航道管理数字航道技术应用

魏向前

(江西省赣北航道事务中心，江西九江332005)

0 引言

数字航道技术的应用对提高航道管理工作的质量有着很重要的帮助，因此在数字航道技术应用环节，要了解航道管理的目标要求，合理做好数字航道技术应用方案的优化，确保技术的价值能够发挥出来。

1 数字航道技术

数字航道技术是现代社会发展之下的产物，以数据处理技术为基础，发挥出现代网络技术的优势，建设航道运行管理的相关设施，转变传统管理模式，以保证航道管理工作智能化、标准化以及规范化。数字化航道管理包含水位速度、桥梁结构净空、航道尺寸、水流动速度、船舶航行、交通管理等，这些信息量是巨大的，包含历史数据资料信息，同时还有自动采集的信息，对于各项数据分析和处理，以满足水运航道管理和控制。由此可见，合理的开发和应用现代化信息技术，保证航道管理以数字化形式运行，传统管理模式逐步实现自动化、智能化的转变，提高管理效果。

2 技术必要性分析

由于延时管控，会给航道管理工作开展造成一定的影响，加之现有的管理体系还不够完善，导致管理难的问题频频出现。这与我国的发展规划有着很大的差异，难以符合经济发展的需要，与建设环境节约型、资源共享性社会的目标不符。同时，航道管理也受到很大的影响，由于管理手段不到位，管理水平难以提升，不能对航道发展变化了解不够深入，只是工作人员通过经验开展工作，航道管理水平比较低。此外，在航道项目开发建设中，资金供应不足或者管理部门的重视度不足，没有把航道管理纳入数字化管理中，数字化基础设施建设不到位，航道管理质量水平比较低，标准化程度也比较差，船舶数据单一，整体创新融合性不足，信息化发展水平低，覆盖面狭窄[1]。在信息数据的处理与分析中，管理人员仍采用单一的图纸信息处理方式，对航道相关工程的通航设施以及航道的运行情况不能够全面的进行了解，没有能够及时的掌握相关的信息参数；人工监控、数据输入以及查询方面的数字化建设比较差，工作效率和水平难以提升。通过数字化航道技术的建设和应用，全面提升航道建设和管理的水平，促进航道运行管理水平的提高，为现代社会的发展起到积极的作用。

3 我国航道管理存在的问题

3.1 船型复杂，船舶安全隐患较多

目前我国的航道通航船舶种类较多，从民用船舶的用途来说，包含普通运输船只、特种运输船只、渔船、执法船、港务船、拖船等。对于普通运输的船舶来说，还要包含客船、客货船、货船、驳船等形式，每种船舶的作用和形式都是不同的。因为船舶的类型较多，功能性有差异，船舶操作条件和航行安全管理方面都是不同的，如果没有采取合理的管理措施，极易造成安全事故的发生[2]。此外，船舶自身也有明显的安全隐患。首先，船体质量本身存在较大的问题，质量不合格的情况比较常见。比如，船舶建设的环节，没有达到安全航道标准，船体强度性能不合格，航道稳定性较差，操控性能比较差，运输安全性不到位。其次，很多船只都是属于个人的，因为个人经营能力不足，过度追求经济效益，安全方面的资金投入不足，安全管理重视度较差，并不能充分保证船舶行驶的安全，给航道安全性造成不利影响。最后，很多航行船舶都比较陈旧，长期管理不善，设备运行效果较差，安全性能不足，容易导致航行安全性不足。

3.2 船舶违章违法现象较多

就目前现状而言，还有非法从事海上作业以及养殖的船舶存在，这些船舶的出现，往往会给管理工作造成一定的影响，同时这些船舶在航道与保护范围内开展运输，容易存在侵占航道、损害基础设施以及倾倒废物等情况。尤其是非法采砂船的存在，容易诱发安全事故。此外，有些船舶自身存在问题，比如超载、超吃水、改变航区等情况，存在安全隐患。还有些船只航行时存在违法行为，比如非法改装、非法载客或者载货等，都会导致安全事故频发[3]。

3.3 航行环境复杂，船舶事故频繁发生

当前随着我国船舶事业的不断发展，船舶的种类、数量以及规格都存在一定的变化，尤其是大吨位船舶的速度加快，对于航道的通行条件有着更高的要求，航道安全管理的要求也在提高。随着我国改革开放的不断实现，港口也在逐步的向外开放，很多红海直达船舶进入到港口内，对于通航要求逐步提高，必须加大力度进行水运安全管理，以保持水运交通安全性，达到航行安全的要求。由于航道水域范围不断地扩大，但管理水平没有随着提升，投入力量较少，管理上缺失较为明显，漏洞比较大，船舶安全性无法达到要求。此外，有些地区的航道本身存在较多的安全隐患，比如浅滩、礁石、障碍物等，船舶在通行中，容易导致安全事故的发生。

3.4 桥区通航条件受限，船舶撞桥风险加大

随着我国现代社会的高速发展，公路交通事业不断发展，市政基础设施广泛建设，同一河段上分布着多条桥梁，因为施工建设时期不同，建设标准不同，每一座桥梁的通航尺寸相差很大。尤其是运行时间长的旧桥，通航尺寸较低，难以满足现代船舶的通航需求，造成安全事故频发。此外，随着我国航道建设速度的不断增加，通航标准也在不断地提高，加之大吨位船舶的数量增加，必须保持航道的通航净空尺寸增加，这就使得桥梁区域上通航环境变得更加的恶劣，船舶相撞或者碰撞桥梁的事故频发，会给基础设施产生损坏影响，也会发生人员伤亡的事故，产生严重后果。

4 航道管理数字航道技术的应用

4.1 数字航道管理系统

数字航道管理系统主要就是监理数字化航道管理的系统，其综合性较强。按照数字化航道建设的要求，在系统内部设置有数据信息交流工作平台，保证对各项航道数据信息实现全面有效的管理，设置航道图，能够随时监控航道运行状态，了解通航条件，并且通过网络技术实现航道的管理与维护，比如航道巡查、设施管理、水情监测、通航调度、桥梁管理等工作，确保航道管理更加顺畅，促进管理水平的提升。

4.2 航道设施管理系统

在船舶航道工程中，航道设施是重要的组成部分，同时也是确保船舶通行安全重要因素，通航与助航的条件影响比较大，在具体的位置、状态以及功能性方面，都会受到外部环境的干扰和影响，如果不能及时的展开维护和管理，容易导致航道功能受到影响，船舶行驶安全性也无法保证。在信息化时代发展之下，航道管理工作需要依赖数字化技术实现，建设完善的航道管理系统，通过计算机技术的应用，航道设施管理更加顺利，监测效果得到提升，随时掌握位置、状态的信息，达到动态化管理、智能化管理的要求，从而提升通航的安全性和效率。同时还要发挥出遥测和遥控技术的优势，建设高水平的航道管理系统，提升综合管理水平，提高航道设施管理水平，促进水上交通运行水平的提升。

4.3 通航桥梁监测管理系统

由于跨河桥梁建设时的标准不同，各个桥梁通航尺寸和净空高度也有差异，并且桥梁通航孔净空尺度会随着水位的高低而发生变化。为了保证船舶与桥梁的安全性，保证航道通航正常进行，落实桥梁监测系统建设和运行极为重要。采取数字化技术，收集掌握水位下通航桥梁的相应数据信息，进而可以对每座桥梁的信息实现实时化、动态掌握。

4.4 航道应急处理管理系统

根据我国相关部门数据统计分析发现，水上交通运输的事故发生率较高，容易爆发突发性事件，必须采取禁忌处理措施，才能避免损失的进一步扩大。因此，必须要建设完善的应急处理管理系统，对保证水上交通运行安全性是极为重要的。通过数字化信息技术的应用，建设高水平的航道应急处理管理系统，还要融合地理信息系统、多媒体信息技术，进行全方位、多角度的远程监控和管理，加强水上运输的监控与管理，提高搜索能力，具备较高的航道应急处理管理水平。通过数字化技术的合理开发和应用，建设数字化航道管理平台，整合航道的资源，分析了解危险源，形成完善的预警预报系统，做好灾害的预防和控制管理，进而可以构建出完善的监测系统，及时发布灾害等信息，切实提升航道的应急处理水平，对保证航道安全性有重要的意义。

5 项目实例

5.1 项目概况

某航道为Ⅲ级航道的建设与设计标准，总长度为7km，其中包含4 座桥梁与8 条桥区航道。因为当地经济发展迅速，所以航道数量非常多，是周边区域重要的交通运输要道，对于当地发展有着重要的影响。分析了解每座桥梁的结构形式、通航净空尺寸、航道水深等方面的情况，了解到该航道的通航条件复杂性高。该项目建设中，采用数字化模拟系统建设，利用各种先进设备与设施进行航道通航情况的远程监控，实时监测桥梁标志的灯器工作状态，还要掌握桥梁净空尺寸以及桥区通航尺度等数据，以确保桥梁通行达到安全性的标准，构建出完善的航道管理系统，达到智能化、自动化的目标。

5.2 系统简介

在数字桥梁管理系统中，其主要是依托信息系统作为基础进行开发，实时采集各项数据信息，对桥梁以及桥区航标进行全面监控，随时了解各个区域运航道情况，发挥出数字化监控系统的优势，同时利用该系统的监控和管理以保证船舶在桥区通航达到安全的标准，该系统的主要优势体现在以下几点：

其一，可以随时采集三类桥梁的信息，即桥梁标志运行状态、桥梁下部水深、桥区航标信息。

其二，实时显示出基础设施的运行状态，如果存在异常的情况，及时发出警报，将相关的信息传输到服务器并展开查询和分析。

其三，可视化管理与监控，随时掌握通航条件和船舶的航行状态。

5.3 系统组成

实现信息及时共享，通过数字化管理系统的建设，能够把数据信息共享到管理体系当中。桥梁信息的采集，主要是对两侧通行标志、下部水位参数以及航标等信息的获取。当相关数据采集完成之后，安装在现场的采集终端系统就会把信息进行归纳分析，直接输入终端通信服务系统当中，信息控制中心会将收集到的数据进行整合分析，及时的传递到整体控制系统。 管理系统的体系结构如图1所示。

图1 管理系统的体系结构图

5.4 技术方案

根据该航道管理单位的要求，设置一套数字化管理系统，在系统中其主要包含航道水深连续性测量系统、桥梁标志状态监测系统及航道状态显示系统，能对现场的信息进行全面掌握，达到多座桥梁同时建立管控的目标要求。对桥梁通航状况做出可视化监控和管理。要想满足上述功能要求，在系统建设中就要分析了解系统建设的难点和重点，拟建设信息采集系统、终端服务系统、监控系统、基于地理信息系统（Geographic Information System，简 称 GIS）的客户端系统、船舶标注数据信息等相关系统以满足航道要求。

6 结语

数字航道技术以现代科学技术为基础，充分利用网络、计算机等技术，体现出先进技术的优势，从数据采集、处理、预警、管理等多个方面出发，建设完善的数字化管理系统，从而提高航道管理的数字化水平。利用航道内全方位的监控管理，发挥出各种先进技术的优势，从而可以提升航道管理的水平，保证航道运行正常，保障船舶通行安全性，为现代航运事业的发展带来积极作用。