国家内河高等级航道通航运行支持系统关键技术及应用

1、2016 年度国家科技进步奖推荐项目国家内河高等级航道通航运行支持系统关键技术及应用公示信息项目名称：国家内河高等级航道通航运行支持系统关键技术及应用推荐单位（专家）：湖北省人民政府推荐单位（专家）意见我单位认真审阅了该项目推荐书及附件材料，确认全部材料真实有效，相关栏目均符合国家科学技术奖励工作办公室的填写要求。该成果针对我国内河高等级航道通航运行支持系统的设计、建设与运营等方面的技术难题，在国家 863 计划、 交通运输部科技计划等项目支持下，攻克了国家高等级航道通航运行状态评价、感知、交互、服务等关键技术。该成果先后获得发明专利、实用新型专利、软件著作权和国家行业标准等知识产权91 件

2、（项）；在国内外期刊发表学术论文130 多篇，其中SCI 收录 10 篇， EI 收录 48 篇；获得教育部、湖北省、 中国航海学会、中国智能交通协会和中国水运建设协会科学技术奖一等奖4 项，二等奖3 项。研究成果整体上达到国际先进水平，在内河交通流信息感知与运行状态识别、 水位预测预报、内河电子航道图、多级枢纽航运调度等方面处于国际领先水平。本成果创建了包括航道在线信息服务、船舶定位服务、多级船闸管理调度信息服务及内河海事实时监管信息服务的多模式高等级航道通航运行支持服务平台，在长江、西江、京杭运河等高等级航道实现了工程化应用，为“两横一纵”国家航道网中水运工程的运行支持系统建设提供了技术支

3、撑，实现了我国高等级航运通航运行服务便捷、高效， 对推动我国综合运输体系建设、促进内河航运的科技进步具有重要作用。推荐该项目申报国家科学技术进步奖一等奖。项目简介自 “十五 ”起，国家逐步建设了长江、西江干线及京杭运河“两横一纵”的高等级航道（级及以上），建设与之相适应的通航运行支持系统十分必要。通航运行支持系统是运用信息等高新技术实现通航运行要素的实时感知、交互、 分析与管理的软硬件平台体系。由于我国高等级航道存在船型标准化程度低、交通流密集、通航环境复杂多变、长距离天然航道、超大型枢纽等通航运行现状，通航运行状态精细感知和信息便捷高效交互的技术难度大。因此， 系统地研究高等级航道通航运行支

4、持系统的设计、建设、 运营中的技术难题，具有重要的现实意义和工程价值。在863 计划、交通运输部科技攻关等项目支持下，经过近10 年科技研发， 突破了航道通航运行支持系统的关键技术，为国家 “两横一纵 ”高等级航道干线网通航运行的高效、安全和绿色发展提供了技术支持。取得创新成果如下：1创建了高等级航道通航运行支持系统的设计方法与技术标准体系发明了航道通过能力计算与评价方法，制定了高等级航道通航标准，构建了航道通航建筑物通航条件评价体系。建立了内河船舶航行多尺度态势分析与船闸调度模型，提出了航道通航运行要素动态集成方法并制定了系列标准，为高等级航道通航运行支持系统的设计提供了依据。2突破了高等级

5、航道通航运行状态的快速精细感知关键技术提出了航道水位与船舶动态精确感知方法，发明了高等级航道通航运行状态快速、 精细感知装备，创建了高等级航道船舶航行动态感知网，解决了高等级航道通航运行状态动态数据采集问题。3创新了高等级航道通航运行要素便捷高效交互技术制定了内河电子航道图物标标准，发明了电子航道图生产中的航道水深信息生成、航道要素动态更新方法，研制了高等级航道通航运行要素系列交互终端，攻克了基于内河航道图的多功能助航服务关键技术，实现了高等级航道通航运行要素便捷、高效交互。4建设了高等级航道通航运行的多模式服务平台体系建设了内河航道在线信息多功能服务平台、多级船闸运行与调度管理信息服务平台、

6、船舶航行秒级定位服务大数据平台、内河海事实时监管信息服务平台，实现了基于互联网+的多模式高等级通航运行支持服务。本成果制定了10 项国家行业标准，获授权发明专利19项、实用新型专利8项、软件著作权53项，出版专著2 部，发表高水平论文130余篇（ SCI10篇，EI 48 篇） ，获得教育部、湖北省、中国航海学会、中国智能交通协会和中国水运建设协会的科学技术奖一等奖4 项、 二等奖 3 项。 在 “两横一纵 ”国家航道网水运工程的运行支持系统建设中推广应用，为我国内河航运几千家单位提供了技术服务， 核心装备广泛应用在内河航运运行支持领域，社会经济效益显著。研究团队获得了 “十一五 ”交通运输部

7、科技创新团队称号，创建了交通运输部2014 年首批认定的 “内河智能航运”协同创新平台，培养了一批我国内河航运科技英才，促进了内河航运科技进步。客观评价1、成果鉴定2015年7月 16日湖北省科技厅在武汉主持召开了“内河交通运行状态监控与服务关键技术研究及应用”科技成果鉴定会。以马伟明院士为主任委员的专家鉴定委员会一致认为：整体技术达到国际先进水平，在内河交通流信息感知与运行状态识别、内河电子航道图技术、多级枢纽航运调度方面处于国际领先水平。2014年6月 13日中国航海学会在武汉主持召开了“长江干线航道水位感知与预报技术研究及应用”科技成果鉴定会。以胡春宏院士为主任委员的专家鉴定委员会一致认

8、为：总体达到国际先进水平，其中航道水位预测预报技术的成果达到国际领先水平。2012年 4月 28日湖北省科技厅在武汉主持召开了“内河航道助航系统研制与应用 ”科技成果鉴定会。以刘经南院士为主任委员的专家鉴定委员会一致认为：总体达到国际先进水平。在内河AIS 功率控制、一体化航标遥测遥控及控制河段雷达信号处理方面具有创新性。2、科技奖励序号成果名称授奖类别授奖时间级别1内河交通运行状态监控与服务关键技术研究及应用教育部高等学校科学研究优秀 成果奖2015一等奖2长江航道通航能力建设关键技术研究与应用湖北省科学技术进步奖2015一等奖3长江干线航道水位感知与预报技术研究及应用中国航海学会科学技术奖

9、2014一等奖4长江船舶航行动态感知与实时管控关键技术研发及应用中国智能交通协会科学技术奖2014一等奖5长江航道数据交互技术体系构建与关键设备研发及应用中国航海学会科学技术奖2013二等奖6内河航道助航系统成套技术研发与应用湖北省科学技术进步奖2012二等奖7遥控测量船研究与应用中国水运建设行业协会2012二等奖3、科研项目验收结论序号项目名称课题来源验收时间结论创新性1“十一五”水路公路交通信息化发展规划交通运输部2005-6-20通过水路公路信息化建设评价体系2基于多功能航标的海事监管关键技术研究及应用交通运输部2012-3-17通过标 -岸 -船信息交互3枯水期内河通航状态监控与预警关

10、键技术研究及应用交通运输部2012-4-12通过枯水期通航状态预警模型4复杂条件下三峡船闸通过能力提升技术研究交通运输部2014-11-3通过调度管理优化5长江干线通航条件关键技术研究交通运输部2014-11-16通过航道通航条件评价6船 -标 -岸协同下内河水上交通状态感知与交互科技部863计划2015-4-9通过内河交通状态感知数据融合、多功能航标系统集成4、交通行业主管部门验收意见序号工程名称验收组织单位验收时间验收结论1I.长江三峡 葛洲坝船舶监管系统工程II. 长江三峡坝区河段数字航道建设工程交通运输部水运局2013-6-5实现了长江三峡 葛洲坝船舶全程监管与智能调度2长江干线电子航

11、道图生产与服务系统建设工程交通运输部水运局2013-4-22首次实现了完全满足长江电子航道图制作规范的软件体系3长江干线船舶自动识别系统一期工程交通运输部水运局2014-7-31提高了长江水上安全监管水平和应急反应能力4长江干线数字航道鳊鱼溪至大埠街段建设工程交通运输部水运局2015-10-29实现了在统一平台上实时掌握准确的航道信息5长江干线数字航道鳊鱼溪至兰家坨段建设工程交通运输部水运局2015-11-29实现了在统一平台上实时掌握准确的航道信息6西江干线CCTV 监管平台功能拓展及完善广西海事局2014-12-8整合了AIS 数据、海事业务数据以及电子航道图等信息7长三角地区内河航道网及

12、京杭运河水系智 能航运信息服务物联网应用示范(船联网)江苏交通厅2015-7-3详细阐述智能航线信息系统需求定位、功能构成及数据逻辑关系，为系统实现奠定基础5、产品与软件评测及评价湖北软件评测中心评测结论：本成果的长江电子航道图生产与服务系统、电子航道图生产编辑系统V2.0、电子航道图应用系统V2.0 等产品达到了软件产品测试规范的要求。中国船级社为本成果的AIS、海图显示系统颁发了产品检验证书(证书编号为：WH11T00075) 。本成果研制的多功能航标(编号：2013326548130) 、无人测量船(编号：2015 326 548 030)列入交通运输部行业技术推广计划。本成果的电子航道

13、图生产系统获得了2012 年中国测绘学会裴秀奖金奖、2015年 ESRI 全球用户大会特别成就奖。6、标准颁布与编制项目 内容标准名称国家标准内河通航标准(GB 50139-2014)行业标准1 长江干线通航标准( JTS180-4-2015、 2.长江干线桥区航标和航道整治建筑物标志 ( JTS196-10-2015) 、 3.三峡船闸设施安全检测技术规程JTS196 6 2012、 4.三峡船闸通航调度技术规程( JTS 196 6 2012) 、 5. 内河VHF 船岸数据通信系统技术要求( JT/T 627 2005) 、 6. 内河VHF 船岸数据通信船舶数据终端设备技术要求( JT

14、/T 627 2005) 、 7.北斗卫星导航系统船舶监测终端数据交换协议( JT/T767 2009) 、 8.北斗卫星导航系统船舶监测终端技术要求( JT/T 766 2009) 、 9.桥梁通航安全影响论证报告编制规定( JTS110-9-2012) 。推广应用情况1、通航运行服务部门长江重庆航道局、长江武汉航道局、长江航道测量中心等单位应用证明：应用本成果的多功能内河电子航道图技术，提升了航道维护管理和机务管理信息化水平， 降低了航道维护和机务管理成本，其中长江电子航道图应用终端累计推广将近 300 套。长江海事局信息中心、广西海事局应用证明：本研究成果有利于其拓展海事监管与服务能力。

15、在提高管理服务水平的同时，有效缓解海事一线执法人员的高强度工作，进而降低事故发生率；降低船舶油耗、人员成本、巡逻艇维修等成本。长江三峡通航管理局应用证明：应用本成果使船闸调度管理的业务流程发生了革命性变化，大大提高了船舶过闸调度系统的排档自动化水平，实现了过闸船舶申报调度一体化、船舶编组自动化、船舶过闸成组化，船舶信息实时化，保障了船舶运输安全、畅通和高效。2、船舶运输企业中国长江航运（集团） 总公司、 民生轮船股份有限公司等航运企业应用证明：本成果开发的宝船网、长信网、 长江电子航道图服务平台可有效地获取船舶航行动态、运行状态，有助于合理地引导船舶运行，帮助船舶调运营运，降低船舶运营管理与机

16、务管理成本。3、水路交通信息技术研发公司与设备制造企业北京国交信通科技发展公司、武汉因博信息技术有限公司、武汉中原电子信息公司应用证明：通过推广本成果的内河交通运行状态监控与服务的系列装备与系统，增加了企业利润，提升企业市场竞争力。内河交通监控服务硬件产品近3年 AIS 导航终端销售近1 万套，多功能航标终端近3000 套。主要知识产权证明目录序号知识产 权类别知识产权具体名称国家 （地 区）授权号授权日期证书编号权利人发明人发明专利有效状态1发明专利基于RFID 的内河船舶视频处理和快速检索方法中国ZL201210150092.22013.11.27第1311282 号武汉理工大学严新平;王

17、哲月;谢磊 ;严忠贞;李备;陈婧授权2发明专利一种AIS 信号场强测量装置中国ZL201310728224.X2015.09.30第1804301 号武汉理工大学马枫 ;严新平;刘兴龙;初秀民;刘潼;聂阳授权3发明专利一种基于电子航道图及水位数据的航道水深信息生成方法中国ZL201210426725.82015.8.19第1758977 号长江航道局熊学斌;李国祥;刘怀汉 ;周祥恕; 张国平;邓乾焕;何明宪;吕永祥等授权4发明专利内河桥区船载航行主动避碰系统及避碰方法中国ZL201410016065.52015.09.30第1805131 号武汉理工大学严新平;桑凌志;毛喆 ;张文娟;初秀民;

18、张笛等授权5发明专利一种基于数据库 的长江电子航道 图生产应用方法中国ZL201210158301.82015.04.29第1650162 号长江航道局熊学斌;郭晓浩;李国祥 ;刘怀汉; 万大斌;俞建林 ;张国平;邓乾焕;何明宪;吕永祥等授权6发明专利一种内河桥区船舶安全航行预控系统中国ZL201310752788.72015.11.30CN2015111601425870武汉理工大学初秀民;徐武雄;严新平 ;陈先桥; 毛喆;桑凌志等授权7发明专利一种基于专用通道的AIS 航标及通讯方法中国ZL201310208061.22015.09.02第1774236 号武汉中原 电子集团 有限公司张东

19、华;吴勇; 任学锋;周文杏;授权8发明专利一种雷达应答装置中国ZL201110163831.72014.5.14第1400944 号武汉中原 电子集团 有限公司张东华;任学锋;易先林 ; 梁曦 ;授权9发明专利船闸不上岸计重收费系统及其工作方法中国ZL201110418537.62014.03.19第1363987 号江苏省交 通规划设 计院股份 有限公司季锦章;刘轰; 杨正;杨根成 ;陆飞;臧正保;王瑞 ;蒲皓授权10发明专利船闸闸门防撞预警系统及其预警方法中国ZL201110418643.42013.12.18第1322965 号江苏省交 通规划设 计院股份 有限公司季锦章;刘轰; 杨正;

20、杨根成 ;臧正保;王瑞;许建平; 陈浩授权主要完成人情况表姓名严新平性别男排名1国籍中国工作单位武汉理工大学行政职务主任二级单位智能交通系统研究中心党派中国共产党完成单位武汉理工大学所在地湖北武汉单位性质高等院校参加本项目的起止时间2003 年 01 月 01 日至2012 年 12 月 31 日对本项目技术创造性贡献：项目技术总负责人，成果第一完成人。系统地提出了内河高等级航道交通运行状态监控新方法，突破了多网融合的内河船-标 -岸信息交互关键技术，研发了内河高等级航道交通运行状态监控与服务的系列装备与系统。创新成果1 中第1 、 2、 3 项和创新成果3中第1 、 4 项的主要贡献者，是发

21、明专利1、 4、 16 的第一发明人，发明专利2 的第二发明人，发明专利6 的第三发明人，发明专利12 的第四发明人，实用新型专利2、 3、 4 的第一发明人，发表SCI 或 EI 检索论文20 篇，占本人总工作量的70%。姓名刘怀汉性别男排名2国籍中国工作单位长江航道局行政职务副总工二级单位党派中国共产党完成单位长江航道局所在地湖北武汉单位性质事业单位参加本项目的起止时间2005 年 01 月 01 日至2012 年 12 月 31 日对本项目技术创造性贡献：本成果的第2 完成人，发明了内河电子航道图系统，开展了内河水位预测预报研究；构建了控制河段通行智能化指挥系统，提高控制河段的通过能力。

22、创新成果1中第3 项，创新成果2 中第1 、 2 项和创新成果4 的第3 项的主要贡献者，是发明专利3 的第三发明成人，发明专利5 的第四发明人，发表论文6 篇，占本人总工作量的50%。姓名初秀民性别男排名3国籍中国工作单位武汉理工大学行政职务二级单位智能交通系统研究中心党派中国共产党完成单位武汉理工大学所在地湖北武汉单位性质高等院校参加本项目的起止时间2003 年 01 月 01 日至2012 年 12 月 31 日对本项目技术创造性贡献：本成果的第3 完成人，发明了雷达信号数字化系统，解决了交通流信息采集、航道要素感知以及船-标岸信息交互关键技术；开发了桥区船舶交通监控系统，保障桥区船舶交

23、通安全。创新成果1 中第1、 3 项和创新成果3 中第1 项的主要贡献者，是发明专利5 的第一发明人，发明专利16 的第三发明人，发明专利2 的第四发明人，发明专利4 的第五发明人，实用新型专利8 的第三发明人，实用新型专利3、 4 的第四发明人，发表SCI 和 EI 检索论文12 篇，占本人总工作量的50%。姓名齐俊麟性别男排名4国籍中国工作单位长江三峡通航管理局行政职务副局长兼总工二级单位党派中国共产党完成单位长江三峡通航管理局所在地湖北宜昌单位性质事业单位参加本项目的起止时间2006 年 01 月 01 日至2012 年 12 月 31 日对本项目技术创造性贡献：本成果的第4 完成人，主

24、持研发了船闸水域船舶动态与安全检查系列设备和多级船闸安全运行与智能调度信息服务平台，参与开发了船舶过闸安全检查业务终端以及船舶过闸通航调度指挥系统，提出了船舶成组过闸技术方案，有效提升了三峡船闸通航效能。创新成果1 中第 2 项和创新成果4 中第 2 项的主要贡献者，发表论文4 篇，占本人总工作量的50%。姓名曹德胜性别男排名5国籍中国工作单位中国交通通信信息中心行政职务主任兼党委副书记二级单位党派中国共产党完成单位中国交通通信信息中心所在地北京单位性质事业单位参加本项目的起止时间2009 年 01 月 01 日至2012 年 12 月 31 日对本项目技术创造性贡献：本成果的第5 完成人，建

25、立了内河环境下AIS 可靠性评估模型，优化了内河航道AIS 基站布设，研发了公网、AIS 与无线传感网络融合的信息服务终端，建立了面向内河航道网AIS 大数据服务平台。创新成果3中第1、 2项和创新成果4中第1 项的主要贡献者，发表论文3 篇，占本人总工作量的50%。主要完成单位及创新推广贡献单位名称武汉理工大学排名1法定代表人张清杰所在地湖北武汉单位性质高等院校传政编码430070对本项目科技创新和推广应用情况的贡献：武汉理工大学是教育部直属的全国重点大学，拥有船舶与海洋工程一级国家重点学科、交通运输工程湖北省重点学科和国家水运安全工程技术研究中心。长期以来致力于

26、船舶运行状态监控及预警、通航环境感知与助航服务、海事安全监管与应急决策和船员适任能力与素质提升技术等方面的关键技术问题的研究工作，取得了一系列重要的研究进展。自2003 年，作为牵头单位，与长江航道局、长江三峡通航管理局、中国交通通信信息中心、长江海事局信息中心、江苏省交通规划设计院股份有限公司、交通运输部水运科学研究院、武汉因博信息技术有限公司、武汉中原电子集团有限公司等单位合作，共同开展了水路交通运行状态感知、融合以及挖掘技术、水路交通运行控制方法等研究，系统地提出了内河交通运行状态监控新方法，突破了多网融合的内河船-标 -岸信息交互关键技术，研发了内河交通运行状态监控与服务的系列装备与系

27、统，在长江、西江、京杭运河等水域开展了工程应用。作为第 1 完成单位，在项目实施过程中培养了8 名博士生和35 名硕士生，获得发明专利授权6 项，实用新型专利4 项，软件著作登记权23 项，发表10 篇 SCI 和 48 篇 EI 检索学术论文。单位名称长江航道局排名2法定代表人付绪银所在地湖北武汉单位性质事业单位传政编码430014对本项目科技创新和推广应用情况的贡献：长江航道局隶属于中华人民共和国交通运输部，是具有行政管理职能的公益性事业单位，主要从事长江干线航道规划、建设、管理、养护和航道行政执法等工作。下设南京、武汉、宜昌、重庆、泸州、宜宾等6 个区域航道局

28、，南京、武汉、宜昌、重庆4 个航道工程局及科研、培训、测量、救捞等 4 个支持保障单位。维护着四川水富至江苏浏河口2838 公里的长江干线航道，同时还维护着海轮航道、缓流航道、副航道、小轮航道以及部分支流航道1998 公里，维护总里程达4685.6 公里，共设助航标志近6000 余座，航道维护船舶400 余艘。长江航道局开发并推动了长江航道通航尺度的提高、智能航道关键技术研发，建设了长江干线全线高等级航道与重点航道维护实现了信息化、数字化。自2005 年，与武汉理工大学等单位合作，共同开展了航道运行状态感知与预测方法研究，研制了多功能电子航道图系统，研究开发了航道在线服务系统并在长江干线电子航

29、道图生产与服务系统建设工程、长江干线（鳊鱼溪至大埠街段）数字航道建设工程、长江干线（兰家沱至鳊鱼溪段）数字航道建设工程等实现了工程应用。作为第 2 完成单位，在项目实施过程中制定了国家行业标准5 项， 获得了发明专利授权3 项，软件著作登记权4 项。单位名称长江三峡通航管理局排名3法定代表人计玉健所在地湖北宜昌单位性质事业单位传政编码443133对本项目科技创新和推广应用情况的贡献：长江三峡通航管理局是经交通运输部批准设立的具有行政管理职能的事业单位，是交通运输部长江航务管理局设在宜昌主管长江三峡河段（庙河至中水门，全长59 公里）通航业务的专门机构，负责长江三峡、

30、葛洲坝水利枢纽通航建筑物及其配套设施的运行、维护、管理工作。主要业务部门有船闸运行管理单位、三峡海事、航道局、通航工程技术中心、研发中心、通信信息中心等。近年来承担了大量的国家级课题，具有一批高质量的科研人才队伍。 “十一五”期，共有 19 项科技成果获得上级表彰奖励。其中， “中国航海科技奖”7 项； “中国水运建设行业协会科技奖”一等奖 1 项；长航局科技奖11 项。长江三峡通航管理局在长期的科研实践中，积累了丰富的船闸运行管理、海事监管、航道维护、通航安全保障，信息技术集成应用等科研经验，为本项目的研究奠定了良好的基础。自2006 年，与武汉理工大学等单位合作，共同开展了枢纽航运安全保障

31、与枢纽通航调度方法研究，开发了三峡枢纽通航信息服务系统并在三峡坝区河段数字航道建设工程等实现了工程应用。作为第3 完成单位，在项目实施过程中制定了国家行业标准2 项，获得软件著作登记权3 项。单位名称中国交通通信信息中心排名4法定代表人曹德胜所在地北京单位性质事业单位传真010- 64267808邮政编码100011对本项目科技创新和推广应用情况的贡献：中国交通通信信息中心（CTTIC ） ，作为交通运输部直属事业单位，受部委托拟订并组织实施交通运输行业通信、导航、无线电和信息化管理的技术政策、技术标准、规章制度；代部行使部无线电行政许可和行政审批职责；承担行业信息化网络的建设、运维、整合、保

32、障等工作；代表国家参与国际电信联盟（ITU ） 、国际海事组织（IMO ）的有关活动，负责中国国际海事卫星、国际搜救卫星系统的建设、运维和管理工作，并承担国内外相关应急安全公益性通信职责；承担行业及国家、社会经济发展需要的通信、导航、无线电和信息化的技术研发、应用和咨询等工作；承担中国民用卫星导航系统的相关工作。自2003 年，与武汉理工大学、长江海事局信息中心等单位合作，重点开展了内河AIS 网络构建关键技术研究，形成了内河AIS的技术标准，研发了内河AIS 动态服务平台，在长江干线船舶自动识别系统（AIS） 一期工程、广西海事局西江干线甚高频安全通信系统和视频监管系统工程 （甚高频安全通信

33、系统部分）、长江干线船岸甚高频通信系统更新改造工程、长江镇江干支甚高频联动工程VHF 设备购置与安装工程、长江江阴干支甚高频联动工程VHF 设备购置与安装工程等实现了工程应用。作为第4 完成单位，制定了国家行业标准3 项，授权发明专利1 项，在项目实施过程中获得软件著作登记权1 项。完成人合作关系说明自 2003 年起，由项目第一完成人武汉理工大学严新平教授负责并组织长江航道局、长江三峡通航管理局、中国交通通信信息中心、长江海事局信息中心、江苏省交通规划设计院股份有限公司、交通运输部水运科学研究院、武汉因博信息技术有限公司及武汉中原电子集团有限公司相关人员，分工协作共同完成了项目研发工作，研究成果获2015 年度高等学校科学研究优秀成果奖一等奖（内河交通运行状态监控与服务关键技术研究及应用）等奖励。 具体合作关系说明如下：依