数字化时代下港口工程航道航标技术的创新发展

岑惠萍

（广西壮族自治区梧州航道养护中心）

1 引言

在数字化时代，港口工程航道航标技术的创新发展已成为各个港口管理部门关注的重要议题。为提高航标管理的效率和安全性，加强数字技术在航道航标中的应用成为一项关键策略。通过数字化技术的引入，航标系统可以实现远程监控、数据分析和预测能力的提升，以及航标信息的共享和智能化管理，从而为航行安全和港口经济发展提供更加可靠和高效的支持。

2 数字化时代对港口工程航道航标技术的影响

2.1 信息技术的发展如何影响港口工程航道航标技术

随着信息技术的发展，港口工程航道航标技术也正在经历一场深刻的转型，信息技术在数据收集、分析和管理方面的进步，对航道航标的制定提供了更全面和精确的数据支持。比如，通过各种传感器和遥测系统，可以实时收集和监控航道的深度、水流速度、风向风速等信息，对于避免船舶触礁、走偏等事故具有重要意义。航标设备的智能化、网络化提高工作效率，减少人力投入，通过使用信息技术对航标设备进行实时的故障诊断和预防性维护，能提高航标设备的稳定性和可靠性。信息技术的发展推动了港口工程航道航标技术的创新和发展，一方面，信息技术为航道航标技术提供了新的实施手段和工具，比如虚拟现实和增强现实技术可以使船长在没有真实环境的情况下进行模拟驾驶，提高了航道航标的实际应用效果[1]。

2.2 如何利用数字化技术提升航道航标的效率和安全性

数字化技术的运用实质上是将传统的航道航标运营转变为智能化运营，通过数据采集、处理和分析，优化航道航标的设计、设施安装、运维等各个环节，大大提高了整体运营效率。在实时数据采集方面，利用传感器技术和物联网技术，可以收集航道环境参数、航标设备运行状态等数据，为决策提供准确、实时的信息支持。数据处理和分析是数字化技术提升航道航标效率和安全性的另一个关键环节，大数据和人工智能技术可以将收集到的数据进行深度挖掘和智能分析，从中发现潜在的问题和规律，为航道航标的优化提供科学依据，建立数据模型可以对航道和航标的未来状况进行预测，提前做好应对策略，避免或减轻可能的风险。数字化技术还能够提高航道航标的设备制造和管理效率[2]。

2.3 数字化带来的新的挑战和问题

数字化为航道航标技术带来了诸多机遇和益处，但数字化时代中的数据安全和隐私保护是不容忽视的问题，数字化技术存储了与航道航标相关的数据，如果数据的安全性得不到充分的保障，可能导致数据泄露、篡改或者被恶意利用。因此，如何有效保护数据的安全和隐私，防止数据的泄露和滥用，成为了一个重要的挑战。在数字化的环境下，航道航标的设计、规划和管理等工作需要运用各种数字化工具和方法，需要工作人员具备较强的数字化技术能力。然而，目前许多工作人员的技术能力还不够强，不能有效地应对数字化带来的挑战，可能会影响航道航标技术的发展和应用。再者，数字化的深入推进也对设备的更新提出了新的要求。传统的航标设备可能不能满足新的技术需求，需要进行设备更新和技术升级，设备的更新和技术的升级需要大量的投资，对发展中的航道和港口是较大负担。由于数字化技术引入使得航道航标的工作方式发生较大变化，需要对航道航标的监管方式和监管标准进行相应的调整。然而，如何制定和执行新的监管标准，如何应对数字化带来的新的监管挑战，也是一个需要重视和解决的问题。

3 数字化时代下的港口工程航道航标技术创新发展策略

3.1 深化数据集成和信息共享

数据集成是指将来自不同源头和不同格式的数据整合到一个统一的平台或系统中。对于港口工程航道航标技术而言，数据集成可以包括各类航行数据、海图数据、气象数据、水文数据等，港口管理部门和航海员可以更全面地了解航道和航标的状态和变化情况[3]，从而作出更准确的决策和规划。信息共享是指将整合后的数据以及相关的信息共享给港口管理部门、航海员和其他相关利益相关方，实现实时、准确的信息传递和共享，提高港口运营的协调性和效率。2008年，吴江港口的36座发光标安装了GMS遥测装置，港口管理部门可以通过电脑检测航标的技术状况，缩短航标检测周期，提高航标的发光率和正位率，弥补以往人力巡航难以及时发现航标故障的不足。2015年，吴江的航标经过统一改建，升级成为40座多功能一体化发光标，并且全部安装了GMS遥测装置，实现了全天候、全方位的智能化管理，意味着各个航标都可以实现数据集成和信息共享，将各个航标的状态信息汇总到一个集中的系统中，提供更多的数据集成和信息共享的机会，还为港口管理部门提供了更全面、更准确的数据支持，有助于制定更有效的航标维护和管理策略。2017 年，吴江的“智慧港航”系统投入建设，在京杭运河设置40 处“电子眼”，实现对该航段的全天候实时监控，做到“监控全覆盖、监管无漏洞”，此时，吴江港口的数据集成和信息共享不仅限于航标系统内部，还与其他相关的监控系统进行了整合，进一步提高了港口的安全性和监管能力，促进吴江港口的智能化发展。

3.2 强化智能化航道航标系统的建设

在数字化时代，港口工程航道航标技术的创新发展策略之一是强化智能化航道航标系统的建设，人工智能（AI）和大数据分析技术可被应用于智能化航道航标系统，通过大数据分析提取有用的信息，根据实时数据和模型分析结果，自动调节航标的亮度、灯色、闪烁模式等参数，满足不同航行需求和环境变化[4]。

此外，地理信息系统的应用也可以强化智能化航道航标系统的建设。2019 年，丹东大东港口引入新型中型航标作业船“海巡1506”轮，采用全回转推进器和电力推进形式，2020年的“春季”换标作业中，该船创下了大连辖区纪录，连续工作14小时完成了15次换标作业。在丹东海事局和大连航标处的协商下，新型航标夹持船“海巡15060”轮和电磁吸盘铝合金航标巡检船“海巡15050”轮的引入进一步提升了丹东大东港的航标作业能力。面对e航海的发展趋势和科学技术的进步，大连航标依托科技创新为地方港航经济的安全发展提供了立体、精准、安全的航海保障服务，坚持以数字航标建设为抓手，实现了辖区航标遥测遥控、GIS 北斗应用以及AIS 服务全覆盖。同时，为了服务智能航运，初步建成了“绿色、数字、智能”的现代化综合助航服务体系和智能航保研发成果。

3.3 加强数字技术在航道航标中的应用

数字技术的发展为航标系统带来了更高效、智能和可持续的解决方案，为了提高汉江航道管理航标的维护效率和航标管理技术水平，武汉港航中心结合汉江航标管理的特点和需求，开展了航标管理升级改造项目的研究，旨在加强数字技术在航道航标中的应用，实现航标管理的智能化和网络化。北斗定位技术和360度全景摄像技术能够对航标及其周围环境进行实时监控，及时发现航标的非正常移位、翻倾、碰撞等情况，并进行实时预警，提高航标管理人员对航标状态的了解和响应速度，保障航标的正常工作，再基于5G无线网络将航标信息传输到航标监控中心，航标管理人员可以实时观测航标的工作情况，随时掌握航标的状态和运行情况，便于作出相应的调整和维护[5]。航标管理人员可以通过航标监控中心客户端进行航标数据采集和航标智能终端管理，实现对航标数据的集中管理和分析，提高数据的质量和利用效率，通过智能终端管理，对航标进行远程设置和调整，减少人力投入和维护成本。此外，配合航道岸桥视频监控、航标维护艇、航道巡视无人机等项目的实施，实现水、陆、空全方位的航道巡检，确保航道的安全畅通，提升整体的航行安全性。通过上述航标管理升级改造项目的实施，航标将不再是一个孤立的助航标志，而是一个智能化的网络节点。未来，航标还将与航道信号灯、电子航道图等进行数据共享，实现航标管理由传统模式向智能模式的转变。

4 结语

通过远程监控、数据分析和预测能力的提升，航标系统可以更加精确地满足航行需求，减少事故风险，提高航行效率。同时，数字化技术也促进了航标信息的共享和智能化管理，为港口工程的发展打下了坚实基础。未来，随着技术的不断创新和应用的深入推进，期待数字化时代下港口工程航道航标技术创新发展策略的持续推进，将为航行安全和港口经济的发展带来更多的机遇和成果。应当继续加强技术创新，积极应对数字化时代的挑战，为港口工程航道航标技术的进步做出更多的努力，以推动港口工程的可持续发展，为航海事业的繁荣作出贡献。