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信息化技术助力智慧水运全面发展
日期：2021-05-17 来源：港航高质量发展论坛汇编
信息化技术助力智慧水运全面发展
罗学恩
摘要：本文介绍了信息化技术在水运行业的发展趋势和智慧水运的建设内容。提出将港、航、闸、船、货水运“五要素”通过信息化手段有机的整合在一起，打破行业内的板块壁垒，建立一个数据共享、信息互通、协同管理的智慧水运体系概念。
关键词：水运发展趋势；水运“五要素”；信息汇聚；数据共享；互联互通；协同管理
随着互联网、大数据、人工智能日益渗透到各行各业，全球的航运业正发生着深刻的变革，航运新系统不断涌现，航运新业态加速形成。2019年，交通运输部联合7部委共同发布了《智能航运发展指导意见》，为我国智能航运未来30年发展指明了方向。同年，交通运输部在《关于推进长江航运高质量发展的意见》中明确提出要积极支持长三角智能航运发展先行先试，长三角航运作为国家战略的重要支撑点，长三角流域智能航运发展全面发力。
江苏省经济发达，航运资源丰富，拥有长江高等级航道和四通八达、联网畅通的干线航道网，发展智慧水运具有独特的现实优势。结合江苏经济社会发展的特点，将传统航运要素与现代信息、人工智能等高新技术深度融合，创新水运发展模式，打造水运驱动新引擎，布局江苏省现代水运新生态，推进全省水运业高质量发展，是江苏省智慧水运建设的宏伟蓝图。
开展江苏省智慧水运发展总体的研究，系统行、全局性地探讨和设计江苏省智慧水运发展，针对性地推进智慧水运的建设是十分必要和迫切的。
新技术是行业的重大改变者，有着巨大的潜力，航运也不例外。
在当今世界，航运已采用了多项新技术应用于行业。新技术的应用，为航运业务提供了解决持续管理、挑战和提高效率的新方法。物联网、区块链，云计算、AR（增强现实）、无人驾驶船舶、数字航运、无人机等名词正在成为整个行业的熟悉术语。
1. 物联网
数据是信息化系统的基础，而数据的采集，则离不开物联网技术。
物联网，即“万物相连的互联网”，是在互联网基础上延伸和扩展的网络，将各种信息传感设备与互联网结合起来而形成的一张巨大的网络，实现在任何时间、任何地点，人、机、物的互联互通。
物联网是新一代信息技术的重要组成部分，业内也称之为泛互联，意指物物相连，万物万联。物联网的核心和基础仍然是互联网，物联网的用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。通过射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。
水运行业涉及有港口、航道、船闸、船舶、货物（物流）五大板块。物联网技术对于每个板块均有极其广泛的应用前景。如：在对港口设施状况的信息采集；对航道通航状况、天气情况的信息采集；对船闸运行、调度状况的信息采集；对在航船舶的信息的采集和货物（物流）的信息采集等，物联网是必不可少的。
2. 数字航运
数字是智慧水运的基础，数字在水运的港、航、闸、船、货五要素中无处不在。通过物联网技术采集的水运各类信息被广泛应用于航道的电子航道图、港口货场的电子沙盘、船舶的导航、过闸、船闸的养护以及货物的物流等。
3. 区块链
区块链是一个信息技术领域的术语。从本质上讲，它是一个共享数据库。存储于其中的数据或信息，具有“不可伪造”、“全程留痕”、“可以追溯”、“公开透明”、“集体维护”等特征。基于这些特征，区块链技术奠定了坚实的“信任”基础，创造了可靠的“合作”机制。通过区块链技术提供的数字化物流平台，是将区块链技术应用于物流供应链的解决方案。
目前，国外对于区块链技术在货物（物流）业的应用已形成一种发展趋势。区块链技术将物流的各参与方聚集在一起，对运输货物的信息进行全流程的跟踪和数据共享，支持信息共享和透明度，促进整个行业的创新，形成一个完整的运输物流生态圈，使整个物流所有的参与者都能受益。
4. 云计算
云计算是通过网络“云”将巨大的数据计算处理程序分解成无数个小程序，然后，通过多部服务器组成的系统进行处理和分析，这些小程序得到结果并返回给用户。云计算早期就是简单的分布式计算，解决任务分发，并进行计算结果的合并。因而，云计算又称为网格计算。通过这项技术，可以在很短的时间内（几秒种）完成对数以万计的数据的处理，从而达到强大的网络服务。
从广义上说，云计算是与信息技术、软件、互联网相关的一种服务，这种计算资源共享池称之为“云”。云计算把许多计算资源集合起来，通过软件实现自动化管理，只需很少的人参与就能让资源被快速提供。云计算的核心概念是以互联网为中心，在网站上提供快速且安全的云计算服务与数据存储，让每一个使用互联网的人都可以使用网络上的庞大计算资源与数据中心。云计算具有很强的扩展性和需要性，可为用户提供一种全新的体验，云计算的核心是可将很多的计算机资源协调在一起，用户通过网络就可以获取到无限的资源，同时获取的资源不受时间和空间的限制。
云计算技术的应用对水运业的运营和管理方式产生了重大影响。其优势包括易于访问数据，无论时间或地点信息的可用性，以及数据孤岛的减少。
5. 无人机
无人机在促进检查操作和降低成本方面，可以给我们带来很多的好处。荷兰的阿姆斯特丹港，无人机的应用不仅为阿姆斯特丹港和港务局本身提供了巨大的优势，同时，也为港口区域内的公司提供了巨大的优势。在检查大型基础设施物体、扫描船舶压载舱等小型密闭空间、测量水和空气质量还是协助发生灾难，无人机都在效率和安全方面取得了实质性的进展和可持续发展。
6. 增强现实（AR）
增强现实（Augmented Reality，简称 AR）是一种实时地计算摄影机影像的位置及角度并加上相应图像的技术，是将真实世界信息和虚拟世界信息“无缝”集成的新技术，是在屏幕上把虚拟世界套在现实世界中并进行的互动。
在对船闸设备的养护与维修中，采用AR技术可以方便、迅速的发现设备的故障发生点位，减少对故障发生点位的判别时间，提高船闸的维修工作效率。
7. 船舶列车
船舶列车是一个由有人驾驶的“领航船”“牵引”了一些不同等级、规模的少人或无人船共同组成的船队。跟随在后面的船舶仅需保留自己的机动能力，在航行时，由“领航船”产生动力。船舶列可使船队中的各单体船舶能降低能耗，并以较少的人员航行。通过无人驾驶或少人驾驶，降低劳动力成本，增强整体竞争力。
其实，船舶列车与目前国内的船队较为相似，但二者的区别是船舶列车具有智能、灵活、方便的特点，每一条船舶上均安装有动力系统，可操作性更强。
8. 预定系统
在对港、航、闸、船、货五要素多方信息集中汇聚后，采用预定的方式，可以对水运涉及的各环节进行合理的安排。如：船舶的过闸闸次、港口泊位以及船舶的装、卸载、运输货物汽车的进、出港时间以及多梯级船闸的联合调度等。
预定系统可帮助缩短船舶的航运时间、提高水运的计划性和准确率，为提高水运货物的附加值提供了可能性。
水运是通过载货船舶在水上的航行，将货物从一个地方运送到另一个地方的过程。货物由港口装船，在航道的行驶途中经过船闸最终运送到目的地港口。
水运涉及到港口、航道、船闸、船舶、货物这五个方面的内容。因此，通常我们将港、航、闸、船、货称为水运的“五要素”。
在水运“五要素”中，港口是货物的集散和转运节点，其核心业务是对货物的集散管控，对货物进行装、卸运转；航道是货物的运输管道和船舶的载体，通过为载货船舶提供安全、快捷的航行通道，使货物实现从一个地方移动到另一个地方；船闸是船舶在航道航行中的调度节点，其业务核心是船舶的合理调度，使过闸船舶能够安全、快速的通过；船舶是货物的运输载体，船舶在航行中涉及的因素有：船舶的载货量、航速、费用（含船舶油耗、过闸费用等）；货物是水运最为关键的核心要素，也是水运的最终目的，而其它的要素均是为“货”服务的。
水运“五要素”相互之间有着千丝万缕的联系。但在我国目前的水运交通体制中，港、航、闸、船、货大多分属不同的行政事业管理部门或经营企业。
智慧水运体系的建设是将水运“五要素”通过信息化手段，打破行业、板块的壁垒，将各板块信息有机的整合在一起，建立一个数据共享、信息互通、协同管理的智能化管理体系。
1. 数聚平台
为加强水运数据的标准化管理、数据质量管理、提升计算资源、存储资源、备份资源、网络资源灵活扩展能力，支持动态调配，满足智慧水运的发展需求，在智慧水运的建设中，首先需要建立一个集港、航、闸、船、货为一体的数据中心，为智慧水运体系提供数据支撑。
2. 公共信息平台
运用物联网、云计算、大数据和移动通信等信息技术，提升水运的即时、综合服务能力。以“互联网+水运”推动水运产业链的重构和生态圈的再造，建设集港、航、闸、船、货为一体的内河水运移动APP，为水运业务相关的各方提供信息服务；加强个性化的服务，满足多样化的需求，促进港、航、闸、船、货“五要素”的有机衔接，推动货物物流供需信息的对接，促进港、航、闸、船与货物物流的优化整合，提高水路运输效率。
3. 智慧港口
智慧港口系统的建设主要包括两方面的内容：一是港口内部的业务管理，包括：港口生产调度管理、吊机远程操作、无人集卡、设备设施管理、办公OA和决策分析等方面的内容；二是港口的对外联系，包括为港口附近的船闸提供进、出港过闸船舶的信息，以便船闸提早安排船舶的过闸行程，实现港闸联动；为货主、船企、船舶提供港口的泊位信息；为货主、运输企业、运输车辆提供货场信息；为运输车辆提供货场导航；为物流平台提供物流区块链中关于港口的系列信息等。
4. 智慧航道
智慧航道的建设主要有：电子航道图、水位信息采集、航道断面扫测、三河设施监管（临河、跨河、过河设施简称三河）、船舶密度监测、电子巡航、标志标牌监测、航标监测遥控等方面的内容。
5. 智慧船闸
智慧船闸的建设主要包括：船闸的智能调度、船舶过闸监管、船闸微干预远程操作、船闸智慧养护与综合保障、船闸设施BIM管理、船闸应急保障等。
6. 智慧船舶
智慧船舶的建设主要是船舶档案管理、船舶诚信管理、船舶动态监管、无人（少人）驾驶船舶、船舶列车的研究与应用等内容。
7. 智慧物流
智慧物流的建设主要有：采用区块链技术建立的物流平台平台汇聚、融合了港、航、闸、船、货各版块的信息为一体，不仅局限于为用户提供船找货、货找船的简单物流配载信息，而是整合港口、航道、船闸、船舶、货物的多方信息资源，同时，还与金融、保险等相关行业联手，为客户提供货物运输一条龙服务，包括公铁、水铁联运等，平台的使用者能充分体验到智慧水运一体化的优势所在。
通过平台进行物流的交易双方，不仅可以迅速的找到所需要的的信息，并能一站式的办齐与物流相关的所有手续，包括金融、保险等业务。同时，在货物运输的过程中，货主、企业可以准确的了解货物的配载船舶信息、位置信息、港口的装卸状况、船舶的过闸调度、航道的适航状况以及货物预期到港的时间，为提升水运货物的附加值、扩展水运货物的运输种类提供了可行性。
智慧水运体系的建设是在智慧港口、智慧航道、智慧船闸、智慧船舶、智慧物流系统的基础上，充分体现了水运一体化管理与运营的优势，实现港闸联动、航闸联动、闸船联动、货港联动、港闸船联动、港航闸船联动，最终实现港、航、闸、船、货一体化的联合管理与调度。
我们相信，作为内河水运大省的江苏，在以习近平新时代中国特色社会主义思想的指导下，随着社会科技水平和信息技术的不断发展，在技术进步和体制改革的双轮驱动下，先进的信息技术和管理体系与内河水运的港、航、闸、船、货的管理与运营深度融合，实现对水运各要素全面的数据感知、智能处理和大数据分析与应用，建成全国一流品质的现代化智慧水运体系。
参考文献：
[1] 阳建云 长江口智慧航道的初步构想《知网》2017.11
[2] 石慧霞 基于Web Service的航道维护指挥调度动态管理系统研究《知网》2018.7.
[3] 张乐晨 浅析我国港口信息化建设 《科技创新与应用》2014
[4] 科技创新引领航道智慧服务《中国水运报》2018.11.30
[5] 勇立潮头 广东着力打造高效智慧航道 《南方网》2018.6.8
[6] “互联网+”引领“智慧港航” 驶入新蓝海《中国水运报》2016.4.15
[7] 安徽省港投集团坚持“三化”建设“智慧港航” 安徽省交通运输厅官网 2018.7.10