智能化集中控制在智慧船闸建设中的应用研究

尚明洋

（ 江苏省施桥船闸管理所，江苏 扬州225101）

智慧城市建设重要的组成部分就是智慧交通， 智慧交通能够帮助交通业缓解资源和环境的压力。 水上交通最重要的枢纽就是船闸，航区、流域水运经济的发展和船闸的智慧程度有非常重要的关系。 苏北京杭运河的南天门就是施桥船闸， 在我国水运经济带中扮演着非常重要的角色。 在2019 年的时候全年通过量就已经达到了34592 万吨，位居全国内河通过量第一位，这些业绩的取得都离不开高效的船闸管理智能化管控一体化系统。

1 “ 智慧船闸”的概念和意义

现在人们对于“ 智慧船闸”还没有一个标准的定义， 暂时可以理解为把一些先进的技术应用在船闸通航管理服务中建立的过闸综合管理和控制系统。 伴随水运经济的持续迅速发展，船闸的压力也越来越大，在土地资源和资金困难的情况下， 新建船闸的困难程度就变得更加严峻， 现在最重要的就是要考虑怎么在短时间内改变目前出现的这种情况。 通过不断研究发现可以通过建设“ 智慧船闸”的方式来改变现状，“ 智慧船闸”的出现不仅能够优化业务流程，还能增加服务的能力，未来也会是交通信息化发展的必要趋势。“ 智慧船闸”最重要的目标就是：智慧船舶监管、智慧公众服务、智慧安全保畅等，这些目标在完成都需要依靠先进的信息化技术手段来完成。

2 施桥船闸在“ 智慧船闸”打造中的探索

随着我国信息化技术的快速进步， 越来越多的信息化技术开始应用在船闸中。 现在施桥船闸已经建成了管控一体化系统，主要涉及到如下几方面：（ 1）搭建三维集中管控平台，建设相应的以施桥船闸为主的数据库；（ 2） 改造和升级船闸运行和视频联动系统；（ 3）建设机房和内部网络；（ 4）搭建户外大屏显示系统；（ 5）改造船闸自动控制系统；（ 6）改造船闸照明节能控制；（ 7）改造调度语音广播系统；（ 8）建立相应的航道安全监管系统和激光热成像、GPS 自动核查系统；（ 9）改造船舶调度管理系统。

3 智能化集中控制在“ 智慧船闸”建设中的应用

船闸管控一体化系统包含很多子系统， 这些子系统建设并不是简单的叠加， 而是各系统之间通过智能化集中控制实现资源的共享和对接，之后在整合在一起，这样可以促进船闸管理实现智能化。 如图1 所示是具体的结构图，在建设“ 智慧船闸”过程需要智能化集中控制以下几个方向：

3.1 运行集中控制

图1 结构图

图2 船闸设备控制实时数据

船闸集中运行需要有效集成以下几个方面： 船闸自动控制、调度广播、照明系统，在结合传感器等内容让船闸设备实现智能化和自动化。 在船闸自控系统里面能够看到交通信号灯、 电机电压电流、水位等状态信息。 以船闸正常运行为例，输水闸门在自动开启完成之后，系统会根据水位传感器感知到闸门两侧水文的差值，之后在和系统预设的数值进行对比， 只有两侧的水位差值和时间都满足条件之后才能在进行以下步骤， 船闸自动运行之后不仅能够保证运行的安全，还能减少一定的等待时间，提高运行的效能。 在闸门启闭过程中， 根据提前设定好的时间就可以自动向船上水手提示相应信息，减少工作人员的工作量，这样工作人员就可以有更多时间进行安全监管。 在船闸建设时把照明系统纳入到PLC 控制中，在使用的时候就可以结合光传感器自动实现照明灯具开关，在节能减排的基础上改变传统开关形式。 加入管控一体化系统就可以让调度人员及时了解船舶的信息， 真正的做到实时监管。 如图2 所示。

3.2 调度集中控制。 船舶过闸的流程主要包括：运调站过闸申报（ 含缴费）→调度放船→驶向船闸→停泊待闸（ 含缴费）→按顺序调度进闸。 施桥船闸会在现有的资源上利用过闸调度管理系统的升级改造和现场实行集中调度模式的方式对过闸船舶进行监管。

3.3 升级改造过闸调度管理系统。要想在运行时提高整个船闸的过闸效率和管理服务水平就需要对已有的收费系统和GPS 管理系统等进行信息共享。 整合江苏省港航局的GPS 系统和船讯通软件， 可以实时监控和了解船舶的位置， 给船闸提供相应的调度数据，这样就能把系统结合在一起。结合GPS 使用系统优化整个船舶过闸的流程， 对已经完成缴费的船舶在到达引航道之后就可以自动记录到闸时间，并且把确认的信息发送到船主的手机上，这样船主不用上岸申报，系统会以先后申报时间进行调试，真正的做到公平性和透明性。 将船舶调度管理系统和管控一体化系统中LED 系统进行结合， 这样就可以把信息和业务流程的预调度管理信息有机的结合在一起， 当船舶进入闸室之后就会自动提醒船舶进行移泊准备， 这样做的效果就是在保证停泊秩序的基础上提高船舶进闸的速度。

3.4 信息化基础设施建设集中整合。“ 智慧船闸”和信息化基础设施之间具有密切的关系。 从目前施桥船闸的情况看，安装的数字网络摄像头能够覆盖到全部的闸区， 真正的实现了集中式星型网络的布局， 同时为了保证整体网络系统的稳定还需要引用双路裸光纤总进线。 在业务系统里面建立双机备份系统能够保证一直运行。 电力供应上在双路400kV 安装节能LED 灯具与相应UPS，这样可以确保船闸的运行安全与稳定。

4 “ 智慧船闸”未来发展的方向

虽然我国已经取得了很多相关“ 智慧船闸”建设的经验，但还是存在很多问题， 在未来的时间可以通过加强以下几点内容进行推进：

4.1 加强智慧船舶的监管。 通过建设船舶动态吃水和净高系统的研究把现在的业务系统整合在一起，以便更好的感知船舶信息，真正的做到监管。

4.2 加强智慧过闸的调度。通过引用更多先进技术加入到“ 智慧船闸”的建设中，尽可能减少及简化申报程序，节约人力、物力资源。

4.3 加强智慧公众服务。通过智能手机APP、企业微信等软件的使用给船舶提供相应的数据查询和信息发布等， 以此来提升管理船舶部门的服务能力和服务水平。

4.4 加强智慧数据分析能力。 利用现在的大数据技术和云技术对现在的资源进行分析、研究，并且通过软件把掌握的数据推送到公众中，给以后的航道建设和规划提供基础。

结束语

现在我国建设“ 智慧船闸”还存在很多的问题，需要在以后的时间不断的建设、不断调整，这样才可以让船闸真正的实现自动化、智能化，让船舶体验到智能化的服务，这样我国以后的水运经济就会越来越重要。