利用信息化技術提升三峽通航監管智能化水平

孫榮 唐澤林 王曉莉

摘? 要：由于三峽航段地理環境復雜，基礎數據自動化采集程度不高，船舶過閘時效要求高，管理部門與船方信息交互方式不夠豐富等缺點，導致監管工作難度大，服務水平不夠。無論是通航管理安全要求，還是提升通航智能化水平的要求，利用信息化技術提升通航監管智能化水平已經是現代航運管理的迫切需求。綜合監管平臺系統有機融合了分布式存儲、云計算等新技術，加速了多源基礎數據資源整合共享的效率，實現了對船舶實施精準管控，實現海事、航道、通航調度綜合監督管理。

關鍵詞：三峽通航;信息化;智能化;監管

中圖分類號：TP391? ? ? 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2021）05-0171-03

Using Informatization Technology to Improve the Intelligent Level of

Three Gorges Navigation Supervision

SUN Rong，TANG Zelin，WANG Xiaoli

（Three Gorges Navigation Authority，Yichang? 443002，China）

Abstract：Because there is some shortcomings in three gorges，which includes：the geographic environment of the three gorges navigation section is complex，the degree of automatic collection of basic data is not high，the timeliness requirement of ships passing through lock is high，and the information interaction ways between the management department and the ship sides are not rich enough，and so on. Which leads to the supervision work is difficult and the service level is not enough. Whether it is the safety requirements of navigation management，or the requirements of improving the intelligent level of navigation，using informatization technology to improve the intelligent level of navigation supervision has become an urgent need of modern shipping management. The integrated supervision platform system organically integrates new technologies such as distributed storage and cloud computing，accelerates the efficiency of multi-source basic data resources integration and sharing，realizes the precise control of ships，and realizes the comprehensive supervision and management of maritime，waterway and navigation dispatching.

Keywords：three gorges navigation;informatization;intelligent;supervision

0? 引? 言

長江三峽通航管理局（以下簡稱：三峽局）貫徹落實習總書記推動長江經濟發展的重要戰略思想任務，實行過閘船100%安檢，從而保障三峽水利樞紐安全。近年來，三峽壩區貨物通過量及船閘過閘數量都呈現出快速增長態勢，特別是大型船舶的增多，導致三峽壩區通航壓力進一步增大。

將先進的網絡通信技術、信息技術、控制技術集成于一體，以提升三峽通航監管服務水平。對船舶實施精準管控，建立良好的過閘秩序，提高船舶過閘效率，實現海事、航道、通航調度綜合監督管理，是推進長江經濟帶穩定發展的重要環節之一。

1? 三峽通航監管現狀

1.1? 三峽通航應用系統現狀

目前，三峽航段內，管理部門依托VTS、AIS、CCTV、航標遙測遙控、水情氣象系統;提供船舶基本數據、船舶過閘計劃等信息的長江三峽—葛洲壩航運調度系統;以及以通航指揮調度業務管理為基礎，涵蓋壩區升船機、船閘、錨地等通航調度管理于一體的遠程申報系統，來實現河段內船舶過閘全流程的監管和調度。

1.2? 數據存儲現狀

目前三峽局數據中心利用已建網絡及信息系統資源，運用備份一體機等先進技術，形成了異地數據熱備份的總體架構，實現了核心數據“集中存儲備份、異地容災”;利用虛擬化技術搭建了三峽局“私有云”，實現了軟硬分離、應數分離、統一管理。

2? 三峽通航監管存在的問題

2.1? 應用系統整合不夠

隨著信息技術的快速發展以及船舶過閘數量的快速增加，結合實際工作需要，逐步建設了以上多種應用系統，以滿足船方過閘需求。但是各個系統建設過于分散，沒有經過統一規劃，接口不統一，存在應用系統整合不夠，有效共享不足，僅能解決某一方面的問題等局限，一線工作人員在對船舶全航段內進行監控時，往往需要多個系統來回切換及查看，影響了工作效率。

2.2? 信息基礎支撐能力不足

隨著攝像頭和監控終端的增加，網絡容量不夠，信息基礎支撐能力不足等問題逐漸顯現，視頻卡頓現象時而發生。系統錄像存儲分配不均，導致數據流亂竄，大量三峽CCTV和視頻存儲的數據在三峽—西壩的核心交換機之間出現冗余反復傳輸的現象，對端口和傳輸都帶來很大的負載。

2.3? 監控手段智能化程度不高

管理部門在對59公里航段內船舶作業進行全程監控時，不能做到自動巡屏，需要人工24小時盯屏，工作量繁重?，F場工作自動化采集程度不高，海事監管部門對船舶安全進行監管時，常常需要監管人員登船進行檢查，將實際檢查結果帶回執法基地，才能在系統手動錄入數據，大大影響了工作效率。CCTV攝像頭多是傳統技術攝像頭，不能進行視頻流融合以及全景視頻智能輸出。另外對船舶的船名識別智能化程度需要提高，數字航道、三維模型融合應用不夠等，都嚴重影響了工作效率。

2.4? 與船方動態信息交互渠道單一

目前主要通過甚高頻、應用系統消息單向推送、電話、短信、當面告知等傳統通信方式進行日常信息交互，消息的缺失性、時滯性等缺點導致對船方監管不協調、不及時、不準確等諸多不便，船方被動的接收消息，無法準確地將消息反饋給管理部門，主動聯系的手段不夠豐富，工作效率，服務水平不夠高。

3? 提高三峽通航監管智能化的手段研究

針對當前三峽水域船舶過閘監管的現狀以及存在的問題，利用信息化技術，全面整合三峽通航主要通航管理要素，統一基礎數據源、統一江圖數據呈現，統一用戶授權管理，實現三峽局通航指揮和安全監管綜合管理的業務需求，全局統一的三峽通航業務綜合監管系統平臺尤為重要。

3.1? 多源船舶定位融合服務

將接入的各類船位信號進行整合，然后重新進行對外發布船位信息服務。接入AIS、GPS、雷達信號、北斗信號等多種船位實時數據，并對有關聯關系的信號進行識別和分類，然后再按照AIS信號優先、GPS信號排后的原則向外部再次發布整合后的實時船位數據。

3.1.1? 數據預處理

對船舶定位來源數據進行預處理工作，判斷當前時刻的定位數據是否具有高可靠性，對異常數據進行剔除，然后按系統內部數據規范進行數據轉變，為后續的融合等處理工作生成標準格式的數據信息。

3.1.2? 同源數據融合

對船舶定位AIS數據進行預處理后，根據AIS動態信息返回的MMSI確定是否是同一個目標船舶，AIS數據通過船舶唯一標識MMSI進行數據融合;對船舶定位GPS數據進行預處理后，根據GPS返回的船舶編碼確認是否是唯一船舶，確定是同一船舶后進行GPS數據融合;對船舶定位雷達數據進行預處理后，采用的軌跡預測方式按照航速航向和間隔時間進行推算確定是否是同一個目標船舶后進行雷達數據融合。

3.1.3? 多源數據融合

對船舶定位數據進行同源融合處理后，首先需要對船舶定位AIS與雷達數據進行同源融合預處理，即通過AIS的MMSI信息和GPS定位信息的設備編號或者手機號碼等信息關聯，若特征信息關聯上，即可直接融合。否則，使用位置信息進行融合處理。

3.2? 采用分布式存儲的方式對CCTV系統進行升級

將CCTV網絡重新規劃，使視頻數據就近存儲，同一區域的監控存儲在同一個存儲矩陣，避免數據流的亂竄，降低系統網絡資源占用。將vts監控業務，海事監管業務，存儲服務器業務，分別部署與三個獨立網段，實現專網專用，業務流量互不干擾。同時，采用服務器虛擬化技術，結合自建的虛擬機網絡應用環境，建立新平臺服務器并安裝平臺軟件，讓其能支持H.265和統一校時，以降低CCTV系統消耗的網絡資源，提升視頻傳輸質量，增加相同存儲空間下的存儲天數。

3.3? 電子江圖服務

將三峽壩區59公里范圍內的電子航道圖按照CJ-57標準進行組織渲染，并以OGC標準提供航道圖服務發布，如圖1所示。在同一電子江圖界面上同時顯示船舶、通航要素、氣象水文、CCTV攝像頭等多種動態物標，通過按鈕實現船舶多信號接入顯示的篩選。監管人員通過CCTV列表在電子江圖界面上實現攝像頭的定位、查看攝像頭的名稱、播放監控視頻，支持視頻播放時圖像的任意切換或控制。

3.4? 船舶動態監控服務

電子江圖實時顯示各類船舶，通過船舶監控功能查看船舶當前動態信息及當前通航環境。通過查詢或在船舶列表選定需要監控的船舶，即可顯示以該船舶為中心的監控畫面;可以自主的選擇或者繪制需要監控的區域，即能彈出已選定區域為中心的監控畫面;一鍵巡航功能對區域或者選定的區域進行巡航，巡航結束后自動按照標準格式生成一鍵巡航報告;船舶與CCTV關聯篩選船舶周邊的CCTV攝像頭或者區域內的CCTV攝像頭，通過CCTV攝像頭查看船舶或者區域內的通航環境信息;通過查詢或手工繪制需要盯防的單元，盯防查看選定盯防區域內的整體情況;通過調度視圖功能查詢當前船舶調度實時信息。

3.5? 預警服務

實時接入在線船位信號，結合各類預設置區域及相應的區域判定規則，通過船位及船舶信息與規則間的相互判斷，做到對船舶的實時監管及預警，當船舶存在違反相關規則的情況時，主動向監管人員進行預警信息的及時推送與提醒。

3.6? 視頻聯動服務

通過實時接入在線船位信號，建立視頻跟蹤服務。依據前端監管人員發出的跟蹤指定船舶指令，結合預先設定的攝像頭相關參數，自動控制與船位相符坐標范圍的攝像頭對指定船舶進行視頻監控。前端監管人員只需要按服務返回的攝像頭信號指示進行接入視頻信號即可實現對目標地跟蹤，協助監管人員更為全面、高效地了解管控現場的實際情況，做出更加準確地判斷和管控措施。

3.7? 與企業微信集成實現移動端便捷化監管

如圖2所示，管理部門通過企業微信應用查看船舶數量、船舶調度、船舶類型、錨地數量等相關統計數據，查詢船舶基本信息、船舶歷史軌跡、航標、氣象水文信息等。通過海巡艇監控界面查看海巡艇實時位置和狀態，并對管轄區域船舶一鍵巡航。對船舶進入各功能劃定水域，AIS、GPS信號跟蹤、到錨確認、航行通告、船舶間安全距離、到錨后的航行規則等要求進行跟蹤監控，實時向遠程申報系統進行消息的推送，并通過遠程申報系統推送到船方的企業微信，通過船岸交互功能實現與船舶的文字交互。

3.8? 與管理部門門戶網站集成

通過與管理部門門戶網站集成，實現實時顯示分段船舶數據統計、水文數據和入庫流量數據等船舶航行相關動態數據，如圖3所示。

4? 結? 論

文章通過對三峽航段內船舶監管現狀及問題進行分析研究后，提出了利用有效的信息化手段，建設集成多個系統數據，運用融合算法對多源船舶位置數據進行融合分析，為船舶提供轄段內通航狀況、風險提示等航行指導信息;依據船舶的航行狀態數據進行消息預警等功能的綜合監管平臺，實現對轄區航行船舶進行實時監管。

同時，對硬件設備進行升級改造，廣泛匯聚信息資源，構建共享服務體系，推動跨部門、跨單位的互聯互通、信息共享和業務協同。保障三峽通航安全有序，總體提升三峽通航的管理服務水平。

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作者簡介：孫榮（1987—），女，漢族，湖北孝感人，工程師，碩士研究生，研究方向：軟件工程;唐澤林（1981—），男，漢族，湖北麻城人，高級工程師，本科，研究方向：交通工程;王曉莉（1982—），女，漢族，湖北宜昌人，高級工程師，本科，研究方向：通信與信息技術。