引言

船闸属通航建筑物,是调节水位的重要航运基础设施,也是内河航道网的重要节点。江苏省属平原水网地区,内河航道通航总里程24300多km,有通航船闸113座,船舶通过船闸的效率是制约航道通过能力的主要因素。

目前,江苏不少交通船闸通过量已远超设计标准,船闸经常出现拥堵情况,船舶等待过闸时间较长,影响了航运周转效率,不能很好地满足行业发展和船员群众的需求。解决船闸拥堵的办法一是开展船闸扩建改造,增加闸室规模,提高通航等级,但此方式投资大、周期长,且面临土地、生态等资源约束:二是通过优化船闸运行模式,加强调度管理,运用智能化手段,提高自动化程度,提升船闸通行效率和通过能力。

船闸运行管理的核心内容是船舶过闸调度,其直接反映了船闸为民服务水平的高低和运行效能的优劣,关乎船舶安全、高效、有序进出船闸,甚至影响一定范围内的航道网运行状况。只有充分运用现代信息技术,实现更加精准的人性化科学调度,才能保障船闸设施的安全高效运行,从而充分发挥其经济效益和社会效益。

1国内代表性船闸运行调度现状

江苏自2012年开始推行并持续完善"水上ETC"便民服务措施,船舶在通过江苏交通船闸时,船员远程无接触就能办理过闸手续,省时、省力、省心,高效、方便、快捷。水上ETC系统通过优化重组船舶过闸流程,利用物联网、大数据、移动互联网等信息通信技术,实现不上岸、不见面便捷过闸服务,靶向解决了船舶过闸手续烦琐、群众办事不方便的行业痛点难点。

江苏省交通部门首次系统性提出并成功组织开发应用水上ETC系统,推动了"互联网+内河航运"发展,在行业内外形成一定示范效应,引领了全国各地过闸服务模式创新变革风潮。水上ETC已成为江苏内河船舶过闸"主打"方式和交通部门为民服务"金名片",注册船舶共计6万余艘,日均活跃用户数超过4000,实现了交通船闸和过闸船舶全面覆盖,微信、支付宝、银行卡主流支付渠道全面支持,年均服务过闸船舶300余万艘次,手机在线支付比例达98%。

三峡船闸和葛洲坝船闸实行"滚动申报、统一计划、分坝实施"的调度模式,优化工作流程,建立数学模型,综合运用计算机、自动控制、运筹决策等技术,建立数字化、自动化通航调度系统,使各级管理人员能够全面、准确、迅速地获取信息,优化调度决策,下达各项指令,以满足三峡—葛洲坝枢纽船闸联合运行统一调度的管理需求,确保三峡通航"安全、有序、畅通"。其中联合调度的实质,是将三峡下水、葛洲坝下水、葛洲坝上水、三峡上水四个航向的船舶按照相应的申报过坝时间和一定优先级顺序排入两坝船闸,从而生成包括闸次的次数和各闸次运行的时间的五个船闸上、下水运行时间表,排定各过坝船舶提供过坝时间、安排的闸室和在闸室中的具体位置。调度计划包含24h框架计划、24h详细计划和4h动态计划等。

广西西江集团为适应国家加快西江黄金水道建设的形势要求,解决分属于交通、水利、水电等不同部门单位的梯级船闸相互协调不畅、通行效率不高等问题,运用互联网、北斗等现代信息技术,建成西江船闸调度中心,开发船闸联合调度系统,从根本上改变西江流域各船闸长期以来孤立管理、各自为政的局面,为实现全流域"一干七支"主要通航船闸的联合调度打下坚实基础。西江船闸联合调度系统具备一次报闸、连续过闸,不停船报到、不上岸缴费和远程联合调度、数据共享互通等功能,实现了长洲、桂平、贵港、鱼梁、那吉5个梯级船闸统一调度及集中监控控制,具备动态展示西江集团管理船闸、船舶航行等生产大数据功能,几百公里以外的船闸也能够做到"少人值守"。

2扬州市区域船闸群统一运行调度管理系统

2.1背景与建设概况

扬州地处江苏水网腹地,是大运河原点城市,城市历史文化蕴含鲜明交通元素,境内航道纵横,航运资源丰富,素有舟楫之利。市辖宝应船闸、运东船闸、运西船闸、盐邵船闸、樊川船闸和芒稻船闸共六座交通船闸,分布于宝应县、高邮市和江都区等三县(市)六地。

2020年之前,船闸采取各自独立管理的传统运行模式,由各地船闸管理所分别负责所管船闸的运行调度,市港航发展机构负责总体协调和应急指挥等,不直接参与船闸具体工作。扬州交通船闸地理位置分散、船舶流量不均和个别船闸运行压力大、部分船闸季节性负载不饱和等特点,制约了船闸运行单位人力资源合理配布和服务效能的提升,各闸也根据自身特点形成了相应的运调规则,对全市船闸服务规范化和统一管理提出了挑战。随着信息技术在船闸领域的深化应用,结合国内船闸运行管理趋势分析,建立集中统一的调度、服务模式,推动船闸管理和服务转型已逐渐成为行业共识。

扬州港航发展机构顺应新时代航运转型升级和高质量发展要求,在前期深入研究的基础上,于2021年在江苏率先开展区域船闸运行调度中心建设,开发船闸集中控制和统一调度系统,实现同一套统一调度软件管理全市所有船闸运行调度,同一套集中控制系统远程操作全市所有船闸,同一个运行管理部门为船员提供更人性化的便捷过闸服务,调度与控制数据联动,市级与省级应用协同。通过将扬州辖区六座交通船闸全部接入运调中心统一管理,继承融合已有数据信息成果,创新整合、集成新老应用,构建了全市船闸"远程集中控制、区域统一调度、统一信息服务"和船闸现地"无人值班、少人值守"的区域性船闸群运行调度新模式,实现船闸运行"一盘棋",船员过闸"不跑腿",船闸服务"一个号"。

2.2运行调度服务流程

区域性船闸群统一运行调度管理系统是扬州市船闸运行调度中心的主要业务支撑平台,其涵盖了完整的待闸管理、闸次档位编排、进出闸管理、在线缴费管理以及相应的闸船交互通信功能,实现了中心调度人员在运调中心应用一套系统对六座船闸进行统一运行调度。

抽取重组后的统一运行调度服务流程如图1所示,即:船员通过手机App远程申报一统一调度系统自动审核确认一船员通过手机App远程缴费一工作人员通过统一调度系统调度船舶过闸一船舶过闸后工作人员进行过闸确认一船舶获取电子发票。

(1)自助申报及审核确认。

船员通过手机App自助进行过闸申报,填报信息提交。统一调度系统对船舶身份及状态进行检查,检查通过则提示申报成功。统一调度系统确认申报信息及船舶的位置信息后(AIS、VITS及手机定位信息),船舶登记成功,船员收到登记成功信息及语音提示。统一调度系统自动计算本次过闸费用,将待缴费信息推送到手机。

(2)远程缴费。

船员在手机App中进入电子支付子系统,根据系统自动计算结果"一键式"在线支付过闸费,支付方式涵盖微信、支付宝、银行卡等所有主流第三方电子缴费渠道。

(3)调度进闸。

已缴费成功的船舶收到调度指令后方可进闸。统一调度系统为已缴费的船舶自动编排闸次档位,工作人员按照闸次顺序调度船舶进闸。调度指令通过App消息发送至船员手机,也可自动拨打船员预留手机进行通知,船员接收到调度指令后,驶入引航道等待区准备进闸或直接进闸。

(4)过闸确认。

船舶过闸后,工作人员对船舶进行过闸确认,确认过闸的船舶可获取电子发票链接。

2.3系统主要功能

统一运行调度系统的主要功能包括区域总览、调度服务、运行服务、信息发布、闸费服务、报表统计、调度分析、运调助手等,全面支撑扬州区域性船闸群统一运行调度。

区域总览用于显示辖区船闸运调整体情况,主要包括各船闸上下游实时水位、闸门开关状态、闸室尺度、闸室内船舶信息以及待闸、调度、通过量等运行情况等。

调度服务包括远程登记、闸次编排、自动调度、优先过闸和窗口登记等。调度服务界面如图2所示。

运行服务主要包括船舶资料管理、过闸信用管理以及延时、过号等功能。

信息发布支持手机App消息通知、自动电话呼叫通知、自助语音咨询坐席、闸区广播联动播报等功能。

闸费服务包含窗口零星缴费、窗口查补、退费管理和票据查询等功能。

报表统计自动生成船闸运行台账,查看船闸日常的运行数据,包括船闸开放次数、闸费征收信息、过闸货物量信息等。

调度分析围绕运调中心定位,通过数据汇聚、转换与自动加工,实现可视化、智能化的运行调度大数据应用。

运调助手是面向船闸工作人员的管理App,实现运调业务特别是现场管理的移动化应用。

为实现多座船闸的远程统一调度目标,扬州港航发展机构在建设过程中还针对各船闸实际制订了详细的接入方案,成熟一座,接入一座。接入的船闸需从技术层面整合和改进已建自动控制系统、视频监控系统及联网收费系统,实现远程统一运行调度。

2.4系统构建技术特点

区域性船闸群统一运行调度系统构建及其在扬州市的成功试点,在技术上走出了一条继承创新的可行路径。系统采用全新软件架构,并充分利用已建系统成果,避免了低效的重复建设和反复开发。按照省、市级应用模块协同化运作的思路构建适用于区域船闸群统一管理的智能化运行调度等功能,实现对多座船闸运行的集中管理和协同服务。

(1)新增闸次编排管理模块(图3),为船员提供精确的船舶档位停靠图,同时融合运用电子航道图和多源船舶识别定位系统,提供更方便、可视化的过闸引导、信息沟通和数据分析。

(2)软件对外服务依托全省统一过闸App,与省级公共信息服务平台无缝集成,实现调度消息统一推送,并扩展电话、短信、广播等新的船岸自动交互渠道。

(3)通过重构、封装省级联网系统船舶、登记、缴费数据服务,在满足个性化应用需求的同时,确保船舶注册、登记、缴费、过闸的全部信息在省、市应用系统中保持同步一致,确保"一数一源"。

(4)对扬州处下辖六座船闸的数据集中统一存储,针对六所船闸运行调度情况实时监视和预警,通过大屏、手机、报表等以多种主题提供直观、灵活可视化的数据呈现,对扬州辖区内交通船闸相关业务数据进行综合监测分析,全面反映扬州境内及相关联船闸运行和内河航运态势。

(5)通过建设扬州区域统一调度软件,构建扬州区域内交通船闸统一的大数据基础平台,为船员、船企、社会公众和兄弟单位提供全方位的船闸运行数据服务。

图4所示为船舶进闸档位图推送。

2.5系统应用成效

扬州市六座交通船闸全部接入运调中心,区域内船闸完全由"点"式分散管理升级为"面"式集约管理,统一了对外服务渠道,同时系统也兼顾了各船闸运调和控制特点。

(1)运行调度中心的建设形成了与之配套适应的管理机构、人员、运行等管理和服务制度体系,支撑了船闸高效、安全运行。全新构建的船民信息服务平台丰富了船岸交互方式,引入了档位图等更直观的过闸引导功能,提供了全天候在线的"互联网船闸"能力,全市所有船闸均提供24h预约登记、语音客服等信息服务,船闸为民服务水平得到明显提升。

(2)船闸运行调度中心的建成投用节约了船闸人力资源投入,通过技术和管理创新实现减员增效。在新的运行模式下,船闸涉及收费、登记调度、操作等岗位人员集中到运行调度中心,整合优化后人员需求减少一半以上。

(3)新的统一调度管理系统等软件的使用,通过业务重组和流程优化再造,促进了船闸运行管理工作的规范统一。通过信息化技术支撑管理模式转变,优化运调服务和工作流程,提供精细和闭环的管理手段,有效保障了船闸规范、有序运行。

(4)紧紧围绕船闸远程集控和统一调度目标,在继承改进和集成融合的基础上,船闸运行调度中心在应用系统建设方面实现了创新突破。通过数据资源的合理规划,做到省市跨层级信息实时共享,调度控制跨领域信息实时互通,以数据应用价值的最大化支撑新的运行模式、服务模式的平稳运转。采用设备和链路冗余、报文传递加密、国产操作系统和网络安全达标加固等技术手段,为运行调度中心系统运行提供坚实保障。

3结语

基于集中统一管理模式创新的智慧船闸建设在扬州成功试点,精准切中业务痛点,建立了统一远程控制、统一船舶调度、统一信息服务和船闸现场少人值守的"三统一少"区域性船闸运行新体系,破解了长期困扰船闸运行单位的人员不足、效率不高难题,真正做到了减员增效、服务提升,在江苏乃至全国都具有典型示范意义。