1、基于船聯網的水路危險貨物運輸應急信息系統原型設計    摘要: 從江蘇省內河水路危險貨物運輸安全監管的實際需求出發，基于船聯網技術，開展水路危險貨物運輸應急系統原型設計研究。在對原型系統進行需求分析及確立設計目標和原則的基礎上，提出了基于船聯網的水路危險貨物運輸應急信息管理系統原型架構，探討了實現系統原型的關鍵技術。該系統原型設計具有先進性、開放性和可擴展性等特點，將為江蘇省水路危險貨物運輸事故應急信息管理系統建設提供一條可行的途徑。關鍵詞: 船聯網 危險貨物 水路運輸 應急信息系統應急處置隨著我國水運經濟的迅猛發展，具有運量大、能耗低、污染小等特點的水

2、路危險貨物運輸在品種和數量上逐年增多，為推動國民經濟的健康快速發展起到了積極的推動作用。然而，水路危險貨物運輸事故也隨之增加，其危害程度遠大于公路危險貨物運輸事故。目前，我國內河危險貨物運輸事故應急處置的理論和實踐表明：該系統缺乏前瞻性、系統性和實用性，從而導致應急處置方法不盡合理、應急救援效率不高。因此，必須尋求更為有效的水路危險貨物運輸應急管理技術。船聯網技術是結合建設平安、暢通的智能化內河水路運輸的需求，有效地利用物聯網技術以及現代通信技術，實現內河船舶的身份自動識別、實時監控等功能的智能化航運信息服務體系。利用船聯網技術，可以對水路危險貨物事故迅速做出預警預測和應急處置，在第一時間反饋

3、給海事監管人員和相關應急人員，以便進行正確有效的處理，保障人民生命和國家財產的安全，最大限度地降低因水路危險貨物運輸事故而造成的危害。因此，開展基于船聯網技術的應急處置信息系統原型設計研究，對于進一步提升目前水路危險貨物運輸事故的應急處置能力具有十分重大的現實意義。系統原型需求、目標、原則1、系統需求分析目前危險貨物運輸事故應急管理系統的信息采集手段不能全面、及時、動態地掌握航道的運行狀態，內河航運的信息服務內容不豐富，信息服務方式不靈活，缺乏對運輸從業人員提供針對性的智能信息服務。而船聯網技術將以船舶自動身份識別為紐帶，通過實時數據傳輸、數據交換和業務協同為水路危險貨物運輸的信息管理提供更好

4、的服務，保障水路危險貨物運輸安全、高效、環保地運行。為危險品船舶量身定制個性化信息服務，可以通過RFID（Radio Frequency Identification，射頻識別）電子標簽采集航道基礎設施數據，進行船舶身份的自動識別，利用航道沿岸、船閘、海事簽證點、港口碼頭等位置的岸基設備監察航道實時運行狀況，船載網智能終端還需重點研究RFID技術與傳統AIS兼容等問題，對于危險品船舶的智能船載終端的安裝，需結合RFID標簽和溫度、壓力、濕度等傳感器采集各種危險品貨物狀態信息，實現多傳感器的技術融合。當危險品船舶在岸基設備的信號覆蓋范圍內時，可以采用RFID技術獲得根據實時狀況定制的個性化服務信

5、息；如果不在信號覆蓋范圍，可通過GPRS/3G直接向中心發送信息服務請求并得到相應的回應；如果發生了地震、大范圍停電等緊急狀況時，也可利用北斗衛星進行通信，其不受地面通信網絡的影響并且可以覆蓋任何區域。2、設計目標在現有監管設施設備基礎上，采用分步實施的方式，整合與挖掘江蘇省水路交通信息資源，充分利用船聯網技術服務于危險品船舶的安全運輸，以期構建一個較為完善的內河水路危險貨物運輸安全監管與應急信息管理系統。系統原型設計一方面將涵蓋應急管理的全過程，包括安全檢測、事故預警、應急響應、應急處置等，良好的應急管理系統不但要求能夠及時發現事故和險情，還要求能夠快速、準確地做出決策；另一方面將優化應急管

6、理流程，根據對應急管理工作流程的分析結果，對流程進行規范和優化，使應急信息系統和安全監管與應急管理業務緊密結合，從而提高應急管理工作的效率和水平。3、設計原則結合江蘇省內河現有的信息管理系統，以先進性、開放性、可擴展性為原則，建立基于船聯網的水路危險貨物運輸應急信息管理系統原型。其中，先進性原則是指系統原型設計把握計算機技術、通信技術、網絡技術、傳感技術發展的最新方向，構建先進的體系結構，保證系統原型設計的支撐平臺具有穩定性、安全性、實用性等良好的性能；開放性原則是指進行交換和共享的信息隨著船聯網技術的不斷發展，可以與各個功能系統配合工作，保證系統能夠高效地運作；可擴展性原則是指系統原型設計將

7、采用模塊化設計思路，應用面向對象的系統設計方法和技術，確保整個系統原型的設計、維護、更新等能夠及時滿足用戶的要求。系統原型總體設計在對江蘇省內河危險貨物應急管理和信息資源需求分析的基礎上，提出水路危險貨物運輸應急信息系統原型，該系統原型包括業務管理、船聯網技術、應急處置、指揮調度、應急輔助決策、應急評估、演練培訓和系統管理與維護等模塊，系統原型總體框架如圖1所示。圖1 系統原型總體框架業務管理模塊。業務管理模塊包含危險貨物運輸申報、日常監管、海事檢查與評價、信息統計與上報等，完成海事日常業務的管理，完成船舶、船員、危險情源等信息采集。船聯網技術。應用GPS、GIS、RFID、AIS、CCTV等

8、船聯網關鍵技術，實時監控危險貨物狀態、運輸環境、危險品船舶運行狀態，在GIS平臺上進行GPS船舶定位，同時監控船舶間的位置、速度，并實時預警。應急處置模塊。應急處置模塊包括應急處置中需要的各種資源、信息、方法和程序，具體涵蓋了危險貨物特性、應急處置方法和程序、應急物資、應急人員、應急預案、相關法律法規等。指揮調度模塊。指揮調度模塊包括應急指揮所需的語音通信系統、現場視頻圖像監控系統和必須的網絡傳輸系統。應急輔助決策模塊。應急輔助決策模塊包括事故模擬仿真、事故發展態勢的虛擬現實技術、基于人工智能決策的案例分析、專家系統、最優疏散策略等輔助決策功能和手段。應急評估模塊。應急評估模塊包括應急能力評估

9、、應急總結分析，并形成案例庫。演練培訓模塊。演練培訓模塊包括應急演練的制定、通過事故模擬和虛擬現實的應急預案演練（包含應急處置、模擬調度等內容）、應急知識培訓等。系統管理與維護模塊。包括系統用戶管理、應急案例、預案、物資、人員更新等。系統原型關鍵技術1、系統分層設計基于SOA（Service-Oriented Architecture，面向服務的體系結構）技術，基于船聯網的水路危險貨物運輸事故應急信息管理系統原型可以分為五層體系結構，其分層設計如圖2所示。水路危險貨物運輸事故應急信息管理系統原型分層架構體系為：基礎支持層、應用支撐層、信息資源層、應用層和用戶層。圖2 系統原型分層架構基礎支持層

10、。基礎支持層包括應急信息管理系統的基礎硬件設施，是應急信息管理系統的基礎，主要包括應急通信系統、計算機網絡系統、危險貨物狀態、船舶狀態、RFID、CCTV、GPS、GIS等各類傳感器。應用支撐層。應用支撐層是應急信息管理系統的技術支撐平臺，主要包括網絡管理平臺、GIS平臺、數據庫平臺等。信息資源層。信息資源層包括各種途徑采集的信息及信息的融合，提供安全監管信息、地理信息、危險貨物狀態信息、船舶信息、應急資源信息、模型數據信息、應急預案信息、法律法規信息、案例知識信息等。應用層。應用層包括危險貨物業務管理系統、海事檢查與評價、接警出警、監控與預警、應急輔助決策、指揮調度、應急評估和演練培訓等。用

11、戶層。用戶層主要實現信息的發布、信息采集（報警）、信息的接收，支持計算機網絡用戶、電話用戶、手機用戶、大屏幕用戶等。2、船聯網技術隨著國家物聯網的迅速發展，本著先進性、安全性、可靠性、可擴充性等原則，充分利用物聯網的關鍵技術和現代通信技術，立足于“頂層設計”原則，建立基于RFID、衛星定位和AIS技術的船聯網。RFID具有無線通信能力，利用RFID等先進的科技信息化監管手段，通過非接觸的方式即可基本掌握危險品船舶的動態情況，RFID技術可實現危險品船舶自動識別和感知功能，實現進出港口的自動報港以及對航區航路選擇不正確、不合理的危險品船舶能夠自動發出糾正建議和指令等。AIS與之不同，屬傳統的甚高頻的船舶標示功能設備，若克服RFID和AIS兼容等問題，即可建立智能化船載終端。另外，利用北斗GPS雙模接收機實現危險貨物運輸船只的定位和通信，可以克服無地面通信網絡時船只與監管中心的通信問題。（作者單位：南京理工大學)    你可能感興趣的畢業論文