◎ 毛雄磊 贾圣 长江重庆航道局

1.前言

助航标志简称航标，主要功能包括定位、危险警告、确认和指示功能等。根据其工作原理，可以将其分为视觉航标、音响航标和无线电航标这三种航标。目前，仍以视觉航标为主，制约航标智能化发展的影响因素有很多，主要是以下几点。首先，当前内河航道中大多使用视觉航标，视觉航标具有种类多、数量多、分布不均等特点，航标的实时检测、规划布设及管理维护仍以传统的经验判断和人为布置为主的方式进行，存在工作效率低下和科学性不足等问题；其次，航标作为水上建筑物，复杂的水文条件、变化的气象条件等都对其有着较大的影响，而这些因素均难以通过传统数学模型进行分析，这就导致我们不能随着水文条件和气象条件的变化灵活应用。因此，内河助航系统亟需新方法、新技术、新装备来提升航道效能，发挥航运的最大效益，促进内河航运事业的发展。

结合航道规划管理向智能化转型发展的大趋势，以及当前大数据技术和人工智能技术等前沿科技，进行复杂外部条件下的航标智能化布设技术研究，对我国航运产业的智能化发展和安全保障有着至关重要的作用。

2.航标智能化研究现状

早期，为促进内河航运事业的高效发展，我国最早使用的是ARPA避碰雷达和VTS 系统，存在抗气候干扰能力弱、分辨精度低等不足，无法满足现今航运管理的高精度、高分辨、高稳定以及智能化的应用需求。随着通信技术的广泛应用和计算机技术的高速发展，出现了能够直接进行目标识别、且抗干扰能力强的船舶自动识别系统—AIS 系统。AIS系统最显著的优点是实时性，同时，具有良好的对天气等外部环境因素的较强抗干扰能力。

国内外学者结合A IS系统对智能航标管理方面的研究已愈发深入和全面，并形成了一些较为全面的体系和系统。谷延辉等通过深入研究AIS 数字航标系统的硬件结构的更方面特性，设计了一款AIS数字航标收发信机软件，该软件可以通过基站实时、准确地传输航标的具体位置、状态信息给监控中心，并及时接收监控中心的遥控遥测命令，做出正确响应。郭涛等结合ZigBee以及AIS等技术，研制开发了航标遥测遥控终端，并基于长江电子航道图平台开发的航标监控系统，实现了航标的远程监管技术。总的来说，对于航标智能化方面的研究，大多研究形成了航标动态管理系统，不可否认，这些研究在推动智能化航道的发展上起着重大的作用，但部分研究还比较浅显，功能相对单一，普适性也较低，具有较大的发展空间。众多学者对国外智能航道的发展现状做了深入的研究表明，国外信息服务的发展是快于国内的，特别是欧洲的内河智能信息服务这方面的建设，在一定程度上来说，可以称为是现在世界上最先进的内河航运信息服务的科学技术。国外大多逐步投入使用AIS 技术，北美、欧洲等地区的一些国家早已经建成覆盖整个国家的AIS网络；2005年的时候,欧盟就已经有人提出了将内河信息服务系统统一的构想并且成功构建了一套完整的系统，该系统能够提供完整的航运综合信息的服务，较好的实现个国家之间航道信息的共享与信息协同的功能。

相比较而言，我国的内河航道智能化相较于国外的发展还有一定的差距，智能航道的发展是大势所趋，也是必然的，在未来的内河航道发展过程中，我国将持续和加大开展内河航道智能化研究，实现数字航道到智慧航道的过度，实现交通强国的伟大目标。

3.内河智能化航标系统构建

就内河航标智能化现状来看，智能化航标系统可大体由两部分构成：（1）智能航标遥测遥控终端；（2）智能航标管理中心。智能航标遥测遥控终端一般安装在航标上，主要功能是实现航标信息的监控。目前，航标基本可实现航标运行参数的获取，并将这些参数传输到监控中心；智能航标管理中心的作用是对航道中所有航标工作状态的实时监控，并通过图形化人机界面，监视、查询航标运行信息，同时，向各航标采集终端发送遥控指令，以检查、控制航标的运行状态。在深入研究相关文献后，本文针对目前我国内河航道中智能化航标的发展提出了智能化航标系统构建的建议。

智能航标遥测遥控终端实现的功能可归结为四点：（1）遥控信号准确快速接收；（2）航标运行参数实时获取；（3）航道地形可视化感知；（4）水文数据实时获取。除了实现基本的接收航标管理中心的遥控信号，以及航标运行参数的实时获取外，在未来的研究中，可添加对航标附近地形数据的实时感知功能，以及对航道水文要素数据的实时获取。随着科学技术的飞速发展，即使从传统的视觉航标发展到音响航标、AIS航标等无线电航标，甚至到未来可实现的虚拟航标，航标都将存在于内河航道中，那么，它的功能就不仅限于助航这一功能，其功能可拓展为航道管理部门提供服务，以发挥航标更大的效能。

智能航标管理中心实现的功能可归结为五点：（1）实现航标信息可视化显示；（2）实现航标信息动态监测；（3）生成航标布设最优化方案；（4）实现航标运行远程遥控；（5）实现航标信息实时共享。管理中心是核心部分，航标遥测终端获取的数据是大量的、复杂的、未经处理的一个个单纯的数据，若仅仅运用看数据是不可能实现实时分析，实时预警，并迅速做出反馈的，所以就需要形成一个可视化的系统，在获得航标遥测终端的大量数据后，立刻完成数据的分析、归类，管理人员可直观做出研判并做出正确的指令，指导航标工作。并且，还能实现航道信息的实时共享，根据需求展示相关信息，对航道规划、建设、管理、养护与服务。

4.结语

本文分析了内河航标智能化发展研究现状，通过系统研究国内外学者在航标智能化方面的成果，并介绍了相关比较完善的航标智能化管理系统的范例的应用情况，可为内河航道航标智能化发展提供一定借鉴，并且对内河智能化航标系统的构建提供了想法。尽管我国内河航道航标智能化取得一定的技术成果，但是随着内河智能航运的发展，智能航道是继数字航道之后长江航道未来发展的必然趋势，航标作为水上交通中最为重要的航行标识，其在未来的研究建设中，会越来越向智慧化方向快速发展。