靳海寧 楊孝作 王前 司馬俊杰

摘要：隨著大數據、人工智能、物流網等新技術的不斷發(fā)展，智慧交通的概念越來越頻繁的被提及，長江三峽樞紐作為黃金水道的重要節(jié)點，其現(xiàn)有的三峽通航調度系統(tǒng)功能已不能適應現(xiàn)代航運樞紐的通航管理。本文在分析現(xiàn)有調度系統(tǒng)不足的基礎上，提出了未來智能調度系統(tǒng)的建設目標。

關鍵詞：系統(tǒng)功能;智能調度;建設目標

中圖分類號：TP393文獻標識碼：A?? 文章編號：1006—7973（2022）04-0059-02

1引言

三峽樞紐是長江黃金水道的瓶頸和關鍵節(jié)點，隨著國家交通強國戰(zhàn)略和《交通強國建設綱要》《國家綜合立體交通規(guī)劃網綱要》的推進實施，長江黃金水道的功能進一步發(fā)揮，三峽樞紐通航瓶頸與船舶過壩旺盛需求之間矛盾，轉變?yōu)闃屑~通航能力不足與治理能力現(xiàn)代化、高質量發(fā)展的矛盾。新的通航環(huán)境、新的通航管理模式對三峽通航對三峽通航現(xiàn)代化、智能化、協(xié)同化、便捷化提出了新要求，賦予了新使命。各項通航管理規(guī)程規(guī)定的修訂以及大數據、物聯(lián)網等技術的應用，也對三峽通航調度系統(tǒng)提出了新需求、新期待。

2現(xiàn)有調度系統(tǒng)應用現(xiàn)狀

2.1調度系統(tǒng)主要功能

現(xiàn)有三峽通航調度系統(tǒng)于2014年建成投運，系統(tǒng)涵蓋了過壩申報、到錨確認、過壩安檢、計劃執(zhí)行、統(tǒng)計分析、違章管理等主要功能，實現(xiàn)了船舶通過三峽船閘、葛洲壩船閘、三峽升船機及10處大型錨地實時的綜合性的核心調度系統(tǒng)，實現(xiàn)了兩壩船閘及升船機“一次申報、統(tǒng)一計劃、統(tǒng)一調度、分壩實施”的無縫調度指揮，切實提高了船舶過閘效率，保障了通航安全。

過壩申報：該功能模塊主要用于登記船舶過閘申報信息，船舶通過遠程申報系統(tǒng)可以上傳過閘參數，并且根據預設的規(guī)則，由系統(tǒng)自動對過閘參數進行校驗。

到錨確認：當船舶駛過到錨線之后，綜合監(jiān)管系統(tǒng)會記錄船舶到錨時間并上傳同步至調度系統(tǒng)，根據到錨時間順序，對船舶過閘時間進行排序。

過壩安檢：通過調度系統(tǒng)，可以編制船舶過閘安檢計劃。計劃會同步下發(fā)至安檢系統(tǒng)，安檢員根據安檢計劃對船舶進行安檢、復檢等。

計劃編制、發(fā)布：根據船舶的到錨時間、安檢結果，由計劃員對船舶的過閘計劃進行編制調整，安排船舶的過閘順序、拍檔圖、過閘時間等，經過審核之后，通過計劃發(fā)布功能模塊可自動將計劃發(fā)布至三峽局內外網每戶、同時可以通過遠程申報系統(tǒng)將計劃、拍檔圖等信息下發(fā)至船舶的北斗智能終端。

計劃發(fā)航、執(zhí)行：指揮中心計劃執(zhí)行員可以在調度系統(tǒng)中對船舶進行發(fā)航過閘，并由三峽船閘、葛洲壩船閘、升船機等部門在系統(tǒng)中通過計劃執(zhí)行功能記錄計劃執(zhí)行的情況。

基本信息：基本信息包括船舶、船舶公司等過閘基礎信息，船舶通過遠程申報系統(tǒng)可以自動錄入相關信息，審核通過之后自動同步到調度系統(tǒng)。

環(huán)境信息：環(huán)境信息包括氣象信息、水情信息、預報流量、發(fā)電流量等重要通航環(huán)境信息。

統(tǒng)計分析：對船舶的過閘情況進行分析，可以根據時間形成年報、月報、周報等報表，包括貨種、載貨量、公司、船舶類型等多個維度的統(tǒng)計。

聯(lián)動控制：按照指定的分類方式和各區(qū)間的數量控制，按照指定的分類方式和按照到錨時間進行排序，并歸入不同的區(qū)間。

安檢計劃：按照指定的分類方式和數量，按照到錨時間順序將船舶納入安檢序列之中。

違章管理：對船舶違章行為進行記錄和處罰，包括禁止申報、延遲到錨等。

2.2調度系統(tǒng)存在的不足

現(xiàn)有調度系統(tǒng)在使用過程中，較好地滿足了三峽通航業(yè)務不斷發(fā)展的需要，但隨著新技術、新應用層出不窮，與當下信息化發(fā)展的形勢相比，漸漸凸顯出了不足，主要包括以下幾點;

2.2.1數據的整合和應用程度不足

現(xiàn)有調度系統(tǒng)實現(xiàn)了船舶遠程申報、申報數據校驗等功能，但對調度業(yè)務相關的外部數據整合及應用程度不足。近年來，通航管理部門在調度系統(tǒng)內新增相關模塊，對接三峽樞紐梯級調度通信中心及重慶市口岸與物流辦的相關數據，但接入的數據量仍然不足，無法滿足通航管理的全部要求。指揮中心計劃編制工作人員仍需手動輸入部分數據，以滿足計劃編制的要求。此外，對于通航建筑物的運行情況，目前仍需調度監(jiān)管人員通過 CCTV 等系統(tǒng)進行觀察并人工分析，其部分較關鍵的運行信息由船閘管理人員人工輸入。

2.2.2計劃編制智能化程度不高

目前調度系統(tǒng)從船舶申報到過閘完成的全流程智能化程度不高，尤其是計劃編制功能，涉及的環(huán)節(jié)、水情氣象流量等通航環(huán)境、船舶自身條件、船舶分類及優(yōu)先級各種影響因素較多，且預計劃、安檢計劃、過閘計劃環(huán)環(huán)相扣，導致自動生成的過閘計劃無法滿足實際過閘的要求，船閘利用率不高，需要人工干預較多。

總體來講，針對滾動預計劃編制、安檢計劃編制和過壩作業(yè)計劃編制的相關工作，調度系統(tǒng)是通過參數應用、規(guī)則設置、重點船舶分類展示、船舶排序等方式為計劃編制工作人員提供了重要的參考和幫助，但計劃編制的核心工作，例如閘次框架設計、閘次排船、聯(lián)動控制數量設置等工作均由計劃編制員人工完成。

2.2.3與船舶交換信息量少

調度系統(tǒng)在與船舶交換信息方面考慮較少，只是船舶在提交過閘信息申報、接收過閘計劃信息、調度系統(tǒng)發(fā)布廣播信息時進行一些信息交換，船舶能獲取的過閘相關信息較少，通航管理人員也不能實時與船舶進行實時信息交換。與船舶交換信息量不足的原因主要是因為終端功能不足，以前船方所用船載GPS終端功能不足，能夠發(fā)送的信息量有限，通航 e 站和政務網站等一般應用于單向信息服務，且受微信平臺限制，其功能十分有限。船載單北斗終端投入應用后，其終端基于 Android 平臺運行，具有良好的可拓展性，為船載終端和手機應用終端的同步使用打下了良好的基礎。

2.2.4統(tǒng)計報表方式不靈活

對于需要統(tǒng)計的數據只能使用定制化表格，無法根據用戶需要，個性化自定義統(tǒng)計表格字段。

2.3建設目標

調度系統(tǒng)作為三峽通航的核心業(yè)務系統(tǒng)，應用于指揮中心、兩閘一機、海事局等各個重要基層業(yè)務單位，在三峽通航業(yè)務發(fā)展的過程中起著重要的推動作用。隨著信息化、智能化、智慧化技術的進步，調度系統(tǒng)在智能、智慧方面還有很大的提升空間，可以進一步運用 AI、邊緣計算、大數據、數字孿生等新技術，打造三峽通航智能指揮平臺，使三峽局指揮中心、船閘、海事、航道、錨地等部門實現(xiàn)智能化、精細化的協(xié)同合作模式，實現(xiàn)智能調度。

智能調度系統(tǒng)建設是通過對船舶過閘各模塊數據關系的梳理，理順過程中各環(huán)節(jié)的邏輯關系，采用先進的 SOA 架構（面向服務架構）或微服務架構（微服務架構=80%的 SOA 服務架構+100%的組件化架構+80%的領域建模），實現(xiàn)各功能模塊在整個系統(tǒng)結構中可以“插拔”，功能模塊之間除必要業(yè)務聯(lián)系和邏輯關系外，基本處于一種松耦合狀態(tài)，系統(tǒng)內數據交換集中在調度數據分中心內，對外數據交換統(tǒng)一由調度數據分中心執(zhí)行。研究基于 AI 算法模型，后期通過軟件，利用大量的歷史數據進行驗證，且通過系統(tǒng)不斷學習、評價，日趨完善。

主要目標如下：

（1）計劃編制全智能：系統(tǒng)根據通航環(huán)境、建筑物運行狀態(tài)和管理規(guī)則的應用，自動編制閘次框架，并將所有待閘船舶納入框架之內，形成完整的計劃內容，涵蓋聯(lián)動控制預計劃、安檢計劃、過壩計劃等方面，并根據實時運行情況智能滾動。

（2）調度監(jiān)管全智能：通過智能發(fā)布調度（航行）指令實現(xiàn)智能指揮（進出閘指揮、通行信號揭示）、智能發(fā)航、智能錨泊等服務，并對各項過程中的船舶航行情況進行跟蹤，實現(xiàn)助航、監(jiān)管等服務。

（3）通航調度范圍全線條：采取開放式申報，實現(xiàn)船舶過壩申報水域范圍無限延伸，取消區(qū)域限制。

（4）聯(lián)動控制和安全管控全鏈條：船舶從港口出港申報→聯(lián)動控制沿途海事管控→過閘安檢→調度發(fā)航→過閘指揮，全程聯(lián)動、有效銜接。

（5）通航環(huán)境和通航建筑物運行信息全感知：通過圖像識別、傳感器應用和對接其他管理部門信息實現(xiàn)水文氣象、外圍港口數據、船流動態(tài)、船閘工況、航道通航、應急救援力量等信息的全方位感知。

（6）通航數據管理及統(tǒng)計全覆蓋：建立調度數據分中心，實現(xiàn)通航管理中采集、生成的所有動、靜態(tài)數據統(tǒng)一管理。

（7）通航動態(tài)管理全適時：對通航要素適時研判，通過一張圖集中展示轄區(qū)運行態(tài)勢。

3智能調度系統(tǒng)效益分析

智能調度系統(tǒng)的建設與使用將有效提升三峽通航調度方案的科學性和實用性，提高調度組織效率，進一步提升三峽-葛洲壩水利樞紐通過能力，充分發(fā)揮三峽工程航運效益，促進區(qū)域經濟結構優(yōu)化，產業(yè)集約發(fā)展，促進沿江經濟的快速發(fā)展。

同時可以實現(xiàn)調度系統(tǒng)由輔助決策向智能化調度的提升。另外，復雜條件下的相關算法和模型研究成果，能為國內其他樞紐調度提供借鑒。