融“数”于港 以“智”畅航
基于物联感知与多源数据融合的数智港航应用分析研究
(一)总体介绍
苏州市港航事业发展中心(以下简称“苏州市港航中心”)深入贯彻习近平总书记关于发展新质生产力的重要论述,围绕《交通强国建设纲要》《江苏省“水运江苏”三年行动计划(2024-2026年)》战略部署,以“数据驱动、技术融合、场景创新”为主线,以打造港航“数智大脑”为核心目标,开展基于物联感知与多源数据融合的数智港航应用分析研究,进一步释放苏州水运优势,推动港航行业迈向高质量发展新阶段。本项目依托物联网、大数据、数字孪生、人工智能等前沿技术,构建了一套“多元化数据感知、多模态数据治理、多层级数据共享、多维度孪生展示、立体化业务应用”的数字化架构体系,融合港航全生命周期的动静态数据资源,构建智慧高效的数字化治理体系,全面深化数智化融合场景应用,为全国内河港航数字化转型提供“苏州样板”。
(二)主要做法
1、融合多源化异构数据,实现从孤岛到中枢的范式突破
苏州市港航中心已构建起较为完备的业务应用系统与外场感知设备网络,积累了海量业务数据资源,涵盖航道基础设施建设数据、水下地形数据、航标运行数据、船闸过闸数据等;同时,通过视频监控、AIS(船舶自动识别系统)、能见度仪、水位计、北斗增强基站及交通流量观测设备等,采集了丰富的外场感知数据。本项目通过多源异构数据融合技术,对物联网感知数据、航道空间地理信息数据以及航道、港口、船闸等动静态业务数据开展全量采集与汇聚,搭建统一的数据资源池,将原来分散的数据资源进行集中管理,真正实现了“一数一源、一源多用”,有效破解“业务系统孤立、数据质量参差”等难题,为后续业务应用、人工智能场景探索提供了坚实的数据支撑。
2、打造标准化治理体系,实现从无序到智能的质效跃升
港航数据来源广泛,不同业务系统与外场设备产生的数据存在标准不统一、质量参差不齐等问题,严重阻碍了业务精细化管理与创新应用的推进。通过建立完善的数据治理体系,制定统一的数据标准与规范,明确各类数据的格式、编码规则、字段含义等规范要求,制定详细的数据质检规则和质检模型,确保数据的一致性与可比性。通过数据清洗、数据处理等关键治理环节,对原始数据进行深度加工,提升数据的准确性、完整性与一致性。构建航道建设、航道养护、船闸管理、港口发展、绿色智慧建设等多类主题库和专题库,对港航数据进行深度挖掘与分析,全面提升数据分析、运行研判、智能决策和管理协同等核心能力。同时,探索构建港航高质量数据集,为“人工智能+港航应用”筑牢数据根基,支撑港航业务创新应用。
3、构建多层级协同共享,实现从分散到联动的数据合力
按照苏州市级信息资源管理体系和共享交换机制要求,苏州市港航中心实现了与横纵向协同单位的跨部门、跨层级数据对接、汇聚与共享,打破部门间的数据壁垒。目前,横向上,已实现与市内其他交通运输相关部门横向联动,共享交通流量、应急资源等数据,促进了综合交通运输体系的协同发展。其中,港航数据在应急指挥中心的成功落地应用,为水上交通运输应急指挥调度提供了全面、准确的数据支撑。纵向上,对上实现了与上级港航主管部门的纵向贯通,及时上报港航业务数据,同时获取上级部门的政策指导与数据支持,形成治理合力,对下实现了港航数据资源的共享应用。
4、探索可视化孪生应用,实现从平面到立体的场景拓展
数智港航监测平台融合GIS(地理信息系统)数据、倾斜摄影测量和激光点云数据,构建高精度的“数字孪生体”,搭建水上水下一体化的数字孪生智慧化管理应用,实现基础设施可视化、航道运行可视化、水下地形动态监测可视化,支持航道全状态感知、智慧船闸管理、航道智慧分析、港航业务协同及航道态势综合分析等多样化需求,探索了航道交汇处大场景立体监测、伴随式水上全息助航等场景应用,全面提升港航监管水平和便民服务能力。
(三)取得成效
1、项目创新性
(1)本项目创新性地打造了高精度、高质量的数字化底座,将航道基础信息全方位展示于数字化平台之上,提供三维、航道图和三维航道图叠加等切换模式,实现航道水上、水下、空中一体化可视、可测、可预警。
(2)平台依托数字孪生技术将航道、桥梁、关键卡口等实时监控画面投射到三维实景场景中,实现视频与三维画面的拼接融合,真实还原航道实际场景,使管理人员能够直观了解航道设施状态、船舶运行轨迹以及水下地形变化等信息,为精准管理与决策提供有力支持,开创了内河港航数字化管理新模式。
2、项目成效
(1)数据资源全量汇聚
通过项目建设,实现港航基础设施数据、动态系统实时数据、空间无人机采集数据、水下扫测多波束数据及全域业务数据的全量汇聚与治理。累计形成30余公里三维模型数据,完成重要航道节点720全景数据覆盖,为河床演变分析、通航流量监测、应急管理等8个核心应用场景,提供多源异构数据支撑。
(2)监管水平质效跃升
基于外场感知网络与智能分析技术,对船舶流量、航行轨迹、速度等数据进行24小时动态监测和实时分析,实现交汇点船舶的可视化精细化监管。通过长期水文地形数据监测分析,精准掌握航道演变规律,为航道科学化养护、资源优化配置提供数据决策依据。同时,依托自动化数据采集处理,基层数据填报工作量减少40% 以上,工作效率与质量显著提升。
(3)便民服务创新升级
创新推出航道数字孪生服务,对航道全域进行1:1数字化复刻支持船民查询水上服务区、船闸、锚地等基础设施的实时状态与空间分布,并通过与江苏省内河船舶导航服务系统深度融合,为船民提供航道尺度预报、航路推荐等辅助驾驶信息,有效支撑全程伴随式的船舶辅助驾驶,为船民安全航行提供智慧辅助。
(4)经济效益释放显著
根据《江苏省智慧航道外场感知设施建设技术指南》建设要求该项目建成后,有效降低了内河航道基础设施、外场观测设备等软硬件建设投入和巡检维护成本,增强了航道及外场感知设施保障能力和服务能级,降本增效成果显著。
3、项目可复制性
本项目采用模块化、微服务等标准化开发模式,通过标准化接口实现模块复用。平台应用场景丰富,具备强大的数据底座支撑能力,目前已在苏州市港航事业发展中心实现常态化运营。实践证明,该项目模式与技术方案成熟可靠,未来只需根据不同地区港航业务特点与需求,对部分功能模块进行适当调整与优化,即可在省内外其他地区快速复制推广,为推动全国港航行业数字化转型与高质量发展提供有力借鉴。