扬州智慧船闸建设的相关问题研究与建议

严立笠

（扬州市港航事业发展中心，江苏 扬州 225000）

水运具有运能大、能耗低、污染小等优势，在加快构建高效、安全、绿色的综合交通运输体系中占有重要地位。船闸是沟通水系、提高航道等级、改善通航条件的通航建筑物，随着日益增长的水运需求和船舶大型化、标准化，以及船民对过闸服务水平要求的不断提高，这对航运的管理者提出了更高的要求。近年来，我国众多船闸开展了智慧船闸建设，包括三峡双线五级船闸、葛洲坝船闸、广西西江船闸、浙江省三堡船闸、江苏省泰州引江河高港船闸等，不同的智慧船闸建设侧重点不同，扬州船闸需要根据实际情况和自身特点，强化自身需求，加快智慧船闸建设，提升船闸信息化管理水平，提高船闸养护、管理、服务、运营能力。

1 智慧船闸定义和特点

1.1 智慧船闸定义

智慧船闸是船闸信息化的高级阶段，是一个不断动态变化和升级的过程。智慧船闸指的是综合运用大数据、移动互联网、智能传感及物联网等新一代人工智能技术，建立广泛覆盖、深度互联的船闸信息化网络，以信息化、智能化技术引领船闸管理模式创新升级为主要特征，为船闸的智慧运营、智慧运维和智慧服务提供便捷、智能的过程控制、响应支援和决策参考的信息化发展过程。

1.2 智慧船闸特点

智慧船闸作为船闸信息化建设升级版和新阶段，它应以安全履行船闸职能为第一要务，基于船闸的业务结构，结合智慧船闸的概念和内涵特征，充分运用系统传感器技术、PLC控制技术、网络技术、通信技术、视频监控技术、声纳技术和BIM技术等，建立一套全方位的船闸控制和综合管理系统，快速、畅通地实现船舶过闸流程，从而服务船民，达到便民的目的。

2 扬州智慧船闸发展现状

扬州智慧船闸依托江苏省航道信息化建设稳步推进。江苏航道信息化近年逐步推进信息化基础设施建设，一是已建成较完备的信息化基础设施体系，航道信息高效的采集、传输及存储体系已基本建立；二是基本建成江苏航道的“一主二分”数据中心；三是航道信息服务形式和内容呈多样化发展，各级航道管理部门的公共信息服务水平进一步提升。其中“水上ETC”在全国率先建成并得到推广运行，过闸船员无需上岸登记、无需上岸缴费，过闸流程直接通过手机客户端完成，极大地提高了船舶的过闸效率。

扬州市航道管理处还结合扬州市内河航道和船闸的特点开展了过闸船舶吃水深度自动测量技术、水下机器人巡检系统等研究。2018年建成了扬州航闸指挥调度中心，为智慧船闸的运营调度和联合指挥奠定了基础。

3 国内外智慧船闸建设概况

国外发达国家内河航道信息化建设较早。密西西比河在20世纪末已经将智能运输系统、差分全球定位系统等先进的通信和导航技术应用到航道信息采集和分析中，为航道的规划、建设、管理及养护提供了支持和参考。莱茵河在1940年后开始逐步实现了信息技术标准的统一，于20世纪90年代末期开始了莱茵河导航计划，实现了ENC在船舶雷达显示图像上加载、航段通信信号智能控制以及航道维护管理智能分析决策等内河航运综合信息服务。其中比较典型的，包含船闸信息化的有：荷兰的船舶报关信息系统（IVS90）采用先进的信息工作流技术，支持船闸调度、船舶交通管理（VTS）以及水上安全监控等；比利时的IBIS/GINA系统主要用于船闸调度、航运管理以及统计分析等，其核心技术包括互联网和EDI技术；挪威的Norcontrol IT系统满足了船舶管理当局对精确船舶定位等需求，基本功能包括雷达图像、高精度AIS覆盖、到港船舶电子报告、多传感器的信息融合、同其他河流信息系统的信息交互、交通计划和管理的数据库应用等。美国的船闸实时监控系统（LPMS）可实现对流域内所有船闸通航情况、运行状况、维护情况、数据信息进行实时跟踪与查询。

近年来，国内内河航运事业发展越来越快，船闸信息化管理水平有了较大地提升，除基础的服务于生产、管理、安全的信息化建设成果外，较为典型的三峡船闸、葛洲坝船闸、广西西江流域船闸等，通过运用成熟先进的信息化技术（VITS、GPS、CCTV、互联网等），建立合理的调度规则，优化管理流程，使得船闸的管理、服务水平有了进一步提升。

3.1 三峡-葛洲坝船闸

（1）信息化船闸调度规则体系。统一规范船舶过坝管理流程，船舶通过GPS、手机客户端、企业微信、网页等方式申报，或向当地海事管理机构申请，通航指挥中心根据安检合格船舶的到锚顺序编制船舶过坝计划，24小时向社会公开发布过坝作业计划和所有船舶滚动预计化等动态信息。

（2）过闸船舶的实名制和诚信管理信息化。全面实施过坝船舶诚信管理机制，并通过船公司、船舶、船员诚信管理信息系统，实时记录并向社会公布诚信得分及评定情况。

3.2 广西西江流域船闸

（1）流域船闸联合调度和统一管理。目前，西江集团船闸分公司已对11个梯级枢纽共15座船闸按照“三统一分”的船闸通航管理模式，特别是对集团所属的7座船闸实现集中控制功能，可以远程实时调用控制船闸任一生产摄像监控点、通过多方通信融合指挥系统进行远距离一对多、一对一的实时通信，几百公里以外的船闸能够做到“无人值班，少人值守”。

（2）实现了港航运数据的有机融合。一是船闸调度信息的交互共享。实现了申报过闸船舶动态、船闸通过能力、平均待闸时间、船闸水位、船闸视频图像等信息的实时采集与监测，实现各船闸上传数据质量的监控和对各船闸间交换共享数据的管理。同时，调度系统实现各船闸报到信息、调度信息、水位信息、水情信息的实时共享互通和集中统计。二是船舶运输信息的交互共享。船闸联合调度系统与广西水路运单管理系统等实现了实时信息共享，船闸调度管理可以实时查看船舶出港运单数据和海事船舶签证数据，省去了大量的过闸船舶信息现场复核等工作。三是航运数据信息的监测分析。建立了船闸大数据年报制度，重点分析了船闸总体运行情况（含多线船闸分闸室数据）、过闸船型、过闸时间、过闸货物种类、过闸货源地和目的地（货物流向）、重点航线、运力指数及货运指数等，并以多种方式展现和统计船闸运行大数据。实现了从航运市场总体情况、重点航线市场运行、重点港口市场运行等多个维度监测航运市场。

（3）实现了北斗卫星定位技术的应用。西江集团为全国首家将北斗卫星定位技术应用在内河船闸过闸的单位。配合“西江通”手机APP和西江“E支付”，实现西江流域船舶过闸时“不停船报到、不上岸缴费”，提高了船舶过闸效率。通过会员尊享增值服务（如不停船报到、不上岸缴费、船闸调度信息推送与提醒、船舶监控服务、过闸费“e（易）托收”等），以市场商业化运营服务方式在西江流域推广使用北斗智能终端（设备费5 000余元）。采用北斗卫星定位技术，可对安装有北斗智能终端的船舶进行航行轨迹实时跟踪，设置船舶自动报到感应区域，实现船舶自动报到和自动排队，有力维护了船舶报到和过闸的公平、公正、公开。

通过分析和总结国内智慧船闸的建设现状，可以看出：目前智慧船闸的建设主要还是从运营、运维、服务的其中一个方面出发，取得了一定的成果，但还没有将三者结合统一起来，建立起涵盖智慧运营、智慧运维、智慧服务的智慧船闸。

4 智慧船闸存在问题

对上述现状进行分析和总结，扬州智慧船闸建设现阶段存在的问题主要体现如下。

4.1 智慧船闸的建设缺乏顶层设计

扬州智慧船闸建设缺少顶层设计、缺乏统筹管理，整体性不强，综合效能展现不足。多个业务应用系统由于是独立开发和运行的，难以实现业务系统间的数据共享交换。未形成统一平台，系统之间的接口繁杂。信息资源的统一管理机制缺乏，信息化建设与业务管理和服务融合度不足。信息资源开发利用程度不高，尚未在决策支持、业务规范、流程再造、综合管理与对外服务等方面得到深化应用。

4.2 新技术未能充分应用到船闸运营维护领域，船闸数据资源尚未形成共享交换机制

智慧船闸的建设必须依靠现代化科学技术支撑，现有技术需要进行推广应用和升级研究，比如新版便捷过闸系统、智能排挡与调度、视频与控制联动、智能无线船闸便捷控制、船闸闸门防撞预警、公共信息服务APP等。

还有一部分涉及船闸运营、运维的关键技术亟需开发建设和应用，比如水下机器人巡检、基于人脸识别的船闸智能安全巡查、船闸机电远程故障诊断、基于高分影像船闸基础设施巡检、基于GIS/BIM融合技术的船闸智能运维等新技术和新方法。

船闸信息资源分散的状况依然存在，有的还处于“信息孤岛”状态。扬州市船闸在发展过程中通过统计、调查、规划、研究已积累了丰富的基础信息，包括船闸基础设施数据、运营数据、设施设备维护信息、公共服务信息、收费信息等，但由于散落在相关管理部门和各类独立的信息系统中，无法充分发挥基础信息对船闸运行的支撑作用，造成了信息资源和人力资源的耗费。

4.3 未形成智慧船闸统一标准

智慧船闸在全国各地水运行业建设，并根据不同船闸的实际情况进行设计、建设和推进，但现阶段的智慧船闸建设还处在各自建设的阶段，尚未形成智慧船闸功能准确定位和行业统一标准，建设的差异化情况明显。

5 加快发展扬州智慧船闸的建议

5.1 加强扬州智慧船闸的顶层设计

顶层设计是实现信息化规划向信息化实施过渡的一个不可或缺的重要环节，是以信息化规划为指导来创建信息化实施的总体框架，是总体规划的一种实现手段，即用系统论的方法，从全局出发，以信息资源规划为核心，对信息化建设的各方面、各层次、各要素进行统筹考虑，协调各种关系，明确目标，选择实现目标的具体路线，制定正确的战略方法，并适时调整、规避可能导致失败的风险，降低成本、提高效益。

就智慧船闸顶层设计而言，需要统筹考虑智慧船闸涉及的各方面要素，通过规范数据、业务功能、应用系统来实现资源共享与业务协同目标，提出适应智慧船闸发展需求的管理机制，指导智慧船闸建设工作。

5.2 充分将新技术应用到船闸运营维护领域，数据资源工程形成共享交换体制

智慧船闸综合运用大数据、云计算、移动互联网、智能传感及物联网等新一代信息与人工智能技术，建立广泛覆盖、深度互联的船闸信息网络，实现船闸运营、运维、服务等的便捷化、智慧化。

建立船闸运行统一管理平台，打造船闸智慧运营、船闸智慧运维、船闸智慧服务等三大综合业务体系，分别解决船闸的运营、运维和服务等三大需求，主要包括船闸运行统一监测、船闸运行智能分析、船闸统一集中调度管控、公共信息发布航道等四个方面。

船闸管理中各项业务间数据也需要有相互的支持和交互。建立数据资源共享机制需要进一步区分内部业务间的关联情况，明确其中的业务逻辑关系；理清各业务内部的协同需求，规范、整合数据资源，提高系统互联互通和数据交换共享程度，满足船闸对业务应用和数据使用需求，实现船闸的智慧运营、智慧运维和智慧服务。

5.3 制定智慧船闸统一标准

智慧船闸标准及管理办法是扬州智慧船闸是否能够可持续发展的重要保证，是智慧船闸整体框架的支撑。要站在扬州智慧船闸建设整体推进的全局角度，抓紧制定智慧船闸建设管理办法、信息化技术管理办法，完善技术管控体系建设。建立智慧船闸管理和业务信息资源采集、更新、共享制度，明确数据来源、标准以及信息交换的责任和义务。进一步加强和完善扬州智慧船闸标准及建设管理办法，推动数据整合共享，实现信息系统互联、互通、互操作。采取有效措施，保障信息标准和管理办法的贯彻执行，保证智慧船闸建设、运营的健康有序进行。

5.4 建设扬州船闸调度中心，实现扬州船闸统一运行联合调度

目前扬州船闸运行调度模式为各船闸分散控制，建议建设扬州船闸集中运行调度中心作为管理处6座船闸的集中运行调度的枢纽，通过对扬州区域内船闸的集中控制、统一调度、统一信息发布，并实现与水利等全市船闸、周边船闸联合调度，提升船闸运行效能。

5.5 建设视频监控综合管理平台，做好船闸调度管理和应急指挥

依托现有的网络基础条件，在扬州船闸集中运行调度中心建设视频监控综合平台，通过平台与各船闸流媒体服务器级联方式整合接入管理处6个船闸引航道、闸门、闸室和泵站等重要部位的视频图像资源，运行调度中心的拼接大屏，能够通过平台对接入的所有视频资源进行统一解码拼接上墙。调度中心人员通过平台对各船闸远程调度管理，同时也能够对公共事件和突发事件进行更好的应急指挥。

5.6 建设多方通信调度系统

建设多方通讯调度系统。基于网络通讯的模式，将IP电话与集群网关2种通信方式融入运行统一管理平台，通过通信调度系统实现对管理、调度人员的办公话机、值班话机、对讲机终端等统一调度，可快速发起单呼、会议、广播和对讲等调度任务。实现对电话、无线对讲机、电台等各类通信终端的互通。

5.7 加快船闸养护新技术应用，实现船闸设施设备智能化升级

推广应用船闸运行机电设备实时监控系统、基于高分影像的船闸基础设施运维系统、BIM模型/三维模型和船闸智能安全巡查装置。

（1）利用高分系列卫星获取的数据建设船闸高分影像图。

（2）船闸基础设施运维系统通过北斗高精度与高分遥感数据的结合，定期进行图像对比分析，自动识别或者预判船闸或航道护岸变形和滑坡。

（3）利用BIM技术（或三维技术）为船闸重点机电设备和水工建筑物建立模型，为船闸的运营管理养护提供支持。

（4）船闸智能安全巡查装置。利用智能终端实现安全巡查，包括智能登录、巡查事故上报、巡查轨迹回放和巡查统计分析等功能。

5.8 与海事、水利船闸等第三方数据共享，提高船闸数据利用率

与海事、水利船闸数据信息交互共享，实现扬州境内所有船舶报到信息、调度信息和水情信息的实时共享，通过对航行船舶有序化的调控，实现扬州各船闸的统一管理和联合调度。

5.9 利用船舶AIS、VITS设备对船舶准确定位

与海事部门协调，开放船舶AIS、VITS数据接口，利用船舶AIS、VITS设备对船舶准确定位，实现船载设备轨迹显示、设备在离线状态显示，并将实际位置精确定位到电子航道图上，配合视频监控的可视化管理手段，为运调中心管理人员提供全面的决策支持，有效提高过闸船舶的监管水平。

6 结束语

智慧船闸建设是水运事业的必然趋势，通过分阶段逐步实施整合，扬州智慧船闸建设以实现“集中值守”为阶段目标，以打造“无人船闸”或“少人船闸”为最终目标，整合船闸数据资源，建设船闸统一管理平台，应用和推广现有新技术，形成统一标准，将扬州市的船闸打造成在智慧运营、智慧运维、智慧服务等方面全省乃至全国领先的智慧船闸，打造交通强国的“扬州样本”。