿記錄管理界面中，具有揭示桿記錄權(quán)限的用戶可以看到“新增”按鈕如圖3所示，當點擊“新增”按鈕，填寫新增信息點擊“保存”后，則新增信息生效。

本系統(tǒng)已在長江瀘州航道局控制河段信號臺管理中得到應用，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，實現(xiàn)了基于互聯(lián)網(wǎng)的多控制河段船舶通行指揮系統(tǒng)協(xié)同管理。通過該系統(tǒng)監(jiān)控中心可以實現(xiàn)信號臺遠程監(jiān)督與管理，極大地提高了控制河段航道服務能力，降低了工作人員的勞動強度。

5 結(jié)束語

“互聯(lián)網(wǎng)+”航道維護管理服務，是當前航道服務技術(shù)研究方向。本文分析了當前長江山區(qū)航道控制河段信息臺服務不足，提出了基于互聯(lián)網(wǎng)+的長江上游控制河段信號臺綜合管理系統(tǒng)開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)，設計了系統(tǒng)的架構(gòu)與功能模塊，研發(fā)了B/S架構(gòu)的信號臺綜合管理系統(tǒng)。在實際應用中系統(tǒng)功能均正常穩(wěn)定，可以滿足多信號臺協(xié)同管理的應用需求。

在未來研究中，將與長江AIS管理系統(tǒng)、長江數(shù)字航道監(jiān)測系統(tǒng)等互聯(lián)，實現(xiàn)信息共享，更加有效地服務在航船舶，提高控制河段航道通過能力。

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