ETC系統(tǒng)在水利船閘調(diào)度管理中的應(yīng)用與思考

董曉軍，王茂運(yùn)，韋延民

(1.江蘇省江都水利工程管理處，江蘇 揚(yáng)州 225200；2.江蘇省防汛防旱搶險(xiǎn)中心，江蘇 南京 211500；3.南京尚服科技有限公司，江蘇 南京 210000)

1 概 述

邵仙船閘位于芒稻河航道上的江都區(qū)仙女鎮(zhèn)段，該航道是江蘇省內(nèi)惟一不回淤的通江航道，是京杭運(yùn)河航道的重要分流通道，年船舶通過量和貨物通過量達(dá)4 000萬t，社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。邵仙船閘原來采取上岸登記、人工窗口收費(fèi)售票和遠(yuǎn)程高頻喊話的調(diào)度管理模式，船舶過閘需要在停泊區(qū)?？?，船員上岸登記、刷卡繳費(fèi)，再回船等待調(diào)度指令。傳統(tǒng)的過閘流程繁瑣，運(yùn)營效率不高，已不適應(yīng)新時(shí)代下的運(yùn)行管理需求。建立基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)并以手機(jī)為載體的ETC調(diào)度管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)船舶過閘“不上岸、不見面”調(diào)度管理運(yùn)行需求十分迫切。

2 船閘調(diào)度運(yùn)行管理流程設(shè)計(jì)

2.1 流程設(shè)計(jì)

業(yè)務(wù)層面：重組優(yōu)化船舶過閘流程，從面向管理升級(jí)為面向服務(wù)，由上岸“面對(duì)面”登記轉(zhuǎn)變?yōu)檫h(yuǎn)程“不見面”申報(bào)，建立新的遠(yuǎn)程登記流程；船舶過閘繳費(fèi)不再上岸跑腿，在做到便民、快捷、安全的同時(shí)，提升船閘整體通行效率。

技術(shù)層面：綜合運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等現(xiàn)代信息技術(shù)，以網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)、數(shù)據(jù)平臺(tái)和應(yīng)用平臺(tái)為框架，構(gòu)建自助申報(bào)、船舶感知、在線支付和遠(yuǎn)程信息服務(wù)的信息化智能過閘技術(shù)體系。

系統(tǒng)層面：建立新的遠(yuǎn)程登記流程；引入船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)和基于地理信息系統(tǒng)(GIS)的監(jiān)測(cè)平臺(tái)，自動(dòng)感知識(shí)別過閘船舶；開發(fā)手機(jī)端申報(bào)軟件，船員通過智能手機(jī)即可自助遠(yuǎn)程登記并接受調(diào)度指令；對(duì)接第三方電子支付平臺(tái)，船員自助完成閘費(fèi)繳納并獲得電子發(fā)票(見圖1)。

圖1 船閘運(yùn)行調(diào)度流程示意

2.2 自助申報(bào)

船員通過手機(jī)APP自助進(jìn)行過閘申報(bào)，填報(bào)信息提交。電腦端收費(fèi)系統(tǒng)對(duì)船舶身份及狀態(tài)進(jìn)行檢查，檢查通過則提示申報(bào)成功，否則通知船員上岸處理。

2.3 船舶報(bào)到登記

待船舶進(jìn)入電子圍欄識(shí)別區(qū)，通過手機(jī)APP自動(dòng)感應(yīng)船舶位置，實(shí)現(xiàn)船舶身份自動(dòng)識(shí)別，并在收費(fèi)管理系統(tǒng)內(nèi)嵌的電子地圖中直觀反映。船舶報(bào)到識(shí)別且工作人員確認(rèn)申報(bào)信息后，船舶登記成功，船員收到登記成功信息及排檔號(hào)。收費(fèi)系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算本次過閘費(fèi)用，將待繳費(fèi)信息推送到手機(jī)[1]。

2.4 遠(yuǎn)程繳費(fèi)

船員在手機(jī)APP中進(jìn)入電子支付子系統(tǒng)利用支付寶、微信或銀行卡等第三方支付在線支付過閘費(fèi)。

2.5 調(diào)度過閘

已繳費(fèi)成功的船舶等待調(diào)度指令后，方可過閘。通過手機(jī)通知船員，船員接受到調(diào)度指令后，根據(jù)工作人員相應(yīng)的通知，駛?cè)氲却齾^(qū)準(zhǔn)備進(jìn)閘或直接進(jìn)閘。對(duì)于違規(guī)或搶檔進(jìn)閘的船舶，船閘工作人員可根據(jù)有關(guān)規(guī)定將其列入違章船舶，并將違規(guī)信息發(fā)送到船員手機(jī)，通知上岸處理。

2.6 過閘確認(rèn)

船舶過閘后，工作人員對(duì)船舶進(jìn)行過閘確認(rèn)，服務(wù)器自動(dòng)向電子發(fā)票系統(tǒng)發(fā)出開票指令，待票據(jù)開出后自動(dòng)推送電子發(fā)票至船員手機(jī)；后期也可以在手機(jī)APP上自助查詢發(fā)票下載。

3 ETC調(diào)度管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

通過船閘調(diào)度運(yùn)行管理流程設(shè)計(jì)及系統(tǒng)需求分析，按照“統(tǒng)一的應(yīng)用支撐平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)分層分區(qū)信息安全、標(biāo)準(zhǔn)開放建設(shè)”的基本設(shè)計(jì)思路，采用先進(jìn)的、科學(xué)的信息技術(shù)進(jìn)行船舶智能調(diào)度管理系統(tǒng)(即ETC系統(tǒng))總體框架的搭建；需開發(fā)建立移動(dòng)APP系統(tǒng)、船閘收費(fèi)管理系統(tǒng)、電子支付系統(tǒng)、船舶識(shí)別系統(tǒng)、電子票據(jù)系統(tǒng)以及網(wǎng)絡(luò)安全系統(tǒng)。

3.1 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)由1套軟件平臺(tái)，多個(gè)系統(tǒng)服務(wù)器組成，采用集中部署方式，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如下所示(見圖2)。

圖2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

3.2 功能架構(gòu)設(shè)計(jì)

基于網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的系統(tǒng)功能架構(gòu)由應(yīng)用層平臺(tái)層和數(shù)據(jù)層等部分組成(見圖3)。

圖3 系統(tǒng)功能架構(gòu)示意

所有應(yīng)用層電腦端應(yīng)用界面均基于Web，通過瀏覽器訪問操作，手機(jī)端應(yīng)用可通過APP客戶端訪問。平臺(tái)層包括數(shù)據(jù)管理服務(wù)、應(yīng)用服務(wù)器、電子地圖引擎和統(tǒng)一認(rèn)證服務(wù)，其中電子地圖引擎功能選用現(xiàn)有的地圖服務(wù)或基于互聯(lián)網(wǎng)電子地圖。數(shù)據(jù)層采用集中式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，主流數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品均能夠滿足業(yè)務(wù)需要[2]。

數(shù)據(jù)層包括船舶基本信息、位置數(shù)據(jù)、運(yùn)行調(diào)度、收費(fèi)數(shù)據(jù)以及歷史數(shù)據(jù)等；平臺(tái)層主要是支撐系統(tǒng)運(yùn)行的應(yīng)用服務(wù)器程序、數(shù)據(jù)管理服務(wù)、統(tǒng)一認(rèn)證服務(wù)及電子地圖引擎；應(yīng)用層內(nèi)部工作人員使用電腦端應(yīng)用，船員使用手機(jī)端應(yīng)用，包含閘費(fèi)征收、運(yùn)行調(diào)度、電子支付、電子票據(jù)、船舶識(shí)別、遠(yuǎn)程申報(bào)等子系統(tǒng)和模塊；船舶自動(dòng)感知識(shí)別的手段考慮使用手機(jī)GPS或北斗衛(wèi)星定位。

船舶調(diào)度管理系統(tǒng)顯著特點(diǎn)是相關(guān)系統(tǒng)比較多，各系統(tǒng)功能相對(duì)獨(dú)立，互相連接協(xié)作，基本是按照“業(yè)務(wù)緊耦合，程序松耦合”的“小顆?！蔽⒎?wù)方式搭建，共同組成以聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)為核心的ETC調(diào)度管理系統(tǒng)。這一功能架構(gòu)可有效降低某一子系統(tǒng)升級(jí)換代對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的影響，能夠較好適應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的行業(yè)應(yīng)用軟件快速迭代要求，提高信息化建設(shè)投資效益。

3.3 應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.3.1 船閘收費(fèi)管理系統(tǒng)

船閘收費(fèi)管理系統(tǒng)是ETC的核心系統(tǒng)，主要包括船舶資料管理、運(yùn)行調(diào)度管理、閘費(fèi)征收管理、報(bào)表統(tǒng)計(jì)分析及系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置等主要模塊，與船員手機(jī)APP申報(bào)系統(tǒng)、電子支付系統(tǒng)、電子開票系統(tǒng)及船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)進(jìn)行業(yè)務(wù)互動(dòng)。

3.3.2 手機(jī)申報(bào)系統(tǒng)

開發(fā)手機(jī)APP客戶端，船員通過手機(jī)端應(yīng)用自助進(jìn)行過閘申報(bào)和閘費(fèi)電子繳納，并接受船閘收費(fèi)系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)送的過閘服務(wù)提醒信息。手機(jī)端也可主動(dòng)查詢過閘狀態(tài)、待閘次序、船舶過閘電子票據(jù)及船閘相關(guān)服務(wù)信息。

手機(jī)端提供各類過閘信息服務(wù)，如根據(jù)船員自助申報(bào)和上岸申報(bào)的申報(bào)時(shí)間及船舶位置，系統(tǒng)實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)當(dāng)前船舶類別、待閘數(shù)量，供船閘工作人員和船員查詢。提供船閘通知公告管理和查看功能。為方便管理人員和船員操作，提供在線幫助文檔，方便用戶學(xué)習(xí)使用。

利用手機(jī)APP系統(tǒng)可以發(fā)布過閘相關(guān)政策法規(guī)，船閘規(guī)定、過閘流程及與水利樞紐相關(guān)的信息，如水位等工況信息等；支持和船員進(jìn)行信息互動(dòng)，收集船員對(duì)船閘的意見建議及服務(wù)質(zhì)量評(píng)價(jià)等。

3.3.3 電子支付系統(tǒng)

電子支付系統(tǒng)對(duì)接銀行網(wǎng)銀、支付寶支付、微信支付等第三方支付平臺(tái)，船員在APP端確認(rèn)過閘費(fèi)后，點(diǎn)擊繳費(fèi)可調(diào)用銀行網(wǎng)銀、支付寶或微信支付系統(tǒng)進(jìn)行支付，移動(dòng)APP系統(tǒng)將保存付款憑證，并向船員推送支付成功信息。閘費(fèi)電子支付系統(tǒng)與船閘收費(fèi)系統(tǒng)無縫關(guān)聯(lián)，負(fù)責(zé)發(fā)起支付/退款、記錄交易情況，并提供賬單收集、自動(dòng)核對(duì)和輔助處理等功能模塊。

3.3.4 電子開票系統(tǒng)

電子開票系統(tǒng)接受船閘收費(fèi)系統(tǒng)的開票指令，按照指令要求開具船舶過閘費(fèi)用電子票據(jù)，電子票據(jù)上包括船舶名稱、過閘費(fèi)用、稅費(fèi)金額、銷售方單位信息等；電子票據(jù)開具成功后自動(dòng)向船員推送電子票據(jù)下載鏈接。

3.3.5 船舶識(shí)別系統(tǒng)

利用手機(jī)APP位置數(shù)據(jù)，建立船舶識(shí)別系統(tǒng)，包括電子圍欄設(shè)置、船舶到閘提醒和基于電子地圖的船舶位置管理等功能。船舶進(jìn)入電子圍欄后，自動(dòng)識(shí)別其身份，數(shù)據(jù)經(jīng)解析處理后，實(shí)時(shí)發(fā)送到船閘收費(fèi)系統(tǒng)，用于調(diào)度業(yè)務(wù)操作。Web端基于電子地圖提供已識(shí)別身份的船舶位置展示和查詢頁面，并根據(jù)船舶登記和繳費(fèi)狀態(tài)采用不同的顏色進(jìn)行顯示，為船閘調(diào)度管理者提供直觀的決策支持服務(wù)[3]。

3.3.6 網(wǎng)絡(luò)信息安全系統(tǒng)

ETC調(diào)度管理系統(tǒng)需要通過移動(dòng)APP發(fā)布至互聯(lián)網(wǎng)(Internet)，因此在船閘信息管理區(qū)與互聯(lián)網(wǎng)區(qū)設(shè)立網(wǎng)絡(luò)防火墻。網(wǎng)絡(luò)防火墻設(shè)備可根據(jù)業(yè)務(wù)系統(tǒng)需要，向互聯(lián)網(wǎng)開放指定的APP信息服務(wù)端口，同時(shí)屏蔽對(duì)其他站內(nèi)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)訪問，保障站內(nèi)信息系統(tǒng)安全。

船閘收費(fèi)管理系統(tǒng)、APP系統(tǒng)等軟件雖部署于站內(nèi)網(wǎng)絡(luò)，受網(wǎng)絡(luò)出口防火墻保護(hù)，但也存在受移動(dòng)介質(zhì)傳播的病毒、硬件設(shè)備故障等因素的威脅。針對(duì)軟件病毒對(duì)船舶的影響，在各系統(tǒng)的服務(wù)器安裝了有效的病毒查殺軟件，并定期進(jìn)行病毒庫的更新和檢查；為保障運(yùn)行數(shù)據(jù)的安全，對(duì)系統(tǒng)服務(wù)器存儲(chǔ)設(shè)置了RAID5級(jí)別的冗余設(shè)計(jì)，制定應(yīng)用數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)庫的定期備份和歸檔，保障系統(tǒng)和數(shù)據(jù)的安全。

3.4 ETC調(diào)度管理系統(tǒng)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)開發(fā)語言以JAVA Web體系為主，使用JSP、EJB、Web服務(wù)等技術(shù)，調(diào)度選船列表選用瀏覽器兼容性更好的DHTML動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁列表組件[4]。

ETC調(diào)度管理以Web服務(wù)方式掛接手機(jī)APP、信息服務(wù)系統(tǒng)及電子圍欄程序等。ETC查詢功能相對(duì)獨(dú)立，基本與其他系統(tǒng)不存在流程關(guān)聯(lián)，分別采取單獨(dú)的定時(shí)任務(wù)服務(wù)程序形式。

移動(dòng)APP是船員業(yè)務(wù)辦理的入口，船員在APP提交的登記或查詢請(qǐng)求均需通過手機(jī)發(fā)送至APP后臺(tái)系統(tǒng)，因此APP的后臺(tái)系統(tǒng)須發(fā)布于Internet公網(wǎng)，并提供可供手機(jī)端連接的固定發(fā)布地址。發(fā)布地址向電信或移動(dòng)等運(yùn)營商、域名服務(wù)商購買固定不變的域名、IP地址服務(wù)。

4 實(shí)施效果

邵仙船閘ETC船舶調(diào)度管理系統(tǒng)于2020年9月21日上線運(yùn)行，截至目前，手機(jī)APP注冊(cè)用戶數(shù)突破4 600個(gè)，服務(wù)過閘船舶3.5萬余艘次，不見面過閘比例99.99%，通行效率大幅提升，取得了顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

(1)智能化統(tǒng)一運(yùn)維管理，提高管理水平

充分運(yùn)用移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、船舶AIS、手機(jī)網(wǎng)銀和電子發(fā)票等信息技術(shù)，船員無需上岸即可實(shí)現(xiàn)船舶身份自動(dòng)識(shí)別、在線過閘申請(qǐng)、過閘費(fèi)用繳納、發(fā)票下載及相關(guān)信息的查詢，節(jié)約大量時(shí)間和交通成本，提升船閘、航道安全管理水平，減少船舶能源消耗、促進(jìn)節(jié)能減排。船舶過閘全程電子化，率先在水利系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了掌上銀行、微信、支付寶“三合一”支付方式，提升服務(wù)效能和船員體驗(yàn)。

(2)優(yōu)化工作流程，提升管理效能

傳統(tǒng)的過閘模式需分別在上、下游設(shè)置遠(yuǎn)調(diào)站，過閘程序多，人工工作量大；ETC管理系統(tǒng)上線運(yùn)行后，運(yùn)行崗位由原來的6個(gè)減少為4個(gè)，且仍有優(yōu)化2個(gè)崗位的空間。調(diào)度運(yùn)行人員的主要工作減少為通過電腦應(yīng)用端承擔(dān)審核、調(diào)度等少量工作，過閘流程簡(jiǎn)化，提升了管理效能，為工程精細(xì)化管理的落地生根提供了有力的支撐。

(3)營造安全、公平的船閘運(yùn)行環(huán)境

通過船舶定位和識(shí)別系統(tǒng)以及視頻圖像分析識(shí)別等技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)船舶身份識(shí)別認(rèn)證；同時(shí)建立誠信管理機(jī)制，實(shí)現(xiàn)過閘管理的公開透明，防止作弊，陽光過閘，營造安全、公平的船閘運(yùn)行環(huán)境。

(4)提供便捷的對(duì)外信息服務(wù)

對(duì)船員及社會(huì)公眾提供船閘相關(guān)信息及過閘調(diào)度相關(guān)信息的查詢服務(wù)。

(5)技術(shù)先進(jìn)高效，系統(tǒng)堅(jiān)強(qiáng)安全

采用一體化管控設(shè)計(jì)，通過統(tǒng)一的數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)不同業(yè)務(wù)的整體設(shè)計(jì)、統(tǒng)一管理、分級(jí)應(yīng)用，達(dá)到資源有限整合、信息高度共享的目標(biāo)，避免不同業(yè)務(wù)之間的條塊分割，有效提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率，實(shí)現(xiàn)國內(nèi)航運(yùn)信息技術(shù)引領(lǐng)。

5 結(jié) 語

邵仙船閘ETC船舶調(diào)度管理系統(tǒng)秉承以船員為中心的設(shè)計(jì)理念，聚焦快捷、公平、高效的業(yè)務(wù)目標(biāo)，互聯(lián)共享各類資源，融合打造形成技術(shù)先進(jìn)的便民服務(wù)與智能管理一體化信息系統(tǒng)；完整支持貨輪和船隊(duì)遠(yuǎn)程登記繳費(fèi)，無縫對(duì)接電子發(fā)票平臺(tái)，全面兼容主流第三方支付渠道，全面實(shí)現(xiàn)過閘服務(wù)不見面，手機(jī)遠(yuǎn)程申報(bào)、在線電子支付、船舶自動(dòng)識(shí)別、船隊(duì)聯(lián)網(wǎng)調(diào)度；船員無須再來回奔波，手機(jī)自動(dòng)接收通知，真正體驗(yàn)到了互聯(lián)網(wǎng)帶來的便利；形成了一條更加順暢、安全、陽光的“水上高速路”，可以作為類似工程“智慧船閘”及精細(xì)化管理的研究基礎(chǔ)。