沿海港口交通安全和信息管理系统研究

2020-02-23 来源：世旅网

2007年第3期总第72期

文章编号:1000-4653(2007)03-0041-04

　中　国　航　海　NAVIGATIONOFCHINANo.3Sep.2007

SerialNo.72沿海港口交通安全和信息管理系统研究

王　捷

(浙江国际海运职业技术学院,浙江舟山316021)

摘　要:为完善沿海港口交通安全和信息管理能力,提高港口的物流中心地位,通过对现有的船舶交通管理系统

(VTS)分析,研究了港口交通安全和信息管理系统(VTIMS)中的船舶动态信息系统、交通安全和信息控制中心、通信

网络三大单元的设计结构、功能和核心技术;港口信息平台和通信网络功能的提出为今后港口的物流中心地位的建立奠定了理论基础。

关键词:水路运输;信息管理;核心技术;船舶动态;港口物流中图分类号:U691　　　文献标识码:A

ResearchonTrafficSafetyandInformationManagementSystemforCoastalPorts

WANGJie(ZhejiangInternationalMaritimeCollege,Zhoushan316021,China)

Abstract:Inordertoimprovetrafficsafetyandinformationmanagementforcoastalportsandtoenhancetheirlogisticsfunction,theexistingvesseltrafficservice(VTS)systemisanalyzed,thedesignstructures,functionsandcoretechnologiesofthethreecomponentsinthevesseltrafficinformationmanagementsystem(VTIMS),i.e.vesseldynamicinformationsystem,informationcontrolcenterandcommunicationnetworks,arestudiedinthepaper,ofwhichtheportinformationplatformandcommunicationnetworkfunctionswillbethetheoreticalbasistosupportthepositionforportasalogisticscenter.

Keywords:Waterwaytransportation;Informationmanagement;Coretechnology;Shipdynamicsituation;Portlogistics

　　我国《安全生产“十一五”规划》中明确提出:要

建设完善水上交通安全监督系统,推广应用船舶动态管理系统

[1]

污染和提高船舶营运效率等方面发挥了重要的作用,正日益成为海事管理机关进行水上安全监督管理的重要手段。但是,随着DGPS、AIS,ECDIS等先进的电子助航仪器设备的应用,VTS将逐步向船舶交通信息管理系统,即VesselTrafficInformationManagementSystem(VTIMS)发展,而且管理方式也将由海事机构强制管理向港口管理机构综合服务管理的方向发展。目前,VTIMS已在美国纽约港、休斯顿港、埃及苏伊士湾等港口和海湾使用,并取得较大的社会和经济效益。

目前在各国使用的系统中,由于选用的信息传播媒介、信息提供方式不同,其为船舶和港口管理机构等提供的信息量、信息表达形式有较大的区别,因此,对各方面的诱导影响作用也各不相同。但从信息流的角度来分析,它们所遵循的信息处理过程是一致的,即将采集到的原始数据,如船舶动态,交通流现状等,进行综合分析和处理,最后向船舶和各有关部门提供合适的信息,影响船舶和各有关部门对

[2]

。港口交通安全和信息管理系统已成

为现代化海上交通系统中必不可少的交通工程设施,其目的就是保证进出港船舶的安全和提高港口工作效率,促进港口综合物流的发展,为来往船舶、港口客户和相关部门提供必要的交通信息和综合情报;同时,监控港区附近的船舶和设施,在应急情况下能有效地采取各种安全措施。

1　港口交通安全和信息管理系统概况

港口交通安全和信息管理系统是海上交通工程的主要内容。目前,大型港口主要采用船舶交通管理系统,即VesselTrafficService(VTS)。VTS是指为保障船舶交通安全,提高交通效率,保护水域环境,由主管机关设置的对船舶交通实施监督,管理和控制并提供咨询服务的系统。VTS系统在改善港口和附近水域的航行环境,减少水上交通事故,防止水域

收稿日期:2007205218

作者简介:王　捷(19632),男,浙江舟山人,副教授,硕士,从事航海技术和航海教育研究。E2mail:wangjie@zimc.cn

　　　　　　中　国　航　海2007年第3期

港口附近海区航行安全,物流管理、防污染管理和应

急事件处理等方面的决策,以疏导进出港船舶的交通流和安全航行,保持最佳通行能力及提高交通安全度,从而提高港口的社会和经济效益。

目前,较先进的交通安全和信息管理系统主要是双向通信系统。即在信息控制中心与船舶及其他管理部门之间实现双向信息交换,可以达到动态交通流分配、动态交通安全监控以及实时交通预测的目的,这是目前海上智能交通系统(IntelligentTrafficSystem,ITS)的基本概念,也是港口交通安全和信息管理系统的核心技术。双向通信系统中信息的采集

[3]

和信息的处理是我们面临的主要难题。

船舶、管理机构、货主等对信息的应用,提高泊位、仓储、锚地等的利用率,使各种设施和资源得到优化。系统的结构如图2所示。

图2　系统单元组成

Fig.2　Theconstructionofsystemunit

2　系统的功能和组成

在系统设计时主要考虑的功能有:船舶交通安

全监督管理、港口航道交通流管理、港口船舶调度、港口危险货物管理、港口物流管理、港口防污染管理、港口海关和边防管理等。

系统功能的实现主要通过新型高性能雷达和其他先进的通信技术,采集各种数据,并通过控制中心的数据处理,对沿海港口及附近水域进行实时监控,维持良好的水上环境和港口秩序,提高了船舶在港口交通密集区、交通要道的通航能力,最大限度地防止或减少海上交通事故的发生,并避免因水上交通事故引起的水域环境污染,监视和保护水域范围内的海关、边防、环境安全。同时,为船舶和各有关部门提供各种气象、交通安全、船期、物流等信息咨询服务,有效地组织船舶交通流,减少交通阻塞和时间延误,从而保证船舶和船员安全,提高港口码头的利用率和运营效率,完善港口物流链和沿海货物运输[2]

链。同时也为船舶在恶劣气象条件下的安全生产和运营提供了有力的保障。系统的功能如图1所示。

2.1　船舶动态信息系统

提供和显示船舶动态位置、船速和航向、历史航迹、船舶名称和货物装载情况等信息,接收通航信息和其他信息报告;

2.2　交通安全和信息控制中心为整个系统控制实现数据处理、显示和接口功能,特别是分析和处理港口及附近海域的船舶航行安全信息数据,提供船舶和各部门的通航和安全信息,物流信息,以及应急事件危险警告和事故处理信息等,如提供船舶航行安全分析,能见度不良时船舶动态信息等。同时,控制中心为系统用户提供有关交通运输和安全管理情报,起到主动调节交通流的作用。主要设备有航行安全信息广播、气象信息广播及船舶动态信息公告等。2.3　通信网络系统

在船舶和控制中心之间、船舶和其他部门之间提供双向无线数据传输以及在信息流与控制中心之间提供光纤数据或卫星数据传输。信息传输系统主要是通过光纤、电缆、微波和卫星等传输媒介,在终端和控制中心之间传输数据、语音和图像等信[324]

息。

3　核心技术研究

港口交通安全和信息管理系统的核心技术主要是信息的采集和信息的处理,系统基本控制的信息流程如图3所示。

图1　系统的功能

Fig.1　Thefunctionofsystem

　　系统主要由船舶动态信息系统、交通安全和信息控制中心、通信网络三大单元组成。控制中心集中了交通动态信息、水文气象信息和物流信息,通过

图3　信息流程图

Fig.3　Theflowchartofinformation

3.1　信息采集系统

王　捷:沿海港口交通安全和信息管理系统研究43信息采集系统主要是通过传感器,如雷达、摄像

机和夜视仪,实时采集航行和锚泊的船舶动态信息、港口航道的交通参数、港口码头状况、气象参数等,经传感接口将船舶雷达天线方位信号、船首信号、目标回波信号进行预处理(量化及杂波处理),将摄像头和夜视仪获取的信号经数字化处理后送主处理[526]

器。3.1.1　船舶信息　目前,船舶动态是通过港口VTS系统和AIS系统来获取的。VTS系统是在港口航道和海域的主要汇集点设置雷达站,通过高性能导航雷达系统获取探测目标的,如我国目前已有24个港口设置了VTS中心,其中包含50多座雷达站,已经覆盖了大部分沿海水域及长江下游。AIS系统是整合了卫星定位和罗经及计程仪,具有VHF无线电数据通信、在雷达和电子海图上显示等技术的新型航行设备和系统。通过该系统可以自动连续地向他船或岸台发射和接收船舶的静态信息(编码、船名等)、动态信息(船位、船首向、航向、航速等)、航次信息和安全短消息等,可为船舶避碰和航行辅助提供决策依据。AIS系统与VTS集成后,可以增强船舶识别能力和提高船舶跟踪精度,并能扩大VTS覆盖范围;通过AIS网络,还可以为航运公司办公自动化、船队管理、进出港调度作业和领航协调、发布航行警告和气象信息、船舶安全与遇险呼叫和搜救服务、船岸之间信息传输等提供服务。3.1.2　其他物标信息　其他物标信息是通过港口雷达系统获取的。雷达能获取作用范围内的所有物标(船舶、岛屿、航标、岸线等)的全景图像以及海浪雨雪的干扰情况,并通过与电子海图显示信息系统(ECDIS)的结合来分析海域内航标和船舶等的动态情况。3.1.3　气象信息检测　气象检测系统主要由视频气象观测系统、气象检测仪、气象站及中心的前端计算机组成,数据通过通信系统传送到中心,中心可有规律地对气象站及能见度检测器查询。气象检测系统可以检测港口海域的风力和风向、大气温度和湿度,直接获取所处海域海面的气象资料;同时与控制中心网络无限连通,探测数据、预报内容经过数据处理后,为海上船舶和其他部门提供气象信息,保证海上工作的安全。

雾是引发港口附近海上交通事故的重要因素之一,国内外研究机构十分重视对与雾相关的能见度检测系统的研究。根据能见度可以推算船舶航行的安全速度,并及时通报给船舶,以引导船舶安全航行,保证航行安全

[10][3]

[729]

3.1.4　海上远程移动视频监测　海上远程移动视

频监测系统是采集信息的一个重要组成部分,对管理人员来说又是一个提供信息的系统。通常在港口和航道主要位置安装电视图像摄像机来监视该区域的交通和气象状况。系统一般由监控录像机服务器、电子大屏幕、终端监视器、日夜监控摄像头、监控录像机、电子海图软件及监控软件等组成。它利用计算机、电子海图、网络视频、CDMA无线网络带宽叠加通信、GPS定位等技术,在监控中心电子海图平台上实现船舶视频与动态的远程实时监控和高效调

[3,5]

度管理。通过该系统,无论船舶在港内还是在港外航道,无论船舶在航还是靠港,均可通过监控中心的电子大屏幕、监视器或手提电脑,24h随时了解船舶的周边海域和航行情况,发现船舶偏离航道、违章操作及对其他船舶碍航时,能及时对船舶进行调度、纠正,对船舶安全营运起到很大的督导作用。

目前,以光纤广域网和超短波作为传输手段的海上移动视频监控通信系统已开始应用,该系统利用最新的光纤广域网或超短波COFDM无缝漫游技术,使海上移动监控点的图像、数据、语音通过中继站实时传输到监控中心,指挥决策人员可以通过现场图像和监控中心的数据平台及专家系统生成的各

[5]

种预案,快速作出正确决策处理突发事件。3.2　信息处理系统信息处理系统主要对传输来的数据、语音和图像等信息进行处理和分析,生成并不断更新信息数据库,提出交通控制方案和危险警告,并通过相应的设备对海域内的交通流作出相应的管理与调度。主要设备由各级计算机硬件和软件组成。

3.2.1　主处理器　是系统核心,负责处理、计算各

种信号、数据,通过各种系统控制软件实现系统的各种功能。3.2.2　船舶数据管理子系统　从雷达、摄像机、夜视仪探测的目标图像信息经接口处理,建立船舶数据管理子系统并送入日动态数据库。3.2.3　目标船位标绘管理子系统　船位标绘管理子系统读入船舶日动态数据库中的船位数据并标绘在电子海图上,还可完成航迹复视、自动换图功能。3.2.4　通信网络子系统　通信网络子系统负责将搜索的船舶动态数据写入到船舶日动态数据库中,并通过网络服务器连接到110、120、119等应急管理部门、海事、海关和边防等指挥部门。3.2.5　海图Π地图数据库　海图Π地图数据库存储系统所需监控水域、陆地的电子海图Π地图数据,为调度指挥主系统显示电子海图Π地图提供数据。

。

　　　　　　中　国　航　海

communicationspublisher,1999.

2007年第3期

3.2.6　气象信息管理子系统　气象水文信息管理

子系统负责读入气象水文仪测得的信息,并提供给

调度指挥主系统。

3.2.7　记录与重放　对系统显示的图形等综合信

[4]　陈余年.信息系统工程(上)[M].北京:科学出版社,

1990.

　　　CHENYu2nian.InformationSystemsEngineering[M].

Beijing:PublishingHouseofScience,1990.

[5]　陈辉.海上移动视频监控通信系统的设计和应用[J].

息可定时记录,需要时可重放;在收到录制信号时录像设备将它录制,以备事后分析。

青岛建筑工程学院学报,2005(4):79282.

　　　CHENHui.DesignandApplicationforMobileVideo

MonitoringCommunicationSystemontheSea[J].JournalofQingdaoInstituteofArchitectureandEngineering,2005(4):79282.

[6]　陈禹.信息系统的分析与设计[M].北京:电子工业出

4　结　语

港口交通安全和信息管理系统不仅可以起到船

舶监控与调度功能,而且可以实现船舶位置实时监控并在电子海图上显示;船舶航行状态、航迹播放;航道监测和隔离方案;CCTV监控船舶;船舶航行数据统计;船舶物流信息统计等功能。系统可为港口计算机网络的一体化,提高交通效率和保护水上环境,协助海岸边防管理和其它权力机关的海岸综合管理,履行海难报警与救援功能,对和谐海洋的建设起到积极的作用。

参考文献版社,1986.

　　　CHENYu.TheAnalysisandDesignofInformationSystem

[M].Beijing:ElectronIndustryPress,1986.

[7]　郭东强.现代管理信息系统[M].北京:清华大学出版

社,2006.　　　GUODong2qiang.ManagementInformationSystem[M].

Beijing:TsinghuaUniversityPress,2006.[8]　李衍达,李志坚,张钹.信息科学技术概论[M].北京:

清华大学出版社,2005.

　　　LIYan2da,LIZhi2jian,ZHANGBo.

UniversityPress,2005.

[9]　赵丽宁,赵德鹏,谷伟.AIS与现代航海技术的关系及

Introductionof

InformationScienceandtechnology[M].Beijing:Tsinghua

[1]　国家安全生产监督管理总局.安全生产“十一五”规划

[R].北京:国务院办公厅,2006.

　　　StateAdministrationofWorkSafety.TheEleventh“Five2

Year”PlanofWorkSafety[R].Beijing:GeneralOfficeoftheStateCouncilofthePeople’sRepublicofChina,2006.

[2]　中华人民共和国海事局.中国沿海内河水域VTS用户

对未来航海的影响[J].大连海事大学学报,2002,

(4):46250.

指南[M].北京:人民交通出版社,2007.

　　　MaritimeSafetyAdministrationPeople’sRepublicofChina.

GuideforVTSusersinChina’scoastalandinlandwater[M].Beijing:People’scommunicationspublisher,2007.

[3]　黄卫,陈里得.智能运输系统概论[M].北京:人民交

　　　ZHAOLi2ning,ZHAODe2peng,GUWei.AISkey

techniqueandinfluencetomarineinthefuture[J].JournalofDalianMaritimeUniversity,2002,(4):46250.[10]　王昀.航海气象信息数字化研究[D].大连海事大学,

2004.

通出版社,1999.

　　　HUANGWei,CHENLi2de.TheIntroductionofIntegrated

Transportation

System

[M].

Beijing:

People’s

　　　WANGYun.

2004.

StudyontheDigitizationofWeather

InformationinNavigation[D].DalianMaritimeUniversity,

(上接第9页)

[2]　沈小雄,胡旭跃,等.航道边线与桥墩之间安全距离的

EddyAreaaroundCylindricalPier[J].JournalofHunanLightIndustryCollege.2004,(1):39242.

[4]　BreusersHNC,RaudkiviAJ.Scouring[M].Netherlands:A

Balkema,1991.

[5]　孙鹤泉,康海贵.DPIV流场测试技术中的数据处理

[J].大连理工大学学报,2000,(3):3642367.

水槽试验研究[J].水运工程:2004,(11):85287.　　SHENXiao2xiong,HUXu2yue,etal.SafeDistanceBetween

ChannelSidelineandBridgePier[J].Port&WaterwayEngineering.2004,(11):85287.

[3]　胡旭跃,沈小雄,程永舟,欧阳飞.墩柱周围水流表层

涡漩区宽度的试验研究[J].长沙理工大学学报.2004,

(1):39242.

　　SUNHe2quan;KANGHai2gui.ProcessingofDPIVdata

[J].Journalofdalianuniversityoftechnology,2000,(3):3642367.

　　HUXu2yue,SHENXiao2xiong,CHENGYong2zhou,OU

Yang2fei.ExperimentalInvestigationonWidthofSuperficial

因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容

查看全文

全部栏目

沿海港口交通安全和信息管理系统研究