省域水路路網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)測(cè)信息系統(tǒng)構(gòu)建分析

孫志欣

（河南省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院股份有限公司，河南鄭州 450052）

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，我國(guó)水路運(yùn)輸事業(yè)發(fā)展迅速，社會(huì)公眾水路交通出行規(guī)?？焖僭鲩L(zhǎng)，對(duì)水路交通設(shè)施安全監(jiān)管能力、公眾服務(wù)水平和應(yīng)急保障能力提出了更高的要求，而近年來(lái)頻發(fā)的惡劣天氣、自然災(zāi)害等對(duì)水路交通基礎(chǔ)設(shè)施和運(yùn)行安全構(gòu)成的威脅愈發(fā)嚴(yán)重。如何破解水運(yùn)發(fā)展中的難題，提升航務(wù)海事管理能力，保障人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全，已成為當(dāng)前內(nèi)河水運(yùn)事業(yè)可持續(xù)性發(fā)展的重要課題。近年來(lái)，云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)的發(fā)展正引領(lǐng)著信息技術(shù)的革新，其在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中擁有廣闊的應(yīng)用前景，交通運(yùn)輸部多次下發(fā)文件明確要求推動(dòng)水路交通信息化的創(chuàng)新與進(jìn)步，以信息化提升水路交通監(jiān)管水平、應(yīng)急反應(yīng)能力和決策分析水平，全面加快建設(shè)數(shù)字港航、智慧港航。為此，本文提出建設(shè)省域水路路網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)測(cè)信息系統(tǒng)，以提升水路路網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)監(jiān)控和安全監(jiān)管能力、水上航務(wù)海事執(zhí)法能力以及執(zhí)法督察水平，為構(gòu)建暢通、高效、平安、綠色的現(xiàn)代化內(nèi)河水運(yùn)體系助力。

1 建設(shè)目標(biāo)

系統(tǒng)建設(shè)思路可概括為“全面覆蓋、重點(diǎn)突出、集成整合”。

1.1 全面覆蓋

水路路網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)測(cè)信息系統(tǒng)監(jiān)測(cè)范圍應(yīng)覆蓋各類水路交通要素，包括航道、港區(qū)碼頭、庫(kù)區(qū)、渡口、船閘與通航樞紐、跨河設(shè)施等水路重要交通基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控；水文、氣象等水路運(yùn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)；重點(diǎn)貨船、客船、公務(wù)船等運(yùn)載工具的動(dòng)態(tài)管理；現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)法人員的監(jiān)督管理等，實(shí)現(xiàn)對(duì)水路路網(wǎng)全要素運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)監(jiān)控。

1.2 重點(diǎn)突出

在全面覆蓋的基礎(chǔ)上重點(diǎn)監(jiān)控監(jiān)測(cè)航道、港區(qū)碼頭、庫(kù)區(qū)、渡口的通航環(huán)境（風(fēng)力、風(fēng)向、能見(jiàn)度等氣象指標(biāo)和水位、流量等水文指標(biāo)）；水路交通運(yùn)行條件（包括航寬、航深等航道維護(hù)指標(biāo)和航道突發(fā)事件、水上交通管制措施等）；水路交通運(yùn)行狀況（包括船舶位置、航向、航速、運(yùn)行軌跡等動(dòng)態(tài)）等。

1.3 集成整合

為了保證省級(jí)和各地市級(jí)系統(tǒng)建成后能夠充分發(fā)揮預(yù)期效果，應(yīng)整合目前航務(wù)海事系統(tǒng)已有的各類基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資源和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)監(jiān)控資源，并集約利用現(xiàn)有的機(jī)房、主機(jī)、通信網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)控中心場(chǎng)所等為本工程提供必要的支撐環(huán)境。

2 系統(tǒng)架構(gòu)

2.1 總體架構(gòu)

水路路網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)測(cè)信息系統(tǒng)總體布局為兩級(jí)布局、三級(jí)應(yīng)用的總體架構(gòu)方式，即建設(shè)部署省級(jí)水路路網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)測(cè)信息系統(tǒng)（水路交通監(jiān)控監(jiān)測(cè)與安全監(jiān)管平臺(tái)、航務(wù)海事電子巡航與執(zhí)法督察平臺(tái)）和地市級(jí)水路路網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)測(cè)信息系統(tǒng)（水路交通監(jiān)控監(jiān)測(cè)與安全監(jiān)管平臺(tái)、航務(wù)海事電子巡航與執(zhí)法督察平臺(tái)），區(qū)縣級(jí)航務(wù)海事機(jī)構(gòu)作為系統(tǒng)用戶，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)所在地市級(jí)平臺(tái)，根據(jù)權(quán)限使用區(qū)縣級(jí)平臺(tái)的相應(yīng)功能。系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體架構(gòu)圖

2.2 系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)

根據(jù)系統(tǒng)總體架構(gòu)、建設(shè)目標(biāo)和建設(shè)任務(wù)，確定河南省水路路網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)測(cè)信息系統(tǒng)的技術(shù)架構(gòu)如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)圖

3 軟件信息系統(tǒng)建設(shè)

3.1 應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)方案

水路路網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)測(cè)信息系統(tǒng)的應(yīng)用平臺(tái)、業(yè)務(wù)系統(tǒng)及各子系統(tǒng)的總體構(gòu)成如圖3所示。

圖3 應(yīng)用平臺(tái)和業(yè)務(wù)系統(tǒng)構(gòu)成示意圖

3.1.1 水路交通監(jiān)控監(jiān)測(cè)與安全監(jiān)管平臺(tái)

水路交通監(jiān)控監(jiān)測(cè)與安全監(jiān)管平臺(tái)主要用戶為省航務(wù)局、地市級(jí)航務(wù)海事機(jī)構(gòu)和區(qū)縣級(jí)航務(wù)海事機(jī)構(gòu)，包括水路交通設(shè)施監(jiān)控系統(tǒng)和水路安全運(yùn)行監(jiān)管系統(tǒng)，主要完成對(duì)全省范圍內(nèi)航道、庫(kù)區(qū)、港口、渡口、船閘、浮橋等水路路網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施和全省重點(diǎn)船舶動(dòng)態(tài)的監(jiān)控監(jiān)測(cè)，以及船閘調(diào)度、過(guò)閘收費(fèi)、船舶自動(dòng)報(bào)港、基建項(xiàng)目管理和水路運(yùn)行分析查詢等功能。

3.1.1.1 水路交通設(shè)施監(jiān)控系統(tǒng)

本系統(tǒng)主要用戶為航務(wù)局監(jiān)測(cè)監(jiān)控人員和社會(huì)公眾。

水路交通設(shè)施監(jiān)控系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)對(duì)全省通航水域、港口碼頭、渡口、跨河橋梁、船閘、庫(kù)區(qū)與海事監(jiān)管場(chǎng)所的全面監(jiān)控。

3.1.1.2 水路安全運(yùn)行監(jiān)管系統(tǒng)

本系統(tǒng)主要用戶為航務(wù)局水路運(yùn)行監(jiān)管人員和社會(huì)公眾。

本系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)對(duì)全省通航環(huán)境和通航條件的監(jiān)測(cè)，并通過(guò)相關(guān)預(yù)警措施保障全省水路交通安全和水路路網(wǎng)暢通。

3.1.2 航務(wù)海事電子巡航與執(zhí)法督察平臺(tái)

航務(wù)海事電子巡航與執(zhí)法督察業(yè)務(wù)平臺(tái)面向航務(wù)海事水上安全監(jiān)管工作人員與執(zhí)法督察管理人員，目的是提高航務(wù)海事巡檢效率、規(guī)范執(zhí)法程序。平臺(tái)主要包括航務(wù)海事電子巡航系統(tǒng)和航務(wù)海事執(zhí)法督察系統(tǒng)。

3.1.2.1 航務(wù)海事電子巡航系統(tǒng)

航務(wù)海事電子巡航系統(tǒng)通過(guò)整合7S［GIS（地理信息系統(tǒng)）、GPS（全球定位系統(tǒng)）、BDS（北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)）、AIS（船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)）、VMS（又稱CCTV，視頻監(jiān)控系統(tǒng)）、WIS（氣象信息系統(tǒng)）、WLIS（水位信息系統(tǒng)）］采集到的數(shù)據(jù)，與船舶管理系統(tǒng)、船員管理系統(tǒng)等進(jìn)行實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng)，同時(shí)和數(shù)據(jù)中心進(jìn)行數(shù)據(jù)比對(duì)與驗(yàn)證，通過(guò)預(yù)警配置，為在航船舶提供航行指導(dǎo)，對(duì)不正常的航行狀態(tài)進(jìn)行預(yù)警，及時(shí)消除事故隱患。這一系統(tǒng)主要對(duì)四類船舶（客汽渡船、危險(xiǎn)品船、旅游客船、超載船舶）實(shí)施全程監(jiān)控，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)船舶狀況巡查、通航秩序巡查、停泊秩序巡查、重點(diǎn)航區(qū)巡查、重點(diǎn)船舶巡查等任務(wù)目標(biāo)。電子巡航系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 航務(wù)海事電子巡航系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3.1.2.2 航務(wù)海事執(zhí)法督察系統(tǒng)

該系統(tǒng)是基于上級(jí)對(duì)下級(jí)履職盡責(zé)情況的內(nèi)部督察系統(tǒng)，即建立航務(wù)海事監(jiān)管業(yè)務(wù)的遠(yuǎn)程電子督察系統(tǒng)，使上級(jí)對(duì)下級(jí)航務(wù)海事機(jī)構(gòu)的目標(biāo)任務(wù)完成情況、重點(diǎn)區(qū)域監(jiān)管情況、日常履職盡責(zé)情況等進(jìn)行檢查督察。在省級(jí)督察中心還可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)對(duì)一地或多地監(jiān)管場(chǎng)所進(jìn)行工作檢查和督察，也可以在平臺(tái)間進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)交流等。

3.2 應(yīng)用支撐平臺(tái)建設(shè)方案

應(yīng)用支撐平臺(tái)介于應(yīng)用層與數(shù)據(jù)資源層之間，目的是作為支撐軟件或功能組件，統(tǒng)一支撐本工程所建設(shè)的各應(yīng)用平臺(tái)與系統(tǒng)，如圖5所示。

圖5 應(yīng)用支持平臺(tái)邏輯框架示意圖

3.3 數(shù)據(jù)中心建設(shè)和管理

結(jié)合航務(wù)海事業(yè)務(wù)管理的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)，信息系統(tǒng)采用省級(jí)集中的結(jié)構(gòu)方式進(jìn)行航務(wù)海事數(shù)據(jù)中心建設(shè)，下級(jí)行政或管理層級(jí)單位所發(fā)生的各種信息數(shù)據(jù)和相關(guān)業(yè)務(wù)處理全部針對(duì)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)中心進(jìn)行。

省級(jí)航務(wù)海事數(shù)據(jù)中心依據(jù)數(shù)據(jù)資源庫(kù)設(shè)計(jì)方案，將部署全省核心航務(wù)海事數(shù)據(jù)資源，集中管理除實(shí)時(shí)性要求強(qiáng)、數(shù)據(jù)發(fā)生量大且無(wú)需實(shí)時(shí)共享的數(shù)據(jù)以外的所有航務(wù)海事相關(guān)數(shù)據(jù)，主要由基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)和專題數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)成。

市級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)側(cè)重存儲(chǔ)實(shí)時(shí)性要求強(qiáng)、數(shù)據(jù)發(fā)生量大且無(wú)需實(shí)時(shí)共享的數(shù)據(jù)，如視頻監(jiān)控、船舶動(dòng)態(tài)、水上交通管理、遙測(cè)數(shù)據(jù)、感知數(shù)據(jù)等信息。這部分?jǐn)?shù)據(jù)采用“本地保存、按需上傳”的存儲(chǔ)策略，保證信息的有效共享和網(wǎng)絡(luò)資源的合理利用。

省市兩級(jí)數(shù)據(jù)中心利用數(shù)據(jù)交換平臺(tái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的上傳和下發(fā)。同時(shí)，數(shù)據(jù)交換平臺(tái)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)接口與交通運(yùn)輸部、其他省份航務(wù)海事機(jī)構(gòu)進(jìn)行對(duì)接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享與交換。

在利用現(xiàn)有船檢、船員等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)的同時(shí)，采集、整合水路路網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)控監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、船舶動(dòng)態(tài)管理數(shù)據(jù)、水上應(yīng)急搜救數(shù)據(jù)、海事執(zhí)法數(shù)據(jù)、綜合統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、公眾服務(wù)數(shù)據(jù)等，建設(shè)11個(gè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)、20個(gè)專題數(shù)據(jù)庫(kù)及1個(gè)視頻數(shù)據(jù)庫(kù)，共同組成航務(wù)海事數(shù)據(jù)中心。

4 視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)方案

整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)為四級(jí)架構(gòu)設(shè)計(jì)，架構(gòu)方式為網(wǎng)絡(luò)高清數(shù)字視頻監(jiān)控云存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)整體架構(gòu)見(jiàn)圖6。

圖6 系統(tǒng)整體架構(gòu)拓?fù)鋱D

建設(shè)內(nèi)容主要包括覆蓋全省重點(diǎn)航道、主要港區(qū)碼頭、船閘與通航樞紐、跨河橋梁與浮橋、重點(diǎn)庫(kù)區(qū)及海事監(jiān)管場(chǎng)所、重要渡口的視頻監(jiān)控以及省、市、縣三級(jí)監(jiān)控管理平臺(tái)，并整合、升級(jí)現(xiàn)有視頻監(jiān)控終端，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有終端的聯(lián)網(wǎng)化運(yùn)行。

5 終端系統(tǒng)建設(shè)方案

建設(shè)內(nèi)容主要包括覆蓋主要航道沿線的岸基AIS（船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)）基站、水文和氣象監(jiān)測(cè)設(shè)備、遙測(cè)遙控型航標(biāo)、具備遠(yuǎn)程視頻圖像傳輸功能的執(zhí)法儀以及外場(chǎng)可變情報(bào)板等設(shè)施。

6 網(wǎng)絡(luò)傳輸方案

終端及應(yīng)用系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)傳輸鏈路結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖7。

圖7 網(wǎng)絡(luò)傳輸鏈路結(jié)構(gòu)圖

7 結(jié)語(yǔ)

本文構(gòu)建了省域水路路網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總體框架。根據(jù)水上交通安全管理的職責(zé)，系統(tǒng)以水路交通監(jiān)控監(jiān)測(cè)與安全監(jiān)管、航務(wù)海事電子巡航與執(zhí)法督察等作為建設(shè)重點(diǎn)，建設(shè)了基本覆蓋全省主要航道、庫(kù)區(qū)、港口、渡口、船閘、浮橋、船舶、執(zhí)法人員的監(jiān)控監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集、傳輸、存儲(chǔ)和展示體系，形成省、市兩級(jí)航務(wù)海事日常業(yè)務(wù)管理監(jiān)測(cè)監(jiān)控協(xié)同作業(yè)體系，全面提升航務(wù)海事系統(tǒng)安全監(jiān)管和陽(yáng)光執(zhí)法能力。