长江数字与智能航道关系及发展现状_长江数字航道系统

长江数字与智能航道关系及发展现状由刀豆文库小编整理，希望给你工作、学习、生活带来方便，猜你可能喜欢“长江数字航道系统”。

长江数字与智能航道关系及发展现状

作者:万大斌 刘怀汉 郭涛 责任编辑: 日期:2012-08-16

一、引言

2011年1月21日国务院正式颁发《关于加快长江等内河水运发展的意见》，要求利用10年左右时间，建成畅通、高效、平安、绿色的现代化内河水运体系。为落实交通运输部“关于贯彻《国务院关于加快长江等内河水运发展的意见》的实施意见”，长江航道局2012年工作会议提出，加快数字航道和智能航道建设，到2015年基本建成长江干线数字航道，初步建成长江干线智能航道。

近年来，随着长江“数字航道”建设的启动，长江航道信息化建设经历了一个快速的发展历程，在电子航道图建设、航道测量、信息基础设施建设等方面取得了一系列的成绩，已经初步具备由数字化向智能化转变的条件。为解决制约长江“智能航道”发展的全局性、系统性问题，进一步提高长江航道管理的能效，实现长江航道的管理和服务水平的大幅度提升，推动长江航道由传统服务型向主动服务型转变，养护方式由劳动密集型向技术管理型转变，管理手段由单纯行政管理向依法综合管理转变，尽早开展长江“智能航道”的研究和规划，具有十分重要的意义。

二、长江智能航道总体构架

在智能航道建设需求基础上，智能航道定义如下：“智能航道”（Intelligent Waterway）是指在数字航道基础上，利用智能传感器、物联网、自动控制、人工智能等技术，自动获取航道系统要素信息，通过融合处理与深度挖掘，实现航道规划建设科学化、养护管理现代化，为航运企业运输决策、船舶航行安全、海事监管、水上应急灯提供全方位、实时、精确、便捷的航道服务。

结合智能航道定义，智能航道系统具有如下特点：

（1）航道信息感知更为全面、透彻

通过智能传感器、射频识别、无线传感网络、无线网络、机器人等手段，从空中、水面、水下实现航道要素信息全方位透彻的获取。同时基于航道演变模型计算高分辨率的航道水位、水深、流速、流态等信息，实现航道通航要素信息的精细感知。

（2）航道信息交互更为通畅、友好

航道要素信息以不同方式嵌入网络，与各先进的感知工具的连接，实现更全面的互联互通。同时依托多功能电子航道图系统，利用三维显示技术实现航道信息实时、顺畅地友好交互。

（3）航道信息服务更为实时、便捷

基于云数据库平台，结合多功能电子航道图系统，利用云计算技术对海量数据进行整理分析，实现从数据到信息，从信息到知识，从知识到洞察力的过程，进而实现航道信息全面定制化服务。同时，通过多源航道信息服务发布平台，实现实时、便捷地航道信息服务。

（4）航道管理与养护更为科学、低碳

基于航道知识库，利用人工智能技术对航道规划、执法、养护、资产管理等过程进行决策分析，实现航道管理的科学化。同时利用遥测遥控与智能控制技术，对航道工程船舶、航标状态进行主动监测与智能控制，实现航道养护过程的智能化，达到节能降耗。

综上所述，长江智能航道将由数据感知层、通信层、数据处理层、支撑平台层、服务应用层和制度保障层组成。其架构如图1所示。具体由船舶感知系统、航道感知系统、船-标-岸一体化信息网络，数据处理系统，通用技术平台（航道与船舶云数据库、多功能电子航道图系统平台等）、7大服务系统（先进的长江航道规划与建设服务系统、长江航道智能管理养护系统、长江航道智能机务系统、先进长江航道安全管理体系、先进的长江航道信息服务系统、长江航道智能助航系统、长江航道智能应急服务系统）、长江航道智能管理平台、先进的长江航道综合服务平台、规范与标准保障体系组成。

三、智能航道与数字航道的关系

长江航道在“十一五”期间开展数字航道建设，在电子航道研制、航标遥测遥控等方面取得一系列成果。从总体上看，“数字航道”（Digital waterway）是“数字地球”概念在航道领域的具体应用，它是对航道管辖区域、管理对象及管理活动的数字化表现，是综合运用遥感、遥测、地理信息系统、宽带网络、通讯、计算机模拟、多媒体等多种技术对航道业务流程、动态监测管理和辅助决策服务的虚拟化、数字化、网络化、智能化和可视化的技术系统，是服务于政府、业务部门、公众，以及航道规划、建设、维护、管理和综合应用的、可持续发展的信息基础设施和信息系统的集成。其本质是建设航道空间信息基础设施并在此基础上深度开发和整合应用各种信息资源。

数字航道建设是智能航道的发展基础，而智能航道则是航道数字化的高级发展阶段，是从更高的层次指导航道信息化的发展。智能航道、数字航道以及智能航运系如图2所示。

智能航道与数字航道具有非常重要的延承关系，具体表现在：

（1）智能航道增强了数字航道服务能力

智能航道是从水运系统本身的需求以及由这种需求带来的功能要求出发，从根本上改变单纯从技术的角度看待航道信息化的误区。智能航道带来的是一种思想、观念，而不是一套信息管理系统或者仅仅是一套标准，是指导航道未来发展的总体规划、分步实施的方法、策略以及技术体系。智能航道是在数字航道基础上，利用云计算技术对海量数据进行整理分析，实现从数据到信息、从信息到知识、从知识到洞察力的过程，实现航道管理和服务更加深入的智能化，并利用人工智能与智能控制技术，实现航道管理养护的智能决策以及养护过程的智能控制。智能航道建设核心思想是：体现主动作为航道服务理念，创建世界一流航道，凸现智能航道在内河智能航运系统中先导地位。

（2）智能航道拓展了航道要素感知与信息交互手段

数字航道分为数据采集层、信息传输层、数据库层、服务层以及应用层，技术基础为：信息技术与通信技术。其技术核心是实现航道要素信息的自动化采集、分析、处理以及数字化模型的建立等。智能航道分为信息感知层、传输层、数据处理层、数据库管理与交互层、服务应用层，技术基础为智能科学与技术。在智能航道的感知层通过机器人、智能传感器（智能相机、智能信号处理系统）、无线传感网络、RFID等物联网手段实现航道要素以及船舶要素透彻的感知。在智能航道的信息传输层通过船-标-岸一体化多源异构信息化网络与船舶智能终端，实现航道与船舶智能协同，达到最大化利用航道资源。

（3）智能航道提高了数字航道要素原始数据质量

数字航道通过航道测量、信息监控、数据自动采集、外部数据输入、手工输入等多种方式获取航道水深、水位、水流速度与流态、船舶机务、监控视频等海量航道要素数据，其中一部分数据存在冗余性，一部分数据存在不完备性。对此，智能航道通过数据融合以及数据挖掘方法获取特征级数据，减少数据冗余，同时结合各种航道要素数学模型，利用数据同化方法，获取精细化航道要素数据，从而提高航道要素原始数据质量。

（4）智能航道丰富了数字航道通用技术平台内涵

长江数字航道通用技术平台按一定的标准规范整合多源异构信息资源，成为信息采集、传输、处理、管理和发布长江航道各类信息的载体，是实现各个子系统间信息交互与共享的重要保证。通用技术平台的主要功能是从各业务子系统提取共享数据，并对多源异构数据进行数据融合，完成多类动态数据、静态数据、时间数据、空间数据等的组织，以保证数据间关系的正确性、一致性以及避免数据的冗余，并对外提供决策支持和信息查询等服务。

智能航道在数字航道通用技术平台基础上，针对长江航道演变复杂性，构建长江航道知识库，包括专家知识、航道演变模型、航道仿真方法体系等，同时利用云数据库技术实现多源异构数据的有效共享。

四、智能航道发展方向

长江智能航道总体发展目标为：发挥科技信息化的引领作用，以感知航道与船舶为主线，建立全面感知、广泛互联、深度融合、智能应用、机制完善的智能航道技术体系，构建“智能航道”，推动长江航道四个转型与四个跨越的实现。

全面感知：应用物联网感知技术等手段，以航道与船舶为关联载体，实现对船舶信息、通航环境信息以及航道水深、水流等航道要素的全面实时感知。

广泛互联：完善长江航道及关联单位间的传输网络建设，实现船-标-岸一体化航道要素感知网络，实现各种异构网络的互联互通。

深度融合：整合信息资源，实现海量数据处理、智能数据分析，提升信息资源的深度开发与综合利用水平，促进信息技术与航道管理及服务的深度融合。

智能应用：以长江航道业务对象为核心，以管理组织结构为依据，实现长江航道内、外部用户管理和服务的按需定制和长江航道维护作业的智能控制。

机制完善：建立长江智能航道健全的标准和完善的管理组织体系，确保长江智能航道工作的全面推进。

目前，智能航道的发展仍属于起步阶段，开展长江智能航道研究，提高航道信息化、智能化水平，是依靠科技创新、促进长江航道发展转型的需要。为推动长江智能航道技术发展，建议未来智能航道的发展应该注意以下三方面内容。

（1）加强长江智能航道重点关键技术研发

以智能航道关键技术开发和集成应用为主，重点支持与申请对长江航道自主创新能力整体提升、支撑引领长江航道发展效果显著的重大科研项目，力争形成一批拥有核心自主知识产权、技术水平国际领先、成果实用性强的科研成果和科技产品。

（2）加强长江智能航道标准化建设与宣传

加强智能航道技术标准规范体系前期研究工作，促进先进、成熟、适用的科技成果及时纳入标准。加快标准规范的更新，优先采用具有自主知识产权的标准。组织开展标准宣贯、应用培训与经验交流，加强帮助使用标准的工具开发。

（3）推进智能航道成果推广与示范应用

充分发挥科技成果对长江智能航道发展的推动作用，“十二五”期大力实施科技成果应用推广与示范应用工程，健全科技成果应用推广机制，构建科技成果应用推广信息平台。

五、结语

长江作为我国乃至世界上水上交通最繁忙的航道，货运量已经连续六年位居世界内河首位。长江航道的智能化建设对于提升航道通过能力，减少水上交通事故，保护长江水域环境等方面有着十分积极的作用。随着智能航道相关技术与理论不断发展，智能航道框架以及相关技术将不断丰富完善。作为长江航道建设的主管部门和实施单位、开拓“智能航道”建设的先锋，抓住机遇，面对挑战，尽早完成长江“智能航道”建设的总体规划，并逐步落实实施。为长江21世纪航运的发展和流域经济、社会的战略发展做出自己应有的贡献。

（长航局航道与通航管理处处长、长江航道规划设计研究院院长、长江航道规划设计研究院）