省域水路路网运行监测信息系统构建分析

孙志欣

（河南省交通规划设计研究院股份有限公司，河南郑州 450052）

0 引言

随着经济社会的快速发展，我国水路运输事业发展迅速，社会公众水路交通出行规模快速增长，对水路交通设施安全监管能力、公众服务水平和应急保障能力提出了更高的要求，而近年来频发的恶劣天气、自然灾害等对水路交通基础设施和运行安全构成的威胁愈发严重。如何破解水运发展中的难题，提升航务海事管理能力，保障人民群众的生命财产安全，已成为当前内河水运事业可持续性发展的重要课题。近年来，云计算、物联网、大数据的发展正引领着信息技术的革新，其在国民经济建设中拥有广阔的应用前景，交通运输部多次下发文件明确要求推动水路交通信息化的创新与进步，以信息化提升水路交通监管水平、应急反应能力和决策分析水平，全面加快建设数字港航、智慧港航。为此，本文提出建设省域水路路网运行监测信息系统，以提升水路路网运行状态监测监控和安全监管能力、水上航务海事执法能力以及执法督察水平，为构建畅通、高效、平安、绿色的现代化内河水运体系助力。

1 建设目标

系统建设思路可概括为“全面覆盖、重点突出、集成整合”。

1.1 全面覆盖

水路路网运行监测信息系统监测范围应覆盖各类水路交通要素，包括航道、港区码头、库区、渡口、船闸与通航枢纽、跨河设施等水路重要交通基础设施运行状态监控；水文、气象等水路运行环境监测；重点货船、客船、公务船等运载工具的动态管理；现场执法人员的监督管理等，实现对水路路网全要素运行状态的监测监控。

1.2 重点突出

在全面覆盖的基础上重点监控监测航道、港区码头、库区、渡口的通航环境（风力、风向、能见度等气象指标和水位、流量等水文指标）；水路交通运行条件（包括航宽、航深等航道维护指标和航道突发事件、水上交通管制措施等）；水路交通运行状况（包括船舶位置、航向、航速、运行轨迹等动态）等。

1.3 集成整合

为了保证省级和各地市级系统建成后能够充分发挥预期效果，应整合目前航务海事系统已有的各类基础数据资源和动态监测监控资源，并集约利用现有的机房、主机、通信网络、监控中心场所等为本工程提供必要的支撑环境。

2 系统架构

2.1 总体架构

水路路网运行监测信息系统总体布局为两级布局、三级应用的总体架构方式，即建设部署省级水路路网运行监测信息系统（水路交通监控监测与安全监管平台、航务海事电子巡航与执法督察平台）和地市级水路路网运行监测信息系统（水路交通监控监测与安全监管平台、航务海事电子巡航与执法督察平台），区县级航务海事机构作为系统用户，通过网络访问所在地市级平台，根据权限使用区县级平台的相应功能。系统总体架构如图1所示。

图1 系统总体架构图

2.2 系统技术架构

根据系统总体架构、建设目标和建设任务，确定河南省水路路网运行监测信息系统的技术架构如图2所示。

图2 系统技术架构图

3 软件信息系统建设

3.1 应用系统建设方案

水路路网运行监测信息系统的应用平台、业务系统及各子系统的总体构成如图3所示。

图3 应用平台和业务系统构成示意图

3.1.1 水路交通监控监测与安全监管平台

水路交通监控监测与安全监管平台主要用户为省航务局、地市级航务海事机构和区县级航务海事机构，包括水路交通设施监控系统和水路安全运行监管系统，主要完成对全省范围内航道、库区、港口、渡口、船闸、浮桥等水路路网基础设施和全省重点船舶动态的监控监测，以及船闸调度、过闸收费、船舶自动报港、基建项目管理和水路运行分析查询等功能。

3.1.1.1 水路交通设施监控系统

本系统主要用户为航务局监测监控人员和社会公众。

水路交通设施监控系统主要实现对全省通航水域、港口码头、渡口、跨河桥梁、船闸、库区与海事监管场所的全面监控。

3.1.1.2 水路安全运行监管系统

本系统主要用户为航务局水路运行监管人员和社会公众。

本系统主要实现对全省通航环境和通航条件的监测，并通过相关预警措施保障全省水路交通安全和水路路网畅通。

3.1.2 航务海事电子巡航与执法督察平台

航务海事电子巡航与执法督察业务平台面向航务海事水上安全监管工作人员与执法督察管理人员，目的是提高航务海事巡检效率、规范执法程序。平台主要包括航务海事电子巡航系统和航务海事执法督察系统。

3.1.2.1 航务海事电子巡航系统

航务海事电子巡航系统通过整合7S［GIS（地理信息系统）、GPS（全球定位系统）、BDS（北斗卫星导航系统）、AIS（船舶自动识别系统）、VMS（又称CCTV，视频监控系统）、WIS（气象信息系统）、WLIS（水位信息系统）］采集到的数据，与船舶管理系统、船员管理系统等进行实时联动，同时和数据中心进行数据比对与验证，通过预警配置，为在航船舶提供航行指导，对不正常的航行状态进行预警，及时消除事故隐患。这一系统主要对四类船舶（客汽渡船、危险品船、旅游客船、超载船舶）实施全程监控，以此来实现船舶状况巡查、通航秩序巡查、停泊秩序巡查、重点航区巡查、重点船舶巡查等任务目标。电子巡航系统结构如图4所示。

图4 航务海事电子巡航系统结构图

3.1.2.2 航务海事执法督察系统

该系统是基于上级对下级履职尽责情况的内部督察系统，即建立航务海事监管业务的远程电子督察系统，使上级对下级航务海事机构的目标任务完成情况、重点区域监管情况、日常履职尽责情况等进行检查督察。在省级督察中心还可以实现同时对一地或多地监管场所进行工作检查和督察，也可以在平台间进行经验交流等。

3.2 应用支撑平台建设方案

应用支撑平台介于应用层与数据资源层之间，目的是作为支撑软件或功能组件，统一支撑本工程所建设的各应用平台与系统，如图5所示。

图5 应用支持平台逻辑框架示意图

3.3 数据中心建设和管理

结合航务海事业务管理的发展现状和趋势，信息系统采用省级集中的结构方式进行航务海事数据中心建设，下级行政或管理层级单位所发生的各种信息数据和相关业务处理全部针对统一的数据中心进行。

省级航务海事数据中心依据数据资源库设计方案，将部署全省核心航务海事数据资源，集中管理除实时性要求强、数据发生量大且无需实时共享的数据以外的所有航务海事相关数据，主要由基础数据库、业务数据库和专题数据库构成。

市级数据库侧重存储实时性要求强、数据发生量大且无需实时共享的数据，如视频监控、船舶动态、水上交通管理、遥测数据、感知数据等信息。这部分数据采用“本地保存、按需上传”的存储策略，保证信息的有效共享和网络资源的合理利用。

省市两级数据中心利用数据交换平台实现数据的上传和下发。同时，数据交换平台通过标准接口与交通运输部、其他省份航务海事机构进行对接，实现数据共享与交换。

在利用现有船检、船员等基础数据库的同时，采集、整合水路路网基础设施监控监测数据、船舶动态管理数据、水上应急搜救数据、海事执法数据、综合统计数据、公众服务数据等，建设11个基础数据库、20个专题数据库及1个视频数据库，共同组成航务海事数据中心。

4 视频监控系统建设方案

整个监控系统为四级架构设计，架构方式为网络高清数字视频监控云存储结构，系统整体架构见图6。

图6 系统整体架构拓扑图

建设内容主要包括覆盖全省重点航道、主要港区码头、船闸与通航枢纽、跨河桥梁与浮桥、重点库区及海事监管场所、重要渡口的视频监控以及省、市、县三级监控管理平台，并整合、升级现有视频监控终端，实现现有终端的联网化运行。

5 终端系统建设方案

建设内容主要包括覆盖主要航道沿线的岸基AIS（船舶自动识别系统）基站、水文和气象监测设备、遥测遥控型航标、具备远程视频图像传输功能的执法仪以及外场可变情报板等设施。

6 网络传输方案

终端及应用系统网络传输链路结构见图7。

图7 网络传输链路结构图

7 结语

本文构建了省域水路路网运行监测系统总体框架。根据水上交通安全管理的职责，系统以水路交通监控监测与安全监管、航务海事电子巡航与执法督察等作为建设重点，建设了基本覆盖全省主要航道、库区、港口、渡口、船闸、浮桥、船舶、执法人员的监控监测数据采集、传输、存储和展示体系，形成省、市两级航务海事日常业务管理监测监控协同作业体系，全面提升航务海事系统安全监管和阳光执法能力。