一、概述
信息化航道的目標是綜合利用多感測器集成的物聯網技術、海量數據處理及傳輸與存儲檢索、可伸縮分散式電子航道圖等創新信息化技術和手段，建立一個與航道管理相關的各個部門之間相互協調的、一體化的、高效優質的、信息共享互聯互通的信息化、智慧型化業務套用系統，形成科學的、智慧型化的、可視化的指揮調度、決策支撐體系和綜合信息服務平台，實現對內河航道、船閘及船舶的全區域、全過程的及時、動態、準確的監測、管理和服務。
二、信息化航道的特點
1、統一的數據標準的建立在現有省級航道中心資料庫和其標準上，結合各航道管理所需的數據元素，建立可伸縮式的統一的數據標準和基礎資料庫。形成面向航道管理綜合套用的業務數據源，為綜合分析與決策支持系統、指揮調度與服務支持系統以及各業務子系統提供數據層面的支持數據交換目錄是數據交換的核心，數據交換目錄的建立依賴於統一的數據標準。因此，統一的數據標準是數據集成與交換平台的最基礎的部分之一。
對於統一的數據標準而言，需要通過業務分析確定需要交換的資源對象，以及每個資源對象的屬性。同時，這些資源對象以及資源對象的屬性還必須與上級部門的標準相適應。
因此，統一的數據標準的建立是本系統建設需要解決的關鍵技術之一。
建立智慧型輔助過閘系統及通航能力輔助分析系統，根據通航船舶、待閘船舶、航道通航狀況、船閘運行狀況等實際情況分析，實現區域內多級船閘間的聯合調度，在船舶通過的相關船閘之間實現區域內船閘整體聯合調度。以利合理規劃調度閘次、提高船舶通航流暢度、降低各方的運營成本。
3、通航能力分析模型的建立在綜合分析與決策支持體系的航道通航狀況分析子系統中，實現了對航道通航能力的分析。
目前，微觀的航道通航能力的研究，在國內還處於探索階段。本方案著重研究的實際通航能力是從船舶操縱的角度考慮的微觀航道通航能力，主要研究內容是通過船舶的最大尺度或者噸位問題。參照現有的關於航道通航能力的研究成果，結合轄區內航道的實際情況，建立適合的實時航道通航能力的分析模型，是系統需要解決的關鍵技術之一。
對於有船閘的航段來說，航道通航能力的大小，在很大程度上取決於航道上船閘的通航能力與船閘的調度能力。雖然，國內外已經有成熟的研究來應對船閘巨觀的能力分析模型。但對具體航道的通航能力分析模型的建立，需要的是根據航道和船閘的實際情況，建立合適本轄區航道的船閘實時通航能力的微觀分析模型。
航道空間資料庫是三維航道動態監控系統最重要的組成部分，它為所有的專業信息、管理套用軟體提供基礎的空間數據和動態數據，保證了整個系統中數據來源的唯一性、共享性和安全性。
系統可將所有不同來源、不同類型、不同尺度的航道空間數據進行無縫管理。數據包括河床地形基本數據、水文資料數據、助航標誌數據、跨河建築物與過江管線數據、航道維護計畫數據、基本建設工程數據、整治建築物基本數據、工程船舶基本數據等多類型的數據，其中空間數據是最重要的數據。
對于海量數據的安全傳輸，需要通過對物聯網的網路層進行智慧型處理，這是解決海量物聯網數據傳輸的有效機制，方案的設計採用了數據匯聚和數據融合等智慧型化處理機制，使傳輸過程更加高效快速。
數據匯聚是根據某種匯聚機制將不同源節點發來數據在網路前端處進行某種預處理，將多個類似的分組匯聚以減少傳輸分組的數量；數據融合通常是將多份數據或信息進行處理，組合出更高效、更符合用戶需求的數據過程，而不是將所有的數據都傳給後台伺服器，大大減少了向網關傳送的數據量。
三、信息化航道的核心內容
1、指揮調度系統平台指揮調度系統平台（軟體部分）以航道管理智慧型化為目標，通過多傳器集成航道感知體系，採集以航道及附屬航道設施為核心的基礎數據及交通航運、水文、天氣、環境等動態實時航道數據，藉助光纖網路和無線網路技術回傳指揮調節中心，在數據集成與交換平台的數字處理、綜合分析與決策支持體系的智慧型分析和可伸縮分散式電子航道圖體系的智慧型展示技術的支持下，建立航運各個相關部門間相互協調的、一體化的、高效優質的、信息共享、數據綜合的互聯互通業務套用系統，形成科學的、智慧型化的、可視化的綜合信息服務平台和決策支撐體系，為轄區內的航道以及航行的船舶實現全區域、全過程、全方位的及時、動態、準確的監測、管理和服務。
指揮調度系統平台是整個指揮調度中心平台的軟體部分，是整個項目的核心，也是進行綜合調度，決策分析和服務的核心。
指揮調度平台的核心流程是感知與分析、互動與控制。感知與分析主要是指航道的感知數據通過分析並展現給用戶；互動與控制主要是指接受用戶的輸入，通過處理控制感知設備或處理互動信息。
感知與分析流程：感測設備的數據自動採集並通過感測數據預處理程式將其處理成可交換的數據。可交換的數據通過數據整合與交換部進行數據交換，並由系統自動進行數據分析和數據挖掘。根據數據分析和數據挖掘的結果系統自動判定是否存在警情。如存在警情系統將自動預警，並進入應急指揮狀態。經過分析和處理的數據，均由信息展現與互動層進行統一的信息展現。
互動與控制流程：信息展現與互動層進行用戶輸入的接收。系統自動判斷是否需要控制感測設備，如果用戶輸入的信息是互動信息，則系統根據用戶的輸入進行數據的分析和數據挖掘。如果用戶的輸入信息是感測設備的控制信息，則系統通過數據整合與交換部分進行數據交換，將控制信息送入感測設備的預處理程式中。感測設備預處理程式會處理用戶的控制信息，並轉換為設備的控制信號以實際控制感測設備。控制的反饋通過感測設備的數據採集傳回給用戶。
方案根據用戶的需求層次以及對可擴展性的要求，分為五個層次：
數據採集與感知層；
數據集成與交換層；
分析調度與決策層；
信息展現與互動層；
統一的安全體系層。
四、信息化航道的系統方案
1、基於多感測器全航道感知與異構數據融合建立針對內河航道體系的航道物聯網感知體系解決方案。實現對航道、船閘和船舶的涵蓋多種類型的感測設備及技術於一體的異構數據融合的運河航道泛在感知體系；實現對多類實時數據的存貯與預處理；在數據集成與交換層，實現多感測器異構數據融合與標準化。
2、基於GIS中間件的航道圖動態信息專用圖層實現分散式動態數據支持的電子航道地圖GIS展示平台。實現航道的整體信息化，樹立全區域航道“一張圖”（GIS）的理念。確保在轄區內的航道上能準確、實時地展現航道、船舶、船閘的動態信息，在分散式動態數據支持的電子航道地圖GIS展示平台的基礎上，進一步深化開發，引入可伸縮分散式GIS中間件，強化GIS平台的可伸縮性，實現以圖層、區域為單位的，高效、靈活、機動的動態航道基礎信息圖層（航標、橋樑和航道設施）、水位分析圖層、航道斷面展示和套用圖層、交通流量顯示圖層、通航狀況表示圖層、船閘船位調度及船閘設施感知報警圖層等電子航道綜合套用業務圖層。
3、航道及多級船閘間的智慧型交通誘導與控制項目的核心目標是通過信息化手段提升航道的通航能力和服務質量。實現包括單級船閘的智慧型調度和多級船閘間的聯合調度在內的智慧型交通誘導與控制，大幅提升航道的航運效率和服務質量。
智慧型交通誘導與控制是在航道各類感知數據大綜合的基礎上，結合船閘智慧型調度系統，判斷各航段的實時通航能力和通航狀況，通過船載終端的GPS系統獲得船舶的位置、時間等信息，由計算機自動調度和現場人工指揮調度相結合，實現單個船閘閘室面積和同極多船閘之間的總體閘室面積利用率最大化；船舶平均待閘時間最小化，運河通航狀況均勻化；閘室運行成本最小化（即合理的開閘計畫）；最終實現整個航道多級船閘間的聯合調度。
船舶的交通量的是航道管理中需要重點感知的對象。因此，對於船舶交通量數據的獲取是需要重點解決的問題之一。藉助多個交通量監測系統的綜合數據分析，實現境內航行船舶交通量的分布性自動統計描述。
5、大數據量數據的安全傳輸與存儲檢索對於在物聯網技術基礎構架上的航道信息化項目來說，眾多的感測器每時每刻都在生成並傳輸著數以百萬、千萬級的數據。因此，對於大數據量的安全、及時的傳輸與存儲檢索是需要解決的重要問題。
由於航道業務系統處通常在交通橫向網內，與網際網路經過了物理隔離，而GPS導航等數據卻是與網際網路相通。因此，如何安全的將感知數據採集與傳輸並進行內外網的數據交換，是需要解決的安全性方面的重要問題。
五、結束語
信息化技術已經在國內交通領域實現了諸多的套用，必須結合行業的特點開發出不同的套用或服務產品。由於信息化本身的技術特性，決定了它可以很好地融入智慧型交通領域。隨著信息化技術的深入發展和水上智慧型交通的建設投入，信息化在水上交通領域必將會呈現出種類繁多的行業套用，水上交通智慧型化的程度也將會迎來一個質的飛躍。
