基于互联网+的长江上游控制河段信号台管理系统研发

    段原昌+钟丽+商勇

    

    

    

    摘 要：本文分析了当前长江山区航道控制河段信号台服务不足，结合长江电子航道图，设计了信号台管理系统的架构与功能模块，并基于联通3G移动网络研发了B/S架构的信号台综合管理系统。经应用测试表明，本系统可以实现多信号台协同管理。

    关键词：互联网+；长江山区航道；信号台；信息管理系统

    中图分类号：U675.7 文献标识码：A 文章编号：1006—7973（2017）03-0044-04

    目前控制河段所设信号台的传统指挥办法主要依靠人工瞭望、VHF电话联系等方式获取上下水船舶船位信息，凭借信号员业务水平和经验来揭示通行信号。由于信号员难以直观掌握船舶准确位置，造成通行指挥比较被动，指挥的准确性较差、效率较低，使得人为降低了控制河段的通航效率，易导致船舶滞航；而且上水船舶存在虚报船位的现象，易造成指挥的失当，引发船舶交通安全事故。因此，为了解决上述存在的问题，控制河段交通智能化技术应运而生并得到广泛的关注。文献在长江干线上游航道针对控制河段传统指挥方式的不足，开展了控制河段智能指挥系统的系列研究应用，依托长江电子航道图3.0版在部分单控制河段已实现智能指挥和自动揭示，大幅提高了控制河段信号台通行指挥效率和水平，增强控制河段的主动监控能力。然而，在船舶的大型化趋势及船舶通航密度增大情况下，多控制河段的通行指挥难度和控制河段信号台通航协同保障难度日益增大，控制河段航道通过能力还有待进一步提升。

    本文首先阐述了目前长江山区航道控制河段信号台管理模式，分析当前信号台服务管理不足，然后提出系统框架以及涉及的关键技术，最后通过结合长江电子航道图，研发长江上游控制河段信号台综合管理系统，实现了互联网+长江上游控制河段信号台综合管理新模式，提升长江山区航道服务水平。

    1 控制河段航道工作管理模式

    长江航道局辖区控制河段管理模式为三级管理层级：各信号台以所属控制河段为单位，归对应辖区航道管理处管理，各航道管理处统一由长江辖区航道局机關管理。其中控制河段内信号台主要包括通行指挥台、控制台和预告台三类，不同类别的信号台其职责不同。

    其中通行指挥台工作职责为：①综合本控制河段各台报告的船舶动态，正确决定应悬示的信号，并及时悬示；②负责整理本控制河段不同水位期各类船舶通过控制河段的时间资料；③负责对本控制河段各台值班情况进行督促、检查和指导；对通行指挥质量负责考核、统计和上报；④负责对本通行控制河段内发生的船舶交通事故、违章、通行指挥事故情况的收集、资料整理及原因分析，并及时报告航道管理处；⑤负责监视本台视界内航标的维护状态，如有异常及时通知航道管理处。负责在紧急状态时确定控制河段的禁航与解除禁航，并在第一时间内报告航道管理处；⑥正确填写各项工作记录；⑦完成通行信号台其他各项工作任务。

    其他（预告台、控制台）通行信号台工作职责为：①准确、及时地将观察到的船舶、小机船动态报告指挥台，并可根据通行指挥的有关技术规定向指挥台提出建议，但必须执行指挥台的决定，并及时悬示信号；②负责监视本台视界内的航标的维护状态，如有异常应及时通知指挥台（或航道管理处）；③协助指挥台对本通行控制河段内发生的船舶交通事故、违章、通行指挥事故的情况收集、资料整理及原因分析；④正确填写各项工作记录；⑤完成其他各项工作任务。

    尽管长江上游控制河段信号台信息化技术有了一定进展，但是多信号台信息管理以及协作还有待进一步改进。随着移动通信、高精度位置服务、地理信息、物联网、云计算、大数据等现代化信息科学技术不断涌现，“互联网+”的理念日益深入人心，已经延伸到我国经济社会发展的各个领域。因此结合移动互联网、电子航道图开发制河段信号台综合管理系统，在技术上具有可行性。该系统的研发，一方面实现各信号台的统一科学管理，改变传统人工填报管理模式；另一方面预留接入船舶数据多源采集信息接口，以便接入控制河段航道通过能力提升技术成果。

    2 关键技术

    2.1 通信网络选择

    选择合理的移动通信网络是实现互联网+信号台综合管理的基础条件。通过实地测试，本文得到长江上游山区航道3G无线网络的覆盖情况如下：

    上游里程数47-1045公里，共计999公里范围。中国电信公司有611公里信号覆盖强，占到61.16%；105公里信号覆盖中，占比10.51%；113公里信号覆盖弱，占比11.31%；179公里信号覆盖情况不明或无覆盖，占比17.02%。中国电信公司在上游的整体覆盖率为82.98%。中国联通公司有713公里信号覆盖强，占到71.37%；124公里信号覆盖中，占比12.41%；57公里信号覆盖弱，占比5.71%；97公里信号覆盖情况不明或无覆盖，占比9.71%；8公里未测量，占比0.8%。中国联通公司在上游地区整体信号覆盖率为89.49%。因此，本文选用中国联通公司3G移动通信网络作为信息台信息传输网络。

    2.2 电子航道图

    电子航道图是长江航道局利用计算机技术、地理信息技术将长江航道地物要素按照国家有关标准生产的、有利于充分利用长江干线航道资源的专题数字地图。其中长江电子航道图（V3.0）系统为船舶用户提供了AIS信号接入、GPS信号接入和测深仪信号接入，并且具有本船信息显示、航道图显示查询、航道图更新、网络服务检索、计划维护水深显示、安全航行预警、航线管理及轨迹回放、虚拟航标显示应用、手工标绘和日志记录等功能。因此，本文采用长江电子航道图（V3.0）作为系统开发的可视化平台。

    3 系统设计

    3.1 系统需求

    长江上游控制河段信号台综合管理系统主要有四方面需求：一是信号指挥智能化；二是辖区所有信号台之间、船舶与船舶之间、船舶与信号台之间都能通过同一平台进行信息交互和共享；三是建立相关数据库，能及时调用相关数据，并方便进行分析处理；四是将控制河段通行指挥信息化系统纳入航道处、区域航道局，长江航道局三级数字化航道管理平台，进行统一的信息交换与管理。

    3.2 系统总体框架

    系统围绕信号台主要工作内容进行功能设计，以信号台的相关操作记录和统计为核心开发航行管理功能，并配套开发航道管理、用户管理和系统管理等非核心功能。系统总体框架如图1所示。

    3.3 主要功能模块设计

    3.3.1 航行管理

    航行管理为系统核心功能模块，包括揭示杆记录管理、航行记录管理、航行统计管理三个子模块。揭示杆记录管理目的是在通行信号指挥工作中，担负指挥任务的信号台在指挥船舶通行时，需要正确揭示通行信号。其内容主要包括：上行船舶通航信号、上行船舶暂停通航信号（半杆信号）、下行船舶通航信号、禁航信号、通信故障信号。该模块可管理揭示杆的相关信息。航行记录管理功能设计如表1所示：

    航行统计管理功能设计如表2所示：

    3.3.2 航道管理

    航道管理功能模块为辅助功能模块，其功能详细设计下表3所示：

    3.3.3 用户管理

    用户管理功能模块为辅助功能模块，其功能详细设计如表4所示：

    3.3.4 系统管理

    系统管理功能模块为辅助功能模块，主要包括权限管理、菜单管理、数据字典和组织机构管理四大子功能。其中权限管理功能设计如表5所示：

    菜单管理功能设计如表6所示：

    4 系统实现

    长江山区航道局信号台系统，采用基于B/S模式的软件开发模式，从而使用户能够直接通过浏览器访问该系统，其涉及的范围广泛，信息量也较为庞大。系统实现后的主界面如图2所示。

    其中揭示杆记录管理界面中，具有揭示杆记录权限的用户可以看到“新增”按钮如图3所示，当点击“新增”按钮，填写新增信息点击“保存”后，则新增信息生效。

    本系统已在长江泸州航道局控制河段信号台管理中得到应用，系统运行稳定，实现了基于互联网的多控制河段船舶通行指挥系统协同管理。通过该系统监控中心可以实现信号台远程监督与管理，极大地提高了控制河段航道服务能力，降低了工作人员的劳动强度。

    5 结束语

    “互联网+”航道维护管理服务，是当前航道服务技术研究方向。本文分析了当前长江山区航道控制河段信息台服务不足，提出了基于互联网+的长江上游控制河段信号台综合管理系统开发的关键技术，设计了系统的架构与功能模块，研发了B/S架构的信號台综合管理系统。在实际应用中系统功能均正常稳定，可以满足多信号台协同管理的应用需求。

    在未来研究中，将与长江AIS管理系统、长江数字航道监测系统等互联，实现信息共享，更加有效地服务在航船舶，提高控制河段航道通过能力。

    参考文献：

    [1] 吴关胜，钟丽，龙艾芳，梁山. 控制河段船舶远程通行指挥数据实时传输的设计[J]. 水运工程， 2014，497（11）： 60-64，68.

    [2] 甘少君. 控制河段通行信号自动揭示系统设计与实现[D]. 重庆大学， 2013.

    [3] 李学祥，长江航道要素数据资源元数据研究，水运工程，2016年（1）：27-31；

    [4] 李学祥，吕永祥，刘洁，利用长江在航营运船舶终端数据的测深技术方案，水运工程，2016（1）：93-98；

    [5] 吴关胜. 双控制河段船舶通行指挥系统设计与实现[J]. 水道港口， 2016（8），422-425