海上智能交通指挥体系结构

海上智能交通指挥体系结构 海上智能交通指挥体系结构 海上智能交通指挥体系结构 文章来源自教育网

一、海上交通管理存在问题分析

国际国内贸易的发展促使港口货物吞吐量不断增加、进出港船舶变多、海事业务繁忙,而VTS、AIS等监控手段已无法完全地适应需求,导致各种问题的产生,主要表现为:“信息孤岛”问题,由于各业务系统间相互孤立,业务人员很难获取其他业务部门信息,如调度人员对于船舶违章处理信息的及时获取和处理等;协同化问题,由于海事信息化建设缺乏统一协调,各单位信息化建设层次不一致、起点水平多样,导致信息化建设和整体服务水平较弱,阻碍港口通航能力的可持续发展;信息发布问题,与海事相关的港航单位、外出作业人员、执法人员等利用自助手段查询的信息,一般不能统一,使得各单位间交通基础信息无法及时共享或对外发布,影响工作效率并存在大量通航安全隐患。综合上述存在的问题,当前海上交通管理中明显电子化、智能化不足,且亟需信息整合与协同管理,因此,建立海上智能交通指挥系统极具现实意义。

二、系统总体设计

海上智能交通指挥系统以畅通海上运输、保障海上安全为主线,围绕海事内部管理人员、口岸单位、相关企业、社会公众以及行政相对人等的实际需求,实现数据的有效整合、船舶的实施监管以及智能分析、决策与预警。海上智能交通指挥系统接入方式呈多样化,融合传统的Web接入方式,及适应于当前移动办公的Wap接入、短信接入、统一呼叫中心等[3]。海上智能交通指挥系统旨在实现海事各类业务数据整合、电子海图系统展现、船舶动态监管、在泊船舶核查、数据记录、查询与统计、海上预警与应急等功能,系统实施是一个循序渐进的过程,将充分考虑到现有VTS、AIS等系统整合,在标准体系支持下,实现综合性智能指挥平台的展现。

三、系统功能构成

基于电子海图技术的海上智能交通系统,主要是对海事部门辖区内基础地理、船舶动态、航道交通、港口资源等设施,及其他相关的信息进行数字化建设,建立辖区空间属性数据库(包括码头、航道、锚地、船舶、在港业务等),实现辖区基础数据的查询显示,水域及相关专题数据的查询统计、辖区船舶动态、业务数据的快速,直观检索、应急搜救资源和搜救决策的辅助支持,从而实现港区内信息的智能统计和查询,并提供信息服务、交通指挥管理,船舶监控等功能。

1.数据整合海上智能交通指挥系统的数据整合涵盖VTS、AIS数据融合,基础数据采集、数据交换等。在VTS、AIS的数据整合中,通过VTS与AIS获取实时船舶数据,将数据通过匹配进行统一整合,以保证精确、全面、丰富的船舶数据;在基础数据采集中,作为智能交通分析的支撑,通过相关业务系统导入,方便数据查询、统计、挖掘、支持搜救工作等。主要数据来源由船舶数据、通航环境数据、靠离泊条件、水文气象等构成;在数据交换中,主要与海事的业务综合管理系统通过中间件进行数据交换,实现船舶动态信息与静态信息的获取与使用。

2.电子海图展示海上智能交通指挥系统引入电子海图,主要实现船舶以及通航要素的图形化显示,海图中的船舶功能操作以及船舶类型的划分。在船舶以及通航要素的图形化显示中,通过系统自行研发的海图引擎,实时显示辖区内海图及通航要素,实现海图放大缩小、定位、要素查询等功能,同时可控制各图层的显示和隐藏;在船舶功能操作中,用于控制船舶的状态改变,并根据当前条件决定是否允许船舶状态改变,对于不同状态下的船舶可操作的功能不同;在船舶类型区分中,对不同类型的船舶在不同的动态下以不同的显示方式进行区分,实现船舶类型、动态计划船舶、重点跟踪船舶等的有效区分。

3.动态监管与智能交通组织船舶的动态监管是对进入辖区的所有船舶在各时段各位置的所有动态进行监管。主要功能包括:船舶24h确报、动态计划申报、动态计划智能排序与分发、船舶计划动态及执行、引航员工作时间动态监管、拖轮动态监管。关于智能交通组织,主要作用在于减少人员工作量,实现数字化与电子化,智能分析AIS、VTS信息、选定船舶锚位、记录船舶锚链入水情况、动态计划排序过程、以及对特殊船舶驶入特殊区域进行智能提示。

4.船舶核查与决策支持决策支持功能基于电子海图平台与搜救资源数据库,实现海上搜救、应急指挥信息的综合模块,可快速查询、高效、准确和动态的海上施救目标定位和监控,初步实现应急反应预案的自荐启动和搜救方案的择优选择,主要包括:建立搜救资源库、预警分布、应急处置,实现数据统计功能。

四、关键技术实现

1.海上交通流分析算法

利用基于关联规则的Apriori算法能够有效实现海上交通流的分析,该算法基于事务数据库,识别出大于或等于用户所指定的最小支持度阈值的频繁项集,并在置信度大于等于用户指定的最小置信度阈值的基本原则指导下,通过应用频繁项目集产生所期望的关联规则[4]。该算法主要用于找出数据之间关系的最优规则,分析过程中以支持度和置信度作为衡量制定,判定关联规则的可靠程度与合理性。在海上智能交通指挥系统中,运用关联规则对海量历史数据进行挖掘,辅助决策。

2.电子海图技术

海上智能交通指挥系统中的电子海图显示,具备新型船舶导航功能与辅助决策功能。能够进行自动航线设计、航向航迹监测、自动存储本船航迹、历史航程重新演示、航行自动警报等。现阶段电子海图的显示规范、性能标准、数据标准等已经确立起来,便于该技术的普及与合法化。系统通过电子海图技术引用,同雷达碰壁系统、高精度定位系统、船舶通信系统等进行集成,控制船舶最优航行路径的选择[5]。

3.位置融合技术

位置级融合强调在传感器的测量点迹或观测报告、以及传感器的状态估计上进行融合,涵盖空间与时间的融合,属于跟踪级融合。在多传感器跟踪系统中,主要有集中式、分布式、混合式和多级式,对于这四种典型结构,进行信息融合的任务包括:航迹与航迹的关联或点迹—航迹互联;航迹融合或目标状态的估计等[6]。需要注意的是,数据关联是多传感器多目标跟踪中最关键最困难的部分,把来自多传感器的观测与传感器各自的观测对象联系起来,首先必须根据外推航迹和传感器误差计算确认,并用于减少可能的互连的数目,然后使用多种可能的方法之一完成关联。

五、结束语

本文通过对海上智能交通指挥系统的功能性分析,阐述了系统对海上交通管理与交通安全指挥等发挥的重要作用。将研究视角放在海上智能交通指挥系统的功能建设上,结合海上交通管理特征,明晰系统关键技术,即海上交通流分析、电子海图技术、位置融合技术等。通过该系统的建设旨在实现海事在海上交通管理中的电子化与智能化。有关海上智能交通指挥系统的更深层次的分析与优化研究,有待后续研究的深入进行,需要学者们的不断的研究与探索。