航道安全管理中的数字化航标监测运用分析

航道安全管理中的数字化航标监测运用分析

万长征

江西省赣中航道事务中心，江西抚州344000

摘要：本文进一步分析了数字化航标监测运用的重要性，并提出基于数字化航标监测，搭建信息平台、实时监测数字化航标以及增加数字化航标预警功能等运用策略，以发挥数字化航标监测技术优势，提升航道安全管理水平，减少航道事故发生，助推我国航运事业健康稳定发展。

关键词：航道安全管理；数字化；航标监测

引言：随着我国航道规划建设深入，有效增强了各地区航运能力的同时，对航道安全管理工作也提出新的要求。由于物理航标设施的功能不够完善，难以将航道周边环境、水域情况精准感知和实时反馈，某种程度上增加了船舶航行风险，相关部门也无法及时掌握航道运行状态，降低了航道事故预防能力。因此，可以将数字化航标监测技术手段运用于航道安全管理中，解决上述问题，并将其技术优势充分发挥，进一步提升航道安全管理水平。

1.数字化航标监测运用的重要性分析

1.1物理航标设施智能化程度提高

航道安全管理中有效运用数字化航标监测技术，将电子航标信息与物理航标设施相互融合，使物理航标设施具备感知、数据传输和处理等功能，即可实时监测航道水域情况，并实现智能预警未来可能发生的安全事故或危险情况，为相关部门及人员高效落实航道安全管理工作提供有力支撑，有效提高航标设施智能化程度同时，又能规避物理航标设施发生故障等问题时所引发的安全风险，减少航道事故发生。

1.2强化航道安全管理效能

就航道安全管理相关部门而言，可以利用数字化航标监测技术，对管辖区域内的物理航标设施实时监测，获取与该设施相关的各项数据信息，如空间位置、状态以及故障等，方便航道安全管理工作人员对该设施运行状态以及是否存在故障隐患及时、准确掌握，当监测到危险情况时，即可第一时间响应航道事故处理，保障航道安全，切实强化航道安全管理效能[1]。

此外，借助数字化航标设施实时监测航道周边环境、水域情况变化，增强潜在风险隐患预警即时性，实现安全事故预警智能化，提升相关部门防范航道事故的能力。

2.数字化航标监测在航道安全管理中的具体运用

2.1基于数字化航标监测，搭建信息平台

为实现数字化航标监测，以及实时预警航道事故，以数字化航标监测技术为依托，搭建信息平台，主要由物理航标设施与电子航标信息两部分组成。将传感器、通讯器、控制器等设置在物理航标设施上进行安装，解决物理航标设施缺失航道周边环境、水域情况感知以及数据传输、处理和显示等功能问题。针对电子航标信息部分，则是利用导航仪器、海事管理系统等相关平台，建立一个满足智能分析、实时推送和展示信息需求的电子航图。通过将二者相互融合，实现双向连接，以及时掌握物理航标设施运行状态，早发现早处置故障问题，预防航道事故发生，保障航道运行安全。

2.2实时监测数字化航标

对物理航标设施、周边环境、水域情况等进行实时监测是航道安全管理中数字化航标监测的重点内容。其中针对物理航标设施监测，可以借助该设施上所安装的各类感知和监控设备，对其位置、状态、故障等数据信息实时采集，并向电子航标信息端自动传输和存储分析。同时也可以利用该部分设备对不同时间段内周边环境、水域情况变化数据进行采集和传输，实现数字化航标实时监测，满足对被监测水域真实情况的实时感知、精准反馈的需求，科学指导航道安全管理工作开展。

以物理航标设施实时监测为例，利用该设施上所安装的传感器、通信器以及控制器等设备，实时采集物理航标设施对应的位置、状态等方面的数据信息，为提升数据采集和信息识别精度，可在该环节运用深度学习算法，提高监测精度。具体流程如下：

（1）选取某地区河段中的4个航标，分别用航标1、航标2、航标3、航标4表示，获取2023年4月-8月期间的航行轨迹数据，将其作为航标数据集。

表 1 某地区河段航标数据集描述

    （2）运用深度学习算法，对航标数据增强模型进行训练，分析航标数据各项取值偏差，同时归一化处理各数据项所对应的数值，提升深度学习模型训练效率。归一化计算公式如下：

    式中—需要进行归一化处理的值；—改数据项的最小值；—改数据项的最大值。通过将各数据项进行归一化处理后，可以更加准确地描述航标数据集的数量以及特征[2]。

（3）搭建一个用于填补缺失部分数据的模型，可以借助该模型对航标数据中的特征缺失值进行填补，强调增强航标数据的作用。所搭建的模型，主要是从时间维度对航标数据进行增强；通过搭建基于注意力机制的航标数据增强模型，以减少水位、潮汐、风力等因素对航标位置信息准确获取的干扰影响。同时配合AI识别技术、无人机设备，实现多重识别航标位置、标名以及类型等信息，提升航标身份状态识别精准性，经过机器深度学习，实现航道要素智能化识别和感知，进一步提高航标设施识别精度，为航道安全管理工作高效开展提供精准数据支持，提前预防航道事故。

图 1 数字化航标设施感知流程示意

2.3增加数字化航标预警功能

数字化航标监测在航道安全管理中合理运用，有利于提升航道安全管理水平，在原有航道安全管理系统中，增加和开发数字化航标预警功能，实现智能化预警航道运行过程中可能会发生的风险隐患或安全事故，并结合实际情况，制定针对性应急措施，保障航道安全。

利用上述电子航标信息端获取和分析与物理航标设施相关的数据信息，运用人工智能等先进技术手段和多种算法，搭建智能预警模型，将数字化航标实时监测数据导入该模型中，分析和提取物理航标设施出现故障、偏移等存在危险隐患情况时的数据特征，经过多次训练和测试，实现航道要素自动判定、航标异动自动报警，提高上述各种危险情况预警智能化程度，确保相关部门及工作人员发现和处置及时性，促进航道安全管理智能化、高效化发展。

结束语：综上所述，由于航道建设发展过程中存在诸多不确定性因素，威胁着通航安全性，在航道安全管理中引入数字化航标监测技术手段，可实现对航道周边环境以及水域情况的智能化感知与实时反馈，为船舶驾驶员提供精准的导航辅助信息，解决因物理航标设施认知不足而增加航行风险的问题，并为相关部门高效开展航道安全管理各项工作提供有力技术支撑，减少航道事故发生，从而促进我国航运事业健康稳定发展。

参考文献：

[1]万涛. 赣江航道安全管理中的数字化航标监测与预警策略研究[J]. 中国航务周刊, 2023, (49): 46-48.

[2]赵永昭, 刘凤良, 李洋洋. 黄骅港超长人工航道通航安全管理实践[J]. 中国海事, 2023, (11): 55-57.