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1、长江智能航道研发与应用现状及展望,2. 长江智能航道顶层设计与应用,3. 长江智能航道关键技术,1. 长江智能航道提出背景,4. 长江电子航道图研发与应用,5. 长江智能航道研发展望,一、长江智能航道提出背景,长江航道的战略地位与作用 长江航道信息化的发展需求 长江航道信息化的发展趋势 长江航道信息化的发展基础,1、长江航道的战略地位与作用,依托黄金水道，建设长江经济带已上升为国家战略。,李克强总理在长江进行实地考察,习总书记视察武汉新港,杨部长出席水运发展协调大会,张德江委员长视察长江航道,山区河段,枢纽河段,平原河段,潮汐河段,长江干线航道是沿江综合立体交通走廊的主骨架，建设长江经济带对进
2、一步提高长江航道通过能力，提升长江航道服务水平提出了新要求。,长江干线航道示意图,上游,下游,2、长江航道信息化的发展需求,现代信息技术日新月异，数字化、智能化日益崛起，将延伸至经济社会发展的每一个角落，长江航道是长江水运的基础，运用智能技术推进长江航道发展转型势在必行 。,2、长江航道信息化的发展需求,利用高新技术改造传统交通运输系统，形成信息化、自动化、智能化的新型交通运输系统是当前及今后交通运输发展的趋势，数字化、智能化也是长江航道信息化发展必然的发展趋势。,3、长江航道信息化的发展趋势,长江数字航道技术研究和工程应用在推动长江航道由传统的人工管理向数字化服务转型方面发挥了重要作用，为长
3、江航道智能化发展奠定了技术、实践基础。,4、长江航道信息化的发展基础,航道动态监测,航道信息服务,通信传输网络,日常业务管理,航道维护管理,二、长江智能航道顶层设计与应用,长江智能航道的概念 长江智能航道的总体架构 长江智能航道的内涵 长江智能航道的业务、数据、传输模型 长江智能航道顶层设计的应用,1、长江智能航道的概念,长江智能航道（Intelligent Waterway）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
4、务。,2、长江智能航道的总体框架,运用自顶向下分析方法对长江智能航道总体架构进行顶层设计。,航道与船舶感知层,数据传输与融合层,航道服务与应用层,全面感知：应用物联网感知技术和机器人等手段，实现对船舶动、静态信息、通航环境信息的全面实时感知。,3、长江智能航道的内涵,广泛互联：建立和完善船-标-岸一体化航道要素传输网络，实现各种异构网络的互联互通。,3、长江智能航道的内涵,深度融合：整合信息资源，实现海量数据处理、智能数据分析，提升信息资源的深度开发与综合利用水平，促进信息技术与航道管理及服务的深度融合。,3、长江智能航道的内涵,智能应用：以长江航道业务对象为核心，以管理职能和流程为主线，实现
5、长江航道内、外部用户管理和服务的按需定制和长江航道维护作业的智能控制。,3、长江智能航道的内涵,机制完善：建立适应长江智能航道维护、管理、服务所需的标准体系及运行机制。,3、长江智能航道的内涵,4、长江智能航道业务、数据、传输模型,业务模型：构建了“服务域-业务过程-业务活动”三级层次结构的航道业务模型，划分为7个服务域，25项服务，50项子服务 ，421项业务活动 数据模型：创立了航道业务数据模型及数据元素识别方法，抽象出11类数据、 1609个业务数据项，制定航道要素编码，形成内河航道数据模型 传输模型：提出了多层次、全天候、无缝连接、信息安全广域通信网络总体框架,成果应用：广泛应用于交通
6、运输部内河航道管理与养护发展决策、长江航道局“十三五”期信息化建设规划以及智能航道示范工程建设。,5、长江智能航道顶层设计的应用,三、长江智能航道关键技术,长江智能航道的关键技术体系 长江干线航道沿程水位感知与预测预报关键技术 长江干线航道条件的模拟与预测预报关键技术 长江干线航道数据交互关键技术 长江干线航道智能导助航关键技术 长江航道要素智能感知与融合技术,1、长江智能航道的关键技术体系及支撑关系,从现代信息技术应用与航道服务业务融合、航道服务业务与航运业务融合的角度，构建长江智能航道技术体系，包括航道变化监测与动态感知、航道智能融合与演变模拟、航道信息智能服务与综合应用三个方面，20项关
7、键技术。,提供丰富的、实时的航道数据源。,提供多时空尺度、完整的航道数据资源，支撑各层级的数据传输与交换。,提供全方位、实时、精确、便捷、可定制航道信息服务及多种应用。,2、长江干线航道沿程水位感知与预测预报关键技术,航道水位是最为基础、最为重要的航道要素，揭示了自然演变及人类活动双重影响下的长江干线航道水位时空变化规律。,提出了长江干线航道水位感知点布设方法，研制了基于物联网的水位感知装备，构建长江干线航道水位短期预测技术体系，实现了长江干线水位感知由点到线、由线到面的时空重构。,水位感知点数目与水面线误差关系图,水位感知点平均间距与水面线误差关系图,长江干线航道水位模拟预测技术体系,“线水
8、位”预测成果图,“面水位”预测成果图,航道水位遥测终端,2、长江干线航道沿程水位感知与预测预报关键技术,长江干线水位（潮位）预测预报系统水位预测界面,基于船舶终端的短期预测服务,基于公共服务平台的短期预测服务,基于外网门户的短期预测服务,水位感知点布设与水位采集,成果应用：长江干线航道水位站、长江电子航道图、外网服务门户等设计与建设。,2、长江干线航道沿程水位感知与预测预报关键技术,3、长江干线航道条件的模拟与预测预报关键技术,初步建立了长江干线重点河段的水流数学模型，研发了水流实时模拟系统，开展了航道水流条件模拟。,航道水流模拟,三维显示 模块,航道水流模拟计算,分析航道内水流条件及洲滩形态
9、变化,测量分析,航路分析,电子行道图水流实时模拟信息发布,航路规划及船舶航行预警,电子航道图船舶运行信息采集,3、长江干线航道条件的模拟与预测预报关键技术,二维模型计算,三维地形仿真,通过对典型水沙过程的选择、一、二维数学模型等研究成果的集成整合，完成枯水碍航预测预报系统的开发，形成基于数学模型预测预报技术的操作系统。,航道条件预测,4、长江干线航道数据交互关键技术,长江航道数据交换总体框架,管理流业务流并行模式,管理流业务流分离模式,长江航道外场采集终端技术要求 长江航道数据采集系统信息传输流程及格式技术要求 长江航道数据服务系统信息传输流程及格式技术要求,船载交互设备,针对长江航道数据采集
10、、管理、服务三个环节交互问题，提出了长江航道数据交换总体框架，数据交换模式，数据交换承载协议和通讯数据格式及工作机制，研制了长江航道数据交互终端。,航道水位采集系统,可视距离采集系统,长江智能航道交互体系结构,实体航标监控系统,航标遥测遥控终端,成果应用：航道要素智能感知、航道数据资源管理、业务应用系统等设计与建设。,4、长江干线航道数据交互关键技术,针对航运船舶大型化、标准化、信息化下的导助航需求，编制了桥区航标与航道整治建筑物行业标准，研制了太阳能一体化航标（灯），解决了多功能航标成套技术。,5、长江干线航道智能导助航关键技术,太阳能一体化航标（灯）,多功能航标及管理系统,成果应用：开展了
11、交通运输部科技成果推广项目，实现了太阳能一体化航标（灯）产品化生产，并广泛应用于长江航道、西江航道及沿海航道。,太阳能一体化航标（灯）生产与应用,5、长江干线航道智能导助航关键技术,航道整治建筑物标志,6、长江航道要素智能感知与融合技术,交通运输部2013年信息化重大专项：长江航道要素智能感知与融合技术研究及综合应用,课题一：航道要素智能感知及传输技术,课题二：航道要素信息智能融合技术,课题四：综合服务与应用,课题三：航道要素感知与应用相关标准,传 输,智 能 技 术,系统研究要素智能感知及传输技术，解决多源多态异构航道要素信息的融合处理，制定感知、融合系列标准和技术规范，研发航道要素智能感知
12、和快速融合处理系统，实现长江电子航道图要素信息的快速采集和及时更新。,四、长江电子航道图研发与应用,长江电子航道图的概念与框架 长江电子航道图的研发历程 长江电子航道图系统的主要功能 长江电子航道图系统的应用,1、长江电子航道图概念与总体框架,用数字化的形式直观准确地展现长江航道及两岸地物要素的，既符合国际相关数据标准，又突出长江特色的综合性数字地图产品，以及基于电子航道图所开发的各类应用系统。,2、长江电子航道图系统研发历程,3、长江电子航道图系统的主要功能,把长江最大可利用的航道资源展现给了用户,水深资源,水流资源,这些实测与预测的航道条件信息有助于船舶充分利用航道资源，选择经济航路，减少
13、运输能耗，降低运输成本，促进节能减排。,3、长江电子航道图系统的主要功能,航道短期水位预测与应用功能,这些信息可为用户设计航线，编制航次计划，合理安排船舶配载等提供决策参考。,实时实测水位,7天预测水位,3、长江电子航道图系统的主要功能,山区及重点河段可视距离信息显示与应用,3、长江电子航道图系统的主要功能,数字雷达扫描信息集成应用,以图形化方式，直观显示数字雷达扫描到的碍航物信息 数字雷达扫描信息与AIS目标进行融合叠加,AIS目标,雷达扫描跟踪目标,雷达扫描与AIS融合目标,3、长江电子航道图系统的主要功能,控制河段智能通行指挥以及通行信号显示与应用,控制河段,上行指令 与信号旗同步,4、
14、长江电子航道图的应用,船舶导助航服务,海事电子巡航,水上指挥调度,航道养护管理,成果应用：长江电子航道图广泛服务于长江涉水行业应用,五、长江智能航道研发展望,全航道要素大范围、快速、一体化感知技术 航道条件仿真模拟研判技术 航道条件预测预报技术 内河电子航道图系列技术标准规范,1、全航道要素大范围、快速、一体化感知技术,突破洲滩岸线、水深、河床地形等航道要素大范围、快速、一体化感知技术。,低空无人遥感遥测,接触式无人多要素快速测量,高清卫星遥感遥测,基于在航船舶动态的航道要素感知,航道整治建筑物实时监测与在线诊断,控制河段交通流实时监测与控制,2、航道条件仿真模拟研判技术,全面突破航道尺度、水流、河床、整治建筑物等多维、高精度、仿真模拟研判技术。,河床地形建模与模拟,航道尺度建模与模拟,航道横断面、纵剖面流场建模与模拟,航道可视化建模与仿真,3、航道条件预测预报技术,全面突破泥沙冲淤、水流、航道尺度等刻画航道条件的要素信息中短期预测预报技术。,自然与人工双重影响下的航道,枯水,洪水,即时刻画的航道条件,4、内河电子航道图系列技术标准规范,互联网,无线通信网,公共服务平台,数据中心,专用无线短程通信,逐步完善内河电子航道图生产、更新、发布、服务、显示、应用等系列标准规范。,谢谢！,
