成果簡介通航水域水上施工監(jiān)控與航行誘導系統(tǒng)
研究與應用示范
主要完成單位：中交上海航道局有限公司、中交疏浚技術裝備
國家工程研究中心有限公司、大連海事大學
1、項目基本情況
該項目來源于2017年度國家重點研發(fā)計劃公共安全風險防控與應急技術裝備重點專項，于2020年6月完成研發(fā)并應用。
長期以來，通航施工水域安全預警依賴于廣域氣象預報，缺少有效的局部短時氣象水文環(huán)境監(jiān)控手段，精度和實時性差；海上通信困難，導致安全預警實時性和穩(wěn)定性難以保證；航行、環(huán)境和施工多因素致險機理復雜，安全指標體系不全面，缺乏集監(jiān)測、識別、評估、預警、防范于一體的綜合性安全監(jiān)測平臺及安全航行誘導裝置。
該項目開展了通航水域多維因素動態(tài)耦合復雜環(huán)境下的水上施工安全監(jiān)測、識別、評估、預警、防范技術等研究，構(gòu)建了水上施工安全監(jiān)控技術體系，研制了安全航行智能誘導裝置，研制了通航水域水上施工監(jiān)控云平臺并應用示范。
2、技術難點和特點
該項目針對水通信不穩(wěn)定問題，研發(fā)了多鏈路優(yōu)選算法、智能預測補全算法、隨船舶狀態(tài)特征的自適應高效壓縮算法，實現(xiàn)了施工水域多維安全數(shù)據(jù)有效傳輸；開發(fā)了環(huán)境安全因素、重大裝備安全狀態(tài)、往來船舶運動狀態(tài)多維安全信息融合算法，研制了高性能水上施工安全監(jiān)測云平臺；創(chuàng)建了重大水上施工裝備安全影響的系列量化指標，建立了風險等級評價模型，實現(xiàn)了多因素耦合影響下的模糊判別、風險分級和應急防范，構(gòu)建了集安全因素監(jiān)測、識別、分析、評估、防范于一體的水上交通施工工程安全技術體系；構(gòu)建了新的四周非對稱動態(tài)船舶領域數(shù)學模型，提高了船舶碰撞風險預警精度；研制了受限水域安全航行智能誘導裝置，實現(xiàn)了最佳避障航線的實時自動設計和智能避碰操船提示。
3、主要成果和創(chuàng)新點
（1）開發(fā)了多鏈路優(yōu)選算法、智能預測補全算法、隨船舶信號特征的自適應高效壓縮算法，環(huán)境因素、重大裝備安全狀態(tài)和往來船舶運動狀態(tài)融合技術，研制了可WEB發(fā)布的二維\三維高性能水上施工安全監(jiān)控云平臺，實現(xiàn)了施工水域安全狀態(tài)數(shù)據(jù)有效傳輸、多源信息全融合可視化管理。
（2）基于環(huán)境因素、施工裝備對通航安全的影響等多維安全因素，構(gòu)建了包括多層次安全因素指標體系、局部環(huán)境及重大施工裝備安全狀態(tài)監(jiān)測預測方法、多重因素耦合的綜合風險分級評價模型以及應急防范措施等的水上交通施工工程安全技術體系。
（3）研究了船舶安全航行智能誘導方法，提出了“慎航角”概念，開發(fā)了船舶航行誘導算法與船舶航行風險辨識算法，研制了新型受限水域安全航行智能誘導裝置樣機。
4、成果應用
通航水域水上施工安全監(jiān)控與航行誘導系統(tǒng)可實時監(jiān)測施工水域多維環(huán)境、監(jiān)控船舶重大機具的狀態(tài)、船舶安全預警、風險評估與分級評價、船舶安全航線設計等功能。云平臺支出數(shù)據(jù)壓縮率≥24倍、容量＞200萬、支持WEB發(fā)布；智能誘導裝置樣機輸入初始信息后，平均輸出（誘導方案）速度≥0.2個/分鐘、產(chǎn)生的誘導方案適用率≥90%。該系統(tǒng)在橫沙東灘圍圈（八期）工程、深中通道S04合同段、S09合同段工程中應用，接入工程船舶及其他輔助船舶300余艘，集成包括電子海圖、遙感圖、區(qū)域圖在內(nèi)多種類型的地圖，接入潮位站129座，可監(jiān)測實時風、浪、流等海洋氣象信息及施工船舶設備安全狀態(tài)，累計監(jiān)控預報臺風56次，持續(xù)穩(wěn)定運行1年有以上。
5、經(jīng)濟和社會效益
該項目解決了海上航行施工水域安全監(jiān)控技術難題，構(gòu)建了綜合性安全監(jiān)測平臺和航行誘導系統(tǒng)，形成了事前預測、事中監(jiān)控、事后分析的全過程安全防護鏈條，提高了施工水域施工船舶的安全管控與應急處理效率，提升了海上局部安全因素的監(jiān)測技術水平，通航施工水域的安全預警能力，推動了水上安全監(jiān)控技術進步，經(jīng)濟和社會效益顯著。
