长江智能航道建设与展望

长 898km
和心滩出现。
航道易出浅碍航。
1、长江干线航道概述
长江下游航道
河段 下游
里程
河道特性
主要碍航特征
属平原河流，河道宽窄相间， 在河道放宽段及分汊段的分
湖口至长江口， 多分汊，下段受潮汐影响，入 汇流处，因水流分散，洲滩消
长 865.6km
海口呈三级分汊、四口入海的 长和汊道兴衰而造成碍航；在 河势格局。
•公路
铁 路 智 能 运 输 系 统智
能 铁 路
客运 客票预售 客运服务 客运营销
货运 大货主管理 货运服务 货运营销
应用平台
电子商务
外
电子商务
部
多式联运
服 务
层
运输组织调度 运输计划
调度指挥 调度集中
生产组织
安全监测控制 安全监测 列车控制 决策支持
应用平台
内
经营管理
部
运力资源
资
经营资源
源
电子政务
助助 航航 方技 法术
助助 航航 装标 备准
长江智能航道示范应用
6
依托工程 长江干线（兰家沱至鳊鱼溪段）数字航道建设工程 长江干线（鳊鱼溪至大埠街段）数字航道建设工程
长江航道测量设备建设方案
分层整合
平衡记分卡
层次分析
模糊综合评估
系统评估
示范工程
航道感知能力
基础设施设备层
航道服务质量
航道数据资源层
航道养护效率
清溪场至坝前段 受水库回水控制；取决于坝前水位
平原河道特性，水位过程相对平缓，基本不存在突变； 三峡出库流量过程对本河段水位影响较大； 干支流交汇及江湖分汇区域水位变幅较大，呈多值关系。
大通至江阴段
感潮河段，同时受上游流量及下游潮位的影响
江阴以下
受潮汐影响较大
2、长江智能航道研究及建设现状
一、长江干线航道概述 二、长江智能航道研究及建设现状 三、长江智能航道发展展望
1、长江干线航道概述
宜昌
武汉
南京 上海
重庆
湖口
城陵矶
水富
长江是中国及亚洲第一大河，长江干线航道作为唯一横 贯我国东、中、西部地区的水运主通道，素有“黄金水 道”的美誉。
1、长江干线航道概述
长江上游
长江中游
长江下游
水富
水富至宜昌， 为基岩和沙卵石，水位涨落幅度大， 急流滩和险滩的各种不
长 1074km 水流湍急，礁石密布，流态坏，航行 良流态造成不同水位期
条件差。
碍航。
1、长江干线航道概述
长江中游航道
河段
里程
来自百度文库
河道特性
主要碍航特征
属平原河流。以分汊河道为主，浅 洲滩不稳定，主支汊兴衰
宜昌至湖口，
中游
滩演变较为剧烈，放宽处有江心洲 交替，过渡段水深不足，
的水位短期预测信息
第七天水位面预测
2、长江智能航道研究及建设现状
三：航标技术
提出浮标碰撞检测方法，研发
发明基于ZigBee和AIS的系列化
开发
，实现航道航标实时监控
2、长江智能航道研究及建设现状
四：长江航道数据交互技术
制定长江航道数据采集和服务的 首创基于可变字长结构的 研制具有自组网扩展功能、满足规范要求的
长江航道局
航道维护单位
航道工程单位
长长长长长长 江江江江江江 宜泸重宜武南 宾州庆昌汉京 航航航航航航 道道道道道道 局局局局局局
长长长长 江江江江 重宜武南 庆昌汉京 航航航航 道道道道 工工工工 程程程程 局局局局
支撑保障单位
长
江 航 道 规 划 设 计 研 究
武 汉 航 道 学 校
武 汉 航 道 救 助 打 捞 局
3、长江智能航道发展展望
目标：初步构建覆盖全航道“全面感知、广泛互联、深度融合、智能应用、机制完善” 的长江智能航道，使航道建、管、养与服务步入全面信息化时代。
3、长江智能航道发展展望
1.全面感知
应用物联网、传感器技术，实现对船舶动、静态信息、通航环境信 息的全面实时感知。
卫星通信
全方位的数据感知
管
理
层
大规模数据融合与表达
集
海量数据融合与集成
海量数据存储与管理
海量数据处理与挖掘
成
元数据模型
数据互操作机制
层
数
车载传输网络
车地传输网络
地面传输通信网络
传
字 铁
大容量通信网络
输
层
路
静态数字化
静态数字化 动态数据获取
气象数字化
动态数据获取 走行机构 动力系统 承载体
工务工程数字化 轨道应力变化监测 牵引供电数字化 接触网拉力检测
航道要 素动静 态信息 数字化
2、长江智能航道研究及建设现状
长江电子航道图
2687.8公里
宜宾
上游： ENC206幅
中游：
ENC76幅
宜昌
武汉
下游： ENC69幅
浏河口
2、长江智能航道研究及建设现状
船舶导助航
海事搜救 水上指挥调度
2、长江智能航道研究及建设现状
长江电子航道图已经全部制作完成，于2012年10月1日全面启动试运行。
规定长江航道航标遥测遥控接口与通讯协议数据交换术语、要求和技术特性 规定长江航道外场终端接口与通讯协议数据交换的术语、要求和技术特性 规定长江航道数据服务系统术语、性能要求和技术特性，定义交互方式与接口
2、长江智能航道研究及建设现状
首创面向内河航道的 发明基于无线通信的 发明
2、长江智能航道研究及建设现状
长 江 航 道 测 量 中 心
院
2、长江智能航道研究及建设现状
基础性 服务性
支撑手段
航道尺度提高和航道条件改善 航道管理水平和服务品质提升
航道系统整治 航道信息化建设
提高航道通过能力 保障航行安全绿色
2、长江智能航道研究及建设现状
一、立项背景：长江航道信息化发展现状
围绕信息化基础设施、测量设备、电子航道图、数字航道先后开展11项重大信 息化工程，投资5亿元，长江航道由传统人工管理向数字化管理转型
务
体
系
水位测报、航道数据交互及智能助航技术研发
3
水位变化分析
流域降水
江湖分汇
干支联动
枢纽影响
沿程水位感知方案
一维数学模型
智能航道水位预 测预报模型
4
信息交互需求
数据采集
数据管理
数据服务
规范统一
交互接口 交互协议 交互装备 、
构建智能航道交 互体系
5
传统基于视觉航
标的助航系统
AIS 电子航道图
智能助航
公布、更新、交互、服务
航道公共 信息服务
EN
ER
电子航道图更新
其它网站信息
基于船舶位置的信息 服务（水位、航道尺 度、气象……）
2、长江智能航道研究及建设现状
对船用终端应用系统用户的航行状态、使用习惯、航道图标注信息进行监控、 管理和分析，以便为航道图用户提供更优质的服务。

2、长江智能航道研究及建设现状
地理环境数字化
感 知
车载数据中心研制
列控数字化 列控设备状态监测 人文经济数字化
层
车载智能网
移动装备
固定设施
环境
•铁路
•航空
•航道
2、长江智能航道研究及建设现状
长江航道向智能化服务转型缺乏全局性指导思想
•智能航道
缺乏定义
•
内容缺乏统一标准，资源
缺乏有效整合
•
之间缺乏关联，业务系统
缺乏数据共享和交换
宜昌
湖口
50号灯船
长江干线航道自云南省水富至长江口50号灯船，全长2687.8km，其 上、中、下游的河道特性和航道条件各不相同，河道内水位、水深 、流速等要素变动频繁，航道处于动态变化之中，通航环境复杂。
1、长江干线航道概述
长江上游航道
河段 上游
里程
河道特性
主要碍航特征
属山区河流。急、弯、卡口多，河床 枯水期浅滩水深不足，
五：智能航道示范工程构建
制定智能航道示范工程 首次实现长江干线航道 独创基于航道实测信息航道 建立
，实现疏浚维护时机主动判别
2、长江智能航道研究及建设现状
将各项航道要素高度集成，通过网络及时传输，适时更换信息数据，指导船舶导航、 配载、安全航行的信息系统.
以“图” 为载体的 信息融合 集成，并 以“图” 的形式服 务于水运
航道规划辅助决策
控制河段通行指挥 施工作业区助航
服
务 应
智能安全管理
智能管理与养护
智能信息服务
智能应急服务
用
安全风险分析
预测维护工作量
三维航道显示
应急调度
层
生产安全辅助决策
航道维护决策支持
航道信息分析预测
应急预警
智能机务 船舶维护辅助决策 船舶施工能效管理
航标维护决策支持 航道维护管理平台
用户信息交互
布置水尺 座，其中宜宾至宜昌 座，宜昌至南京段 座，南京至浏河口段 座
覆盖长江干线
及
河段
水位采集点平均间距
，最大间距
水面线捕捉最大误差在
以内
2、长江智能航道研究及建设现状
通过水文预报方法，获取
水位预测信息；
利用水位相关和一维模型，获取
的预测信息；
通过平面二维模型，获取整个
40000 30000 20000 10000
0
投资（万元） 32721
15696 1600
“十五”期 “十一五”期 “十二五”期
项目数量
2 2
7
已投入使用 正开工建设 初步设计
2687.8公里
2、长江智能航道研究及建设现状
智能交通：利用高新技术改造传统运输系统，形成信息化、自动化、智能化的新 型运输系统
2、长江智能航道研究及建设现状
要素感知层
感知船舶 感知航道
数据传输融合层
服务应用层
数据传输 与融合
长江智能航道管理平 台
长江航道智能机务 系统
长江航道智能管理 与养护系统
先进长江航道规划 与建设系统
先进长江航道安全 管理系统
先进长江航道信息 服务系统
长江航道智能助航 系统
长江航道智能应急 服务系统
航道服务业务层
航运安全保障水平
2、长江智能航道研究及建设现状
一：长江智能航道顶层设计
基于典型内河航道发展阶段特征分析提出
提出
建立长江航道
，再造面向航运服务内河航道
设计
是指在数字航道基础上，利用智能传感器、 物联网、自动控制、人工智能等技术，自动获取航道系统要素信息，通过融合处理与深度 挖掘，实现航道规划科学化、建养智能化、管理现代化，为水路运输高效、安全、节能提 供实时、精确、便捷的航道服务。
入海口还有拦门沙碍航问题。
一、长江干线航道概述 二、长江智能航道研究及建设现状 三、长江智能航道发展展望
2、长江智能航道研究及建设现状
长江航道局 负责长江干线航道规划建设、管理维护，常年维护助航标志6000余座，维护总里程 4593.5公里,下辖6个区域航道局、4个航道工程局、2所科研院校、1个测量中心和 1个救助打捞单位，在岗职工近1万人，船舶600多艘。
数字 航道
智能 航道
2、长江智能航道研究及建设现状
长江航道向智能化服务转型存在关键技术待突破
•长江航道受自然演变及人类活动
的
，航道要素变化频繁
•传统的
和
难以适应
•长江航道
单一，信息交
互不及时
2、长江智能航道研究及建设现状
理论体系
关键技术
、
示范应用
长江智能航道理论体系研究
1
驱动因素： 时间、技术、需求
水位查询
雾情查询
在线下载
2、长江智能航道研究及建设现状
不同水深与航宽显示
实现了“深水深用、浅水浅用”，充分利用了长江航道的自然水深资源！
2、长江智能航道研究及建设现状
可航水深与动态中心线
最大可航水深的推算
2、长江智能航道研究及建设现状
航行告警
桥区告警
边界告警；穿越航道中心线告警
一、长江干线航道概述 二、长江智能航道研究及建设现状 三、长江智能航道发展展望
智 能 航 道 数 字 航 道
职能域 创建数据元素的业务活动 产生的数据项
行政管理
46
265
航道建设
106
474
航道维护
164
563
船舶机务
105
307
合计
421
1609
2、长江智能航道研究及建设现状
二：长江沿程水位感知与预测预报技术
全面认识长江干线航道
初步揭示自然演变及人类活动双重影响下，
提出长江干线航道水位点
，制定
首次构建
，实现水位感知由点到线、由线到面的
综合考虑
对水位影响
2、长江智能航道研究及建设现状
受自然和人类活动双重影响，长江干线航道自上而下可分
、
、
宜宾 至宜
昌
宜昌 至大
通
大通 至浏 河口
宜宾至双龙段 天然山区河道；汛期水位陡涨陡落；来流相关性好
双龙至清溪场段
受水库回水影响；汛期与来流相关性好；枯期受坝 前水位影响
先进的长江航道综合 服务平台
长江 智能 航道 标准 规范 管理 制度 系统
2、长江智能航道研究及建设现状
：系统梳理长江航道数据，构建包括组织机构信息、行政许可信息等关键
，
，规范
构建“
”三级层次结构的航道业务模型，划分为 ，
长江智能航道管理平台
长江智能航道综合服务平台
智能规划与建设
智能助航
航道演变分析
应急虚拟演练
航道动态监测平台 航道应急指挥平台
支撑平 台层
人机交互系统 航道知识库
传输层
感
智能传感器
知
层
机器人技术
数据融合 数据挖掘
数据存储与管理
数据可视化
大容量的船-标-岸通信网络（3G、VHF、GPRS、Zigbee、北斗卫星等）
感知船舶 船舶行驶信息
感知航道 航道环境信息
船舶作业信息
航道条件信息
交通、信息工程 等领域成果
2
用户视图
样本分析 长江航道 西江航道 莱茵河航道 密西西比河航道
Fisher 算法
航道阶 段发展 特征及
趋势
系统论
长江智能 航道概 念、定
义、内涵
长江智 能航道 体系框
架
数据模型 数据结构 数据布 、局
数据来源
业务重组 流程再造
长
业务模型
江
服务域
航
道
业务过 、程
局
业
业务活动