嚴(yán)立笠
(揚(yáng)州市港航事業(yè)發(fā)展中心,江蘇 揚(yáng)州 225000)
水運(yùn)具有運(yùn)能大、能耗低、污染小等優(yōu)勢,在加快構(gòu)建高效、安全、綠色的綜合交通運(yùn)輸體系中占有重要地位。船閘是溝通水系、提高航道等級、改善通航條件的通航建筑物,隨著日益增長的水運(yùn)需求和船舶大型化、標(biāo)準(zhǔn)化,以及船民對過閘服務(wù)水平要求的不斷提高,這對航運(yùn)的管理者提出了更高的要求。近年來,我國眾多船閘開展了智慧船閘建設(shè),包括三峽雙線五級船閘、葛洲壩船閘、廣西西江船閘、浙江省三堡船閘、江蘇省泰州引江河高港船閘等,不同的智慧船閘建設(shè)側(cè)重點(diǎn)不同,揚(yáng)州船閘需要根據(jù)實(shí)際情況和自身特點(diǎn),強(qiáng)化自身需求,加快智慧船閘建設(shè),提升船閘信息化管理水平,提高船閘養(yǎng)護(hù)、管理、服務(wù)、運(yùn)營能力。
智慧船閘是船閘信息化的高級階段,是一個不斷動態(tài)變化和升級的過程。智慧船閘指的是綜合運(yùn)用大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)網(wǎng)、智能傳感及物聯(lián)網(wǎng)等新一代人工智能技術(shù),建立廣泛覆蓋、深度互聯(lián)的船閘信息化網(wǎng)絡(luò),以信息化、智能化技術(shù)引領(lǐng)船閘管理模式創(chuàng)新升級為主要特征,為船閘的智慧運(yùn)營、智慧運(yùn)維和智慧服務(wù)提供便捷、智能的過程控制、響應(yīng)支援和決策參考的信息化發(fā)展過程。
智慧船閘作為船閘信息化建設(shè)升級版和新階段,它應(yīng)以安全履行船閘職能為第一要務(wù),基于船閘的業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu),結(jié)合智慧船閘的概念和內(nèi)涵特征,充分運(yùn)用系統(tǒng)傳感器技術(shù)、PLC控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、視頻監(jiān)控技術(shù)、聲納技術(shù)和BIM技術(shù)等,建立一套全方位的船閘控制和綜合管理系統(tǒng),快速、暢通地實(shí)現(xiàn)船舶過閘流程,從而服務(wù)船民,達(dá)到便民的目的。
揚(yáng)州智慧船閘依托江蘇省航道信息化建設(shè)穩(wěn)步推進(jìn)。江蘇航道信息化近年逐步推進(jìn)信息化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),一是已建成較完備的信息化基礎(chǔ)設(shè)施體系,航道信息高效的采集、傳輸及存儲體系已基本建立;二是基本建成江蘇航道的“一主二分”數(shù)據(jù)中心;三是航道信息服務(wù)形式和內(nèi)容呈多樣化發(fā)展,各級航道管理部門的公共信息服務(wù)水平進(jìn)一步提升。其中“水上ETC”在全國率先建成并得到推廣運(yùn)行,過閘船員無需上岸登記、無需上岸繳費(fèi),過閘流程直接通過手機(jī)客戶端完成,極大地提高了船舶的過閘效率。
揚(yáng)州市航道管理處還結(jié)合揚(yáng)州市內(nèi)河航道和船閘的特點(diǎn)開展了過閘船舶吃水深度自動測量技術(shù)、水下機(jī)器人巡檢系統(tǒng)等研究。2018年建成了揚(yáng)州航閘指揮調(diào)度中心,為智慧船閘的運(yùn)營調(diào)度和聯(lián)合指揮奠定了基礎(chǔ)。
國外發(fā)達(dá)國家內(nèi)河航道信息化建設(shè)較早。密西西比河在20世紀(jì)末已經(jīng)將智能運(yùn)輸系統(tǒng)、差分全球定位系統(tǒng)等先進(jìn)的通信和導(dǎo)航技術(shù)應(yīng)用到航道信息采集和分析中,為航道的規(guī)劃、建設(shè)、管理及養(yǎng)護(hù)提供了支持和參考。萊茵河在1940年后開始逐步實(shí)現(xiàn)了信息技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一,于20世紀(jì)90年代末期開始了萊茵河導(dǎo)航計劃,實(shí)現(xiàn)了ENC在船舶雷達(dá)顯示圖像上加載、航段通信信號智能控制以及航道維護(hù)管理智能分析決策等內(nèi)河航運(yùn)綜合信息服務(wù)。其中比較典型的,包含船閘信息化的有:荷蘭的船舶報關(guān)信息系統(tǒng)(IVS90)采用先進(jìn)的信息工作流技術(shù),支持船閘調(diào)度、船舶交通管理(VTS)以及水上安全監(jiān)控等;比利時的IBIS/GINA系統(tǒng)主要用于船閘調(diào)度、航運(yùn)管理以及統(tǒng)計分析等,其核心技術(shù)包括互聯(lián)網(wǎng)和EDI技術(shù);挪威的Norcontrol IT系統(tǒng)滿足了船舶管理當(dāng)局對精確船舶定位等需求,基本功能包括雷達(dá)圖像、高精度AIS覆蓋、到港船舶電子報告、多傳感器的信息融合、同其他河流信息系統(tǒng)的信息交互、交通計劃和管理的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用等。美國的船閘實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)(LPMS)可實(shí)現(xiàn)對流域內(nèi)所有船閘通航情況、運(yùn)行狀況、維護(hù)情況、數(shù)據(jù)信息進(jìn)行實(shí)時跟蹤與查詢。
近年來,國內(nèi)內(nèi)河航運(yùn)事業(yè)發(fā)展越來越快,船閘信息化管理水平有了較大地提升,除基礎(chǔ)的服務(wù)于生產(chǎn)、管理、安全的信息化建設(shè)成果外,較為典型的三峽船閘、葛洲壩船閘、廣西西江流域船閘等,通過運(yùn)用成熟先進(jìn)的信息化技術(shù)(VITS、GPS、CCTV、互聯(lián)網(wǎng)等),建立合理的調(diào)度規(guī)則,優(yōu)化管理流程,使得船閘的管理、服務(wù)水平有了進(jìn)一步提升。
(1)信息化船閘調(diào)度規(guī)則體系。統(tǒng)一規(guī)范船舶過壩管理流程,船舶通過GPS、手機(jī)客戶端、企業(yè)微信、網(wǎng)頁等方式申報,或向當(dāng)?shù)睾J鹿芾頇C(jī)構(gòu)申請,通航指揮中心根據(jù)安檢合格船舶的到錨順序編制船舶過壩計劃,24小時向社會公開發(fā)布過壩作業(yè)計劃和所有船舶滾動預(yù)計化等動態(tài)信息。
(2)過閘船舶的實(shí)名制和誠信管理信息化。全面實(shí)施過壩船舶誠信管理機(jī)制,并通過船公司、船舶、船員誠信管理信息系統(tǒng),實(shí)時記錄并向社會公布誠信得分及評定情況。
(1)流域船閘聯(lián)合調(diào)度和統(tǒng)一管理。目前,西江集團(tuán)船閘分公司已對11個梯級樞紐共15座船閘按照“三統(tǒng)一分”的船閘通航管理模式,特別是對集團(tuán)所屬的7座船閘實(shí)現(xiàn)集中控制功能,可以遠(yuǎn)程實(shí)時調(diào)用控制船閘任一生產(chǎn)攝像監(jiān)控點(diǎn)、通過多方通信融合指揮系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)距離一對多、一對一的實(shí)時通信,幾百公里以外的船閘能夠做到“無人值班,少人值守”。
(2)實(shí)現(xiàn)了港航運(yùn)數(shù)據(jù)的有機(jī)融合。一是船閘調(diào)度信息的交互共享。實(shí)現(xiàn)了申報過閘船舶動態(tài)、船閘通過能力、平均待閘時間、船閘水位、船閘視頻圖像等信息的實(shí)時采集與監(jiān)測,實(shí)現(xiàn)各船閘上傳數(shù)據(jù)質(zhì)量的監(jiān)控和對各船閘間交換共享數(shù)據(jù)的管理。同時,調(diào)度系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)各船閘報到信息、調(diào)度信息、水位信息、水情信息的實(shí)時共享互通和集中統(tǒng)計。二是船舶運(yùn)輸信息的交互共享。船閘聯(lián)合調(diào)度系統(tǒng)與廣西水路運(yùn)單管理系統(tǒng)等實(shí)現(xiàn)了實(shí)時信息共享,船閘調(diào)度管理可以實(shí)時查看船舶出港運(yùn)單數(shù)據(jù)和海事船舶簽證數(shù)據(jù),省去了大量的過閘船舶信息現(xiàn)場復(fù)核等工作。三是航運(yùn)數(shù)據(jù)信息的監(jiān)測分析。建立了船閘大數(shù)據(jù)年報制度,重點(diǎn)分析了船閘總體運(yùn)行情況(含多線船閘分閘室數(shù)據(jù))、過閘船型、過閘時間、過閘貨物種類、過閘貨源地和目的地(貨物流向)、重點(diǎn)航線、運(yùn)力指數(shù)及貨運(yùn)指數(shù)等,并以多種方式展現(xiàn)和統(tǒng)計船閘運(yùn)行大數(shù)據(jù)。實(shí)現(xiàn)了從航運(yùn)市場總體情況、重點(diǎn)航線市場運(yùn)行、重點(diǎn)港口市場運(yùn)行等多個維度監(jiān)測航運(yùn)市場。
(3)實(shí)現(xiàn)了北斗衛(wèi)星定位技術(shù)的應(yīng)用。西江集團(tuán)為全國首家將北斗衛(wèi)星定位技術(shù)應(yīng)用在內(nèi)河船閘過閘的單位。配合“西江通”手機(jī)APP和西江“E支付”,實(shí)現(xiàn)西江流域船舶過閘時“不停船報到、不上岸繳費(fèi)”,提高了船舶過閘效率。通過會員尊享增值服務(wù)(如不停船報到、不上岸繳費(fèi)、船閘調(diào)度信息推送與提醒、船舶監(jiān)控服務(wù)、過閘費(fèi)“e(易)托收”等),以市場商業(yè)化運(yùn)營服務(wù)方式在西江流域推廣使用北斗智能終端(設(shè)備費(fèi)5 000余元)。采用北斗衛(wèi)星定位技術(shù),可對安裝有北斗智能終端的船舶進(jìn)行航行軌跡實(shí)時跟蹤,設(shè)置船舶自動報到感應(yīng)區(qū)域,實(shí)現(xiàn)船舶自動報到和自動排隊(duì),有力維護(hù)了船舶報到和過閘的公平、公正、公開。
通過分析和總結(jié)國內(nèi)智慧船閘的建設(shè)現(xiàn)狀,可以看出:目前智慧船閘的建設(shè)主要還是從運(yùn)營、運(yùn)維、服務(wù)的其中一個方面出發(fā),取得了一定的成果,但還沒有將三者結(jié)合統(tǒng)一起來,建立起涵蓋智慧運(yùn)營、智慧運(yùn)維、智慧服務(wù)的智慧船閘。
對上述現(xiàn)狀進(jìn)行分析和總結(jié),揚(yáng)州智慧船閘建設(shè)現(xiàn)階段存在的問題主要體現(xiàn)如下。
揚(yáng)州智慧船閘建設(shè)缺少頂層設(shè)計、缺乏統(tǒng)籌管理,整體性不強(qiáng),綜合效能展現(xiàn)不足。多個業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)由于是獨(dú)立開發(fā)和運(yùn)行的,難以實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)共享交換。未形成統(tǒng)一平臺,系統(tǒng)之間的接口繁雜。信息資源的統(tǒng)一管理機(jī)制缺乏,信息化建設(shè)與業(yè)務(wù)管理和服務(wù)融合度不足。信息資源開發(fā)利用程度不高,尚未在決策支持、業(yè)務(wù)規(guī)范、流程再造、綜合管理與對外服務(wù)等方面得到深化應(yīng)用。
智慧船閘的建設(shè)必須依靠現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)支撐,現(xiàn)有技術(shù)需要進(jìn)行推廣應(yīng)用和升級研究,比如新版便捷過閘系統(tǒng)、智能排擋與調(diào)度、視頻與控制聯(lián)動、智能無線船閘便捷控制、船閘閘門防撞預(yù)警、公共信息服務(wù)APP等。
還有一部分涉及船閘運(yùn)營、運(yùn)維的關(guān)鍵技術(shù)亟需開發(fā)建設(shè)和應(yīng)用,比如水下機(jī)器人巡檢、基于人臉識別的船閘智能安全巡查、船閘機(jī)電遠(yuǎn)程故障診斷、基于高分影像船閘基礎(chǔ)設(shè)施巡檢、基于GIS/BIM融合技術(shù)的船閘智能運(yùn)維等新技術(shù)和新方法。
船閘信息資源分散的狀況依然存在,有的還處于“信息孤島”狀態(tài)。揚(yáng)州市船閘在發(fā)展過程中通過統(tǒng)計、調(diào)查、規(guī)劃、研究已積累了豐富的基礎(chǔ)信息,包括船閘基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)、運(yùn)營數(shù)據(jù)、設(shè)施設(shè)備維護(hù)信息、公共服務(wù)信息、收費(fèi)信息等,但由于散落在相關(guān)管理部門和各類獨(dú)立的信息系統(tǒng)中,無法充分發(fā)揮基礎(chǔ)信息對船閘運(yùn)行的支撐作用,造成了信息資源和人力資源的耗費(fèi)。
智慧船閘在全國各地水運(yùn)行業(yè)建設(shè),并根據(jù)不同船閘的實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計、建設(shè)和推進(jìn),但現(xiàn)階段的智慧船閘建設(shè)還處在各自建設(shè)的階段,尚未形成智慧船閘功能準(zhǔn)確定位和行業(yè)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),建設(shè)的差異化情況明顯。
頂層設(shè)計是實(shí)現(xiàn)信息化規(guī)劃向信息化實(shí)施過渡的一個不可或缺的重要環(huán)節(jié),是以信息化規(guī)劃為指導(dǎo)來創(chuàng)建信息化實(shí)施的總體框架,是總體規(guī)劃的一種實(shí)現(xiàn)手段,即用系統(tǒng)論的方法,從全局出發(fā),以信息資源規(guī)劃為核心,對信息化建設(shè)的各方面、各層次、各要素進(jìn)行統(tǒng)籌考慮,協(xié)調(diào)各種關(guān)系,明確目標(biāo),選擇實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的具體路線,制定正確的戰(zhàn)略方法,并適時調(diào)整、規(guī)避可能導(dǎo)致失敗的風(fēng)險,降低成本、提高效益。
就智慧船閘頂層設(shè)計而言,需要統(tǒng)籌考慮智慧船閘涉及的各方面要素,通過規(guī)范數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)功能、應(yīng)用系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)資源共享與業(yè)務(wù)協(xié)同目標(biāo),提出適應(yīng)智慧船閘發(fā)展需求的管理機(jī)制,指導(dǎo)智慧船閘建設(shè)工作。
智慧船閘綜合運(yùn)用大數(shù)據(jù)、云計算、移動互聯(lián)網(wǎng)、智能傳感及物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息與人工智能技術(shù),建立廣泛覆蓋、深度互聯(lián)的船閘信息網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)船閘運(yùn)營、運(yùn)維、服務(wù)等的便捷化、智慧化。
建立船閘運(yùn)行統(tǒng)一管理平臺,打造船閘智慧運(yùn)營、船閘智慧運(yùn)維、船閘智慧服務(wù)等三大綜合業(yè)務(wù)體系,分別解決船閘的運(yùn)營、運(yùn)維和服務(wù)等三大需求,主要包括船閘運(yùn)行統(tǒng)一監(jiān)測、船閘運(yùn)行智能分析、船閘統(tǒng)一集中調(diào)度管控、公共信息發(fā)布航道等四個方面。
船閘管理中各項(xiàng)業(yè)務(wù)間數(shù)據(jù)也需要有相互的支持和交互。建立數(shù)據(jù)資源共享機(jī)制需要進(jìn)一步區(qū)分內(nèi)部業(yè)務(wù)間的關(guān)聯(lián)情況,明確其中的業(yè)務(wù)邏輯關(guān)系;理清各業(yè)務(wù)內(nèi)部的協(xié)同需求,規(guī)范、整合數(shù)據(jù)資源,提高系統(tǒng)互聯(lián)互通和數(shù)據(jù)交換共享程度,滿足船閘對業(yè)務(wù)應(yīng)用和數(shù)據(jù)使用需求,實(shí)現(xiàn)船閘的智慧運(yùn)營、智慧運(yùn)維和智慧服務(wù)。
智慧船閘標(biāo)準(zhǔn)及管理辦法是揚(yáng)州智慧船閘是否能夠可持續(xù)發(fā)展的重要保證,是智慧船閘整體框架的支撐。要站在揚(yáng)州智慧船閘建設(shè)整體推進(jìn)的全局角度,抓緊制定智慧船閘建設(shè)管理辦法、信息化技術(shù)管理辦法,完善技術(shù)管控體系建設(shè)。建立智慧船閘管理和業(yè)務(wù)信息資源采集、更新、共享制度,明確數(shù)據(jù)來源、標(biāo)準(zhǔn)以及信息交換的責(zé)任和義務(wù)。進(jìn)一步加強(qiáng)和完善揚(yáng)州智慧船閘標(biāo)準(zhǔn)及建設(shè)管理辦法,推動數(shù)據(jù)整合共享,實(shí)現(xiàn)信息系統(tǒng)互聯(lián)、互通、互操作。采取有效措施,保障信息標(biāo)準(zhǔn)和管理辦法的貫徹執(zhí)行,保證智慧船閘建設(shè)、運(yùn)營的健康有序進(jìn)行。
目前揚(yáng)州船閘運(yùn)行調(diào)度模式為各船閘分散控制,建議建設(shè)揚(yáng)州船閘集中運(yùn)行調(diào)度中心作為管理處6座船閘的集中運(yùn)行調(diào)度的樞紐,通過對揚(yáng)州區(qū)域內(nèi)船閘的集中控制、統(tǒng)一調(diào)度、統(tǒng)一信息發(fā)布,并實(shí)現(xiàn)與水利等全市船閘、周邊船閘聯(lián)合調(diào)度,提升船閘運(yùn)行效能。
依托現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)條件,在揚(yáng)州船閘集中運(yùn)行調(diào)度中心建設(shè)視頻監(jiān)控綜合平臺,通過平臺與各船閘流媒體服務(wù)器級聯(lián)方式整合接入管理處6個船閘引航道、閘門、閘室和泵站等重要部位的視頻圖像資源,運(yùn)行調(diào)度中心的拼接大屏,能夠通過平臺對接入的所有視頻資源進(jìn)行統(tǒng)一解碼拼接上墻。調(diào)度中心人員通過平臺對各船閘遠(yuǎn)程調(diào)度管理,同時也能夠?qū)彩录屯话l(fā)事件進(jìn)行更好的應(yīng)急指揮。
建設(shè)多方通訊調(diào)度系統(tǒng)?;诰W(wǎng)絡(luò)通訊的模式,將IP電話與集群網(wǎng)關(guān)2種通信方式融入運(yùn)行統(tǒng)一管理平臺,通過通信調(diào)度系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對管理、調(diào)度人員的辦公話機(jī)、值班話機(jī)、對講機(jī)終端等統(tǒng)一調(diào)度,可快速發(fā)起單呼、會議、廣播和對講等調(diào)度任務(wù)。實(shí)現(xiàn)對電話、無線對講機(jī)、電臺等各類通信終端的互通。
推廣應(yīng)用船閘運(yùn)行機(jī)電設(shè)備實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)、基于高分影像的船閘基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)維系統(tǒng)、BIM模型/三維模型和船閘智能安全巡查裝置。
(1)利用高分系列衛(wèi)星獲取的數(shù)據(jù)建設(shè)船閘高分影像圖。
(2)船閘基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)維系統(tǒng)通過北斗高精度與高分遙感數(shù)據(jù)的結(jié)合,定期進(jìn)行圖像對比分析,自動識別或者預(yù)判船閘或航道護(hù)岸變形和滑坡。
(3)利用BIM技術(shù)(或三維技術(shù))為船閘重點(diǎn)機(jī)電設(shè)備和水工建筑物建立模型,為船閘的運(yùn)營管理養(yǎng)護(hù)提供支持。
(4)船閘智能安全巡查裝置。利用智能終端實(shí)現(xiàn)安全巡查,包括智能登錄、巡查事故上報、巡查軌跡回放和巡查統(tǒng)計分析等功能。
與海事、水利船閘數(shù)據(jù)信息交互共享,實(shí)現(xiàn)揚(yáng)州境內(nèi)所有船舶報到信息、調(diào)度信息和水情信息的實(shí)時共享,通過對航行船舶有序化的調(diào)控,實(shí)現(xiàn)揚(yáng)州各船閘的統(tǒng)一管理和聯(lián)合調(diào)度。
與海事部門協(xié)調(diào),開放船舶AIS、VITS數(shù)據(jù)接口,利用船舶AIS、VITS設(shè)備對船舶準(zhǔn)確定位,實(shí)現(xiàn)船載設(shè)備軌跡顯示、設(shè)備在離線狀態(tài)顯示,并將實(shí)際位置精確定位到電子航道圖上,配合視頻監(jiān)控的可視化管理手段,為運(yùn)調(diào)中心管理人員提供全面的決策支持,有效提高過閘船舶的監(jiān)管水平。
智慧船閘建設(shè)是水運(yùn)事業(yè)的必然趨勢,通過分階段逐步實(shí)施整合,揚(yáng)州智慧船閘建設(shè)以實(shí)現(xiàn)“集中值守”為階段目標(biāo),以打造“無人船閘”或“少人船閘”為最終目標(biāo),整合船閘數(shù)據(jù)資源,建設(shè)船閘統(tǒng)一管理平臺,應(yīng)用和推廣現(xiàn)有新技術(shù),形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),將揚(yáng)州市的船閘打造成在智慧運(yùn)營、智慧運(yùn)維、智慧服務(wù)等方面全省乃至全國領(lǐng)先的智慧船閘,打造交通強(qiáng)國的“揚(yáng)州樣本”。