向家壩升船機通航調(diào)度管理系統(tǒng)設計與應用

徐新才，孫文才

(1. 長江三峽集團福建能源投資有限公司，福建 福州 350000；2. 三峽機電工程技術有限公司，四川 成都 610000)

向家壩水電站通航建筑物型式為一級全平衡垂直升船機，布置在河道左側(cè)，主要由上游引航道、上閘首、船廂室段、下閘首和下游引航道等五部分組成，全長1 530 m[1]。升船機按Ⅳ級航道設計，最大單船為1 000 t級貨船；最大提升高度為114.2 m，機型采用全平衡齒條爬升螺母柱保安式[2]。

向家壩升船機設計全年通航天數(shù)為330 d、日運轉(zhuǎn)22 h、日運轉(zhuǎn)循環(huán)次數(shù)為17次。為提高升船機的運行效率，確保船舶安全、有序通航，在研究其他樞紐通航調(diào)度的基礎上,并結(jié)合實際需求，建立了向家壩升船機通航調(diào)度管理系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)功能

在結(jié)合向家壩升船機通航需求和現(xiàn)有的邊界條件下，利用先進的SOA(service-oriented architecture)架構和標準規(guī)范，并通過構件化、圖形化、一體化的平臺產(chǎn)品提供了完整的覆蓋SOA應用全生命周期的支撐，遵循J2EE(Java 2 Platform, Enterprise Edition)技術規(guī)范，并采用成熟的三層應用架構開發(fā)設計了向家壩升船機通航調(diào)度管理系統(tǒng)[3]。該系統(tǒng)實現(xiàn)了業(yè)務數(shù)據(jù)、業(yè)務邏輯、用戶展示相分離，利于系統(tǒng)橫向縱向擴展，實現(xiàn)系統(tǒng)性能動態(tài)提升、資源動態(tài)擴展等，實現(xiàn)了向家壩樞紐高效、快速通航調(diào)度，其系統(tǒng)總體架構如圖1所示。

該系統(tǒng)實現(xiàn)了船舶定位動態(tài)管理(從VTS接收船舶相關動態(tài)信息、手機定位等)、船舶過機申報(設置移動終端應用系統(tǒng)，用于過機申報與船舶安檢信息錄入)、智能化調(diào)度方案生成、調(diào)度計劃信息通知、調(diào)度計劃管理、調(diào)度管理、違章管理、水位和氣象管理及信息發(fā)布、數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析、船舶數(shù)據(jù)庫基礎信息管理、日志管理、權限管理和運行管理等功能；開發(fā)網(wǎng)頁發(fā)布平臺，實現(xiàn)了向家壩調(diào)度計劃信息對社會公開，開通了微信公眾號平臺，其系統(tǒng)功能如圖2所示。

圖1 向家壩升船機通航調(diào)度管理系統(tǒng)總體架構圖

圖2 向家壩升船機通航調(diào)度管理系統(tǒng)功能架構圖

2 系統(tǒng)特點

向家壩升船機通航調(diào)度管理系統(tǒng)實現(xiàn)了升船機通航調(diào)度管理需求，并與已建的安全設施結(jié)合起來，實現(xiàn)了對運行區(qū)域內(nèi)船舶的在線監(jiān)控。具有如下特點：

1)采用先進的SOA架構和標準規(guī)范，并通過構件化、圖形化、一體化的平臺產(chǎn)品提供了完整的覆蓋 SOA應用全生命周期的支撐；遵循J2EE技術規(guī)范。

2)通過采用成熟的三層應用架構SSM，實現(xiàn)了業(yè)務數(shù)據(jù)、業(yè)務邏輯、用戶展示相分離，利于系統(tǒng)橫向縱向擴展，實現(xiàn)系統(tǒng)性能動態(tài)提升、資源動態(tài)擴展。

3)采用手機APP與AIS融合定位技術，根據(jù)不同的管理需求分別建立業(yè)務管理圖層，實現(xiàn)了整個航域的航道、升船機、船舶等數(shù)據(jù)的圖層匯聚和可視化展示。在重點監(jiān)控區(qū)域，建立了高比例尺的AIS地圖，并將船舶航行、過機相關的各類動、靜態(tài)信息(包括升船機設施、水位、過機、待機船舶和升船機狀態(tài)等重要信息)分別展現(xiàn)在不同的AIS管理圖層中，為航道及升船機的運行調(diào)度提供了支持。

4)智能通航調(diào)度系統(tǒng)APP采用IOS和Andriod原生加web混合模式，內(nèi)網(wǎng)接口通過http協(xié)議和xml格式進行接口。

5)開發(fā)了升船機船舶調(diào)度排擋算法技術。

6)采用全新的移動互聯(lián)網(wǎng)技術應用于船舶調(diào)度與船舶安檢。

3 經(jīng)濟和社會效益

向家壩升船機還沒有正式通航時，凡是經(jīng)過樞紐斷面的大宗物資都必須經(jīng)過上下游翻壩碼頭進行貨物轉(zhuǎn)運來滿足物資流通需求，耗費的資源主要包含汽車運輸?shù)挠唾M、路費、道路養(yǎng)護、汽車損耗、碼頭物資裝卸機械損耗、人力資源等，以現(xiàn)金計算每年累計不低于1億元。升船機通航后，除不具備通過升船機通航條件的船舶，其他船舶及大宗物質(zhì)都可以通過升船機進行運輸，極大降低了翻壩轉(zhuǎn)運的地方補助費用。特別是2017年上游船廠已根據(jù)升船機可通船的規(guī)格設計新型船型，該船型投入使用后將極大地提高航運效益，帶動金沙江上游經(jīng)濟的快速發(fā)展。而該系統(tǒng)則實現(xiàn)了過機船舶的高效、有序的調(diào)度。

在社會效益方面，主要體現(xiàn)在如下方面：

1)有效提高航運管理水平，確保通航安全，通過信息化的航運管理手段可以提升金沙江航運的國內(nèi)影響；

2)運用現(xiàn)代化監(jiān)控監(jiān)管手段，有利于提高調(diào)度效率，減少船舶滯留時間，從而提高船舶運輸企業(yè)和港口的營運效益，極大地提升了升船機服務對象及相關方的滿意度；

3)通過系統(tǒng)實現(xiàn)對未來一段時期內(nèi)交通流情況做出科學的預測，并采取有效管理手段，通過調(diào)度系統(tǒng)、升船機、錨地的綜合協(xié)同調(diào)度，提升管理水平。

4 結(jié) 語

2018年5月，升船機試運行時通航調(diào)度系統(tǒng)已同步運行，至今已順利平穩(wěn)運行了8個多月，累計運行1 148廂次，安全調(diào)度通過船舶1 015艘次，通貨量達35萬t，為金沙江流域向家壩航段上下游帶來巨大的直接、間接經(jīng)濟效益與社會效益。

升船機通航系統(tǒng)采用成熟的技術架構和通用的業(yè)務架構，以通用架構與個性需求相融合的原則，在使用過程中不斷優(yōu)化調(diào)度運行業(yè)務流程，保證設備的可靠運行，以滿足向家壩通航的新需求；同時，由于不同樞紐通航調(diào)度的范疇及調(diào)度業(yè)務流程的類似性，因此該系統(tǒng)具備廣泛的推廣性和可實施性。