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数字航道综合监控系统在航道维护管理中的应用研究

2020-05-26 02:07:27 《中国水运》 2020年3期

董政 曹春 孟东海

摘 要:综合监控系统是数字航道系统建立的重点,本文就数字航道、综合监控系统及相关功能进行具体介绍,然后以长江建立的数字航道为工程实例,具体分析了数字航道综合监控系统在长江航道维护管理中的应用,最后对数字航道综合监控系统的发展情况进行了展望,以期实现航道管理维护的智能化和数字化,推动新时代下长江航道现代化建设发展。

关键词:数字航道;综合监控系统;航道维护管理;应用研究

1  数字航道综合监控系统

1.1  数字航道介绍

数字航道是数字地球理念在中国航道领域的运用。数字地球是将地球当作数字模型,从而获取地球环境及其上活动的数据信息,数字航道则是集多项技术为一体(通信技术、计算机技术、遥感遥测技术、多媒体技术)进行航道管辖区域的数字化管理,具有數字化、智能化、网络化、可视化等特点,能够对管辖区域航道进行多方位、多角度的服务和管理。在航道维护管理中应用数字航道的目的是建立健全航道空间信息基础应用设施,在建成的航道空间基础信息设施基础上整合获取的数据资源并深度开发各种数据信息。数字航道综合监控系统是数字航道各种系统的核心组成,它能够为信息管理系统、电子通道地图系统提供精准的监测数据,同时数字航道综合监控系统还可以通过船载AIS系统及智能终端对采集的水位、航标、船舶等信息进行集成和分析,为系统支持平台提供及时准确的数据资料。

位于长江南浏段的数字航道全长369.5km,是我国建成的第一段数字航道。它是我国航道建设史上重要的里程碑,维护管理区域上起慈湖河口(安徽和江苏交界),下至江苏太仓浏河口,工程主要建设的数字航道系统主要包括电子航道图系统、系统支撑平台、综合监控系统、信息管理系统等。数字航道系统和相关配套设施在航道数据采集、分析、整理下实现航标监控实时化、航道图数字化及信息服务的网络化,不断提高长江河道的信息服务质量。

1.2  数字航道综合监控系统及相关功能

电子航道图系统、系统支撑平台、综合监控系统、信息管理系统等之间的联系见图1,电子航道图的主要功能是进行图形化信息的采集,主要包括航道水深、周边建筑物等信息;信息管理系统主要采集航标的最新设计标位相关信息;系统支撑平台开展对外服务的重要信息获取渠道为电子航道图系统、综合监控系统、信息管理系统等。数字航道四个系统相互独立又联系紧密,形成数字航道系统的基本结构框架。

数字航道综合监控系统是数字航道系统正常运行时航道维护管理的重要支撑平台,它主要由船舶监控平台、航标遥测遥感平台、水位监控平台组成,通过电子航道图系统和信息管理系统获取的基本数据,再通过搭载的船载AIS、智能终端、电子水尺等相关测量设备将获取的船舶、航标、水位等动态数据进行分析整理,为航道服务提供精准的数据,从而实现船舶移动位置的动态追踪、航标的动态监控、水位的动态监测等变化数据的实时采集。

数字航道综合监控系统的船舶监控平台主要负责接收船载AIS设备信息,从而实现船舶移动位置的动态监控,见图2。

数字航道综合监控系统的航标遥测遥感平台主要通过在航标上搭载的智能终端获取航标灯、航标地理位置、电源系统等实时动态数据信息,实时查看航标技术的运行状态,同时能够向智能终端发送相关指令进行航标相关信息参数的设置及远程控制,见图3。

数字航道综合监控系统的水位监测平台通过工作平台的电子水尺实时监测水位变化数据,见图4。

2  综合监控系统在长江航道维护管理中的应用

长江数字航道综合监控系统正式建成启动运行后,长江航道维护管理只需要控制综合监控系统,就能实时获取整个维护管理航道的航标等工作情况、航标位置、航标工作船的运行轨迹、运行时间、运行状态等信息。实现足不出户地了解和掌握整个航道的运行数据参数,弥补航道图绘制时间长、绘制偏差较大、不能实时了解船舶状态等管理不足,提高长江航道的信息化服务水平。

2.1  船舶动态监控

以往长江航道部门对工作船舶进行动态监控时通常采取电话联系获取工作船舶的方位,这种船舶动态监控方式复杂,且由于航道复杂的地域环境不宜及时准确掌握工作船舶的航行动态,工作船舶的运行调度迟缓,航道整体服务水平较低。自从长江航道开通数字航道信息化服务后,利用数字航道的综合监控系统,利用船舶搭载的船载AIS设备可以实时获取工作船舶的详细位置、航行情况、航行时间等信息,掌握工作船舶的运行情况,根据长江航道的具体情况合理调度船舶,提高整个航道的维护管理水平和工作效率。

另外,在工作船舶执行管理任务时,利用综合监控系统开启船舶的实时监控,观察船舶的工作情况,能够及时获取航道信息,排除航道运行故障或问题,并有效监督工作船舶的运行情况,保证工作船舶的运行科学和安全。

2.2  航标信息动态监控

长江数字航道开通后,长江航道部门转变航道管理方法,分别成立了数字航道监控调度中心及监管指挥中心,实行全天候的航道信息监控。航标搭载智能终端系统每两个小时(轮询周期)将采集的航标技术信息传输到终端数据库上,并在数字航道综合监控系统上显示。监控人员通过监控系统上显示的航标地理位置信息、航标灯的运行状态、电源系统的工作状态等信息,判断航标的整体工作情况,保证整个管理航线的航标运行正常。

当航标发生异常时,会触发报警装置,并向综合监控系统的中央处理器发送报警信息,提醒监控人员航标故障。监控人员根据采集的航标故障信息,结合航道的实际情况,及时向外发布航标故障,并第一时间报修解决故障,提高航道维护管理的安全性和实效性,节约航道管理运营成本。

2.3  水位动态监测

数字航道综合监控系统利用电子水尺,内置温度传感器和有线水位数据采集器,可以实时测量工作面的水位及水温,测量数值稳定,没有温漂和时漂限制,基本不受水气和雾天的影响,其测量值误差较小。另外电子水尺和综合监控系统连接,将采集到的水位及水温等数据信息传送给综合监控处理器上,监控人员根据采集到的水位、水温信息对航道运行情况进行维护管理,实现航道管理的信息化和自动化。

另外,航道监控人员将采集的水位、水温信息制成图表,分析近几年的水位、水温变化特点,通过对水位变化进行分析研究,预测近期或未来的水位变化情况,提前进行航道管理部署,为航道管理提供科学的水位变化信息。

2.4  航道交通事故调查取证

传统航道管理当航标被撞发生破损时,只能依靠工作船舶巡航时发现,这时无法确定航标被撞时间,以及对肇事船舶进行及时的调查取证,不利于航道维护管理工作的开展。另外航道发生交通事故后,航道维护管理人员反应较遲缓,不利于事故现场的调查取证及判责,救援工作的开展也比较迟缓。自数字航道开通之后,利用综合监控系统进行航道管理区域的实时监控,一旦航标发生异常状况后,会触发报警系统,监控人员看到航标报警信号后,立即调遣就近工作船舶进行查看,确定航标异常状况,并及时排除故障。还可以利用综合监控系统的“区域船舶轨迹查询”,查看航标失常前后区域船舶的航行轨迹,迅速锁定肇事船舶,并及时调查取证,提高航道维护管理效率。

数字航道的开通也为航道交通事故调查取证提供可能。在管辖区域内航道发生交通事故后,利用综合监控系统可以查看到航道异常,监控人员迅速派遣工作船舶赶赴事故现场,进行事故现场的调查取证,还可以利用“船舶轨迹查询及回放”功能查看事故航道附近船舶的运行情况,进行事故船舶的调查取证,及时进行事故现场判责,维护航道管理秩序。

3  数字航道综合监控系统的发展及展望

截至2019年6月,长江干线数字航道已经全面上线试运行。长江数字航道的试运行将开启一场全方位、深层次的技术革命,彻底转变长江航道传统管理方式,提高航道管理的信息化、智能化服务水平。综合监控系统作为数字航道的核心工程,在数字航道试运行期间要不断升级完善,不断拓展服务范围,以适应数字航道的服务需求。

3.1  系统优化及完善

综合监控系统软件方面应不断优化,提高自身的运行速度及稳定性,另外要提高软件系统的兼容性,方便各电脑系统操作。在软件功能方面,应增加数字的检索、统计及导出功能,提高航道管理工作效率。报警系统可以增加语音报警功能,报警声音可以根据报警信息不同进行设定,提高监控人员对报警情况处理速度。

在硬件方面,应增加其稳定性和兼容性,根据设备要求提高终端信号的接收和发射功率,提高综合监控系统及设备的运行速度。

3.2  系统应用扩展

数字航道是集多项技术为一体进行航道管辖区域的数字化管理系统,在数字航道综合监控系统智能终端上安装视频监控系统、地理信息分析系统、水深传感装置、水文信息实时监控系统等,增加数字航道的综合功能,深度挖掘数字航道在航道维护管理中的潜力,拓展数字航道的应用范围,提高数字航道的信息化、智能化、数字化服务水平。

4  结语

数字航道系统是我国建立的航道维护管理智能化系统,在数字航道系统建立中综合监控系统作为数字航道建立重点,其应用船舶监控平台、航标遥测遥感平台、水位监控平台等三大平台功能,实现航道管理维护的智能化和数字化,推动新时代下长江航道现代化建设发展。

参考文献:

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