长江重庆航道局重庆市401147
摘要：通航控制河段又称限制性航道，河段内的船舶必须接受信号台的指挥单向有序通过，此前全部采用人工指挥的方式。长江数字航道为控制河段通行指挥研发的控制河段智能通行指挥系统，初步实现了信号智能指挥。论文以长江数字航道重庆示范段建设成果为基础，结合内部使用效果及对外服务情况，分析长江数字航道系统在信号智能指挥的应用现状，并对其未来发展提出了展望。
关键词：控制河段；信号智能指挥；长江数字航道系统
水运以其运能大、能耗低、污染小、安全可靠等特点，成为我国交通运输体系的重要组成部分。今年来国家大力发展的“黄金水道”战略，既为长江航运建设注入了新的活力，也提出了更高的要求。长江数字航道建设应运而生，旨在提高长江航道现代化程度，为水运发展奠定坚实基础，实现长江航道的飞跃发展。
通行控制河段作为复杂而特殊的航道条件，长江数字航道为其研发的通行控制信号辅助揭示系统，已在长江航道重庆段试点部署应用，为船舶更加安全、迅速通过控制河段提供了有力的技术手段。本文针对长江上游重庆段数字航道通行控制信号辅助揭示系统建设应用成果，探讨其在提升航道公共服务能力方面的应用，并针对其未来发展提出了建议和展望。
1.通航控制河段及通行信号指挥
1.1控制河段
通航控制河段又称限制性航道，即受水面狭窄、断面系数小等不良地理和水文条件的限制，对船舶航行有明显的限制作用的航道，控制河段内的船舶必须接受信号台的指挥，按照单向有序的原则通过河段。控制河段分为全年控制河段、部分水位和时间控制河段，由于该类河段大大制约了船舶的通过能力，也被称为“瓶颈河段”或“卡口河段”。
1.2通行信号指挥
控制河段在受控时，信号台开班指挥船舶安全、有序通过控制河段。通信信号指挥是指信号员根据信号指挥规则及工作经验判定，并利用通行信号旗揭示该控制河段当时航道的通航状态，指挥船舶单向有序通航或者禁止通航。
由于传统的通信信号指挥工作，信号员工作强度较大，且与信号员自身业务素质关系较为密切，人工依赖性较强。此外，传统信号指挥是通过信号员与船舶间的高频通话联系以确定船舶位置，还存在着船舶为了少等候及优先通过虚报船位等现象，影响信号员做出正确的判断。因此，为解决此类问题，数字航道在上游河段，部署安装了数字航道控制信号辅助揭示系统。
2.数字航道的概念
2.1航道的内涵
数字航道是数字地球概念在航道领域的具体应用，是对航道管辖区域、管理对象及管理活动的数字化表现，是综合应用地理信息系统、遥感、遥测、宽带网络、通讯、虚拟仿真、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、网络化、数字化的技术系统。
2.2数字航道的主要特点[1]
数字航道的特点是通过对航道要素等航道信息资源的数字化，实现航道要素的有效采集和传输，达到信息资源传输的远程化、及时化、实时化，进而实现服务的多元化。通过丰富的航道要素信息，为船舶的经济运行提供方便，为船舶的安全航行提供保障。
3.控制河段智能通行指挥系统
图1单台控制河段系统结构图
控制河段智能通行指挥系统是一种以专家系统自动生成通行指令和规则，实现通行信号自动揭示、通行信号传输与辅助指挥的系统，实现主信号台与预告台、瞭望台信号同步，达到数据共享，从而代替传统的人工瞭望、VHF通话的工作新模式，能够实现通行指挥过程中的主动监控、自动揭示、辅助指挥、通行记录的自动记录、多源信息的同步保存与索引等多种功能。
3.1系统组成及结构
控制河段智能通行指挥系统主要包括视频监控终端、用于存储数据和部署应用系统的通行控制服务器、PC工作站等部分。根据控制河段类型的不同（单信号台指挥、多信号台联动），系统结构分别如下：
3.2系统工作原理
系统通过自建控制河段视频监控、获取AIS数据等方式对控制河段上下鸣笛标外1km范围内以及拟进入控制河段的船舶进行实时监控及指挥，直观形象了解控制河段现场情况，准确定位控制河段范围内船舶位置，为通行信号的智能指挥提供前端数据支撑。
系统对进入鸣笛标范围内的船舶航向、船速等信息进行收集处理，根据信号指挥规则进行计算，从而做出准确的信号判断，并通过控制器对信号揭示进行控制，指挥船舶有序通过控制河段，同时提供人-机接口，必要时人工可直接干预，转换成人工指挥模式，此外揭示的通行控制信号能够与我局数字航道相关数据库的数据同步，并可对控制河段通行指挥情况的数据自动记录并进行统计分析。
4.系统应用现状
4.1内部应用情况
1.指挥信息收集更加及时、准确
系统应用AIS及数据库的对应，采用电子航道图、百度地图的底图，对船舶实时位置、航向、船速等信息进行收集、处理及实时显示，为比传统人工经验判断更加及时准确，为人工指挥提供了技术支撑和准确依据。
2.指挥方式更加智能便捷
变更了以往人工指挥为主的指挥方式，对收集的船舶信息要素进行分析计算，智能的揭示信号，初步实现了信号揭示智能化，将信号员从高强度的指挥工作中解放出来，转换为监管职能，实现了信号指挥的科学、有效。
3.实现了指挥数据的统计分析
通过视频存储及回放功能，可对控制河段内的情况进行信息列表及视频信息同时存储功能，可对船舶通行历史信息回溯查询，根据工作日志的数据统计与分析，能够对指挥工作进行分析总结，为后服务功能研发及提高服务质量做为数据支撑。
4.2公共服务情况
控制河段实现了智能辅助指挥，提高了通行指挥的准确性，有效减少了不必要的等候时间，提升了船舶通过控制河段的通行效率。据数据统计分析，安装使用了该设备后，通信指挥效率得到了提高，船舶通过能力也有一定的提高。从而减少了信号指挥与船舶通过之间的矛盾，船舶单位对信号台通行指挥的服务认可度得到了进一步提高。
并且在发生纠纷、船舶海事、破坏航道行为时，能够提供必要的视频支撑和信息支撑，为明确责任、保护航道做出积极贡献。
5、展望
由于数字航道控制河段智能通行指挥系统仍处于初步建设阶段，在使用中还有一定的不足，例如由于AIS定位的局限性，造成数据延迟及数据缺失，大船舶流量情况下算法缺陷造成的信号失误，仍需要人工监视，以及视频精度不够高等问题。随着数字航道、智能航道建设的深入后续可引入“雷达+AIS”的定位模式，提高船舶数据采集精度，进一步提升算法的准确性，随着互联网技术的进一步发展，还可以通过“互联网+航道”的模式，从而为过往船舶提供更加科学合理、智能高效的通行指挥服务，为航运发展做出积极贡献。
参考文献：
[1]吕永祥，何乐.长江数字航道和智能航道的分析与思考.交通技，2013（2）：161-164