基于大数据的内河航运信息智能应用关键技术
成果类型:: 发明专利
发布时间: 2022-11-22 22:28:14
我国内河航运在数字化进程中,逐渐暴露出了理念、架构和技术等各个层面的不足,无法满足越来越多航运数据的采集、处理、分析、共享、服务和智能应用的需求,制约了内河航运的高质量发展。本项目围绕基于大数据研发内河航运信息智能应用和促进智能航运发展的重大需求,依托多个科研课题和航运互联网平台的支持,历经多年产学研用联合攻关,构建了内河航运信息智能应用与服务体系,重点突破了大规模航运数据采集与处理、航运大数据智能识别与预测和航运信息开放共享服务等技术难题,形成了权威的、具有庞大用户群体和高影响力的内河航运应用与服务平台。
1)发明了海量航运数据精确感知技术与设备。发明了基于 CORS 系统的 GNSS 终端差分服务和精确授时方法,研制了航标数据采集差分 RTU 终端,解决了大规模高精度航标动态采集难题,定位精度从 10M 2DRMS 提升到了<1M 2DRMS;研制了 AIS 岸台接收机和船端 AIS 互联网终端,构建了覆盖我国长江、西江、湘江和京杭大运河等主要内河的 AIS 网络,利用船岸 AIS 数据融合解决了覆盖盲区和船位延迟难题,更新频率达 2~5 秒;研制了SDVR 船载视频采集设备与监控系统,已安装超过 4600 台,解决了船舶和货物运输场景的实时可视化跟踪难题。
2)突破了航运大数据智能应用关键技术。创新性提出了基于时空神经网络的多站联动内河航道水位预测等时间序列数据智能预测模型,基于深度卷积神经网络和注意力机制的航标外观辨识、夜间航标灯质分类和船舶小目标检测等智能视觉识别模型,为智能航运监管应用奠定了重要的理论和技术基础;发明了船舶轨迹预测、基于轨迹识别的航线生成、船舶挂靠事件识别、船舶港口停留时间预测、船舶航行时间与流量预测等智能模型,支撑航运物流监控、船期管理和港口拥堵等智能分析应用。
3)构建了开放式内河航运信息智能应用与服务体系。突破了电子航道图、AIS、航标和水位等大数据的索引、融合、检索、分析、可视化、服务和分享等系列关键技术,集成大数据、深度学习和微服务架构,研发了内河航运数据资源与智能应用服务共享的微服务接口,打通了航道管理部门与企业平台间协作渠道,通过长江航道图 APP、行畅江海、船讯网和水陆联运网等平台,以 APP、网站、微信公众号和电话等多种形式,已向超过 200万用户提供内河航运信息智能服务,形成了政企合作共同赋能内河航运大数据价值挖掘的新模式。
1)研发了船舶和航标信息感知系统,突破了基于时空大数据的索引、融合、存储、检索、分析和可视化等技术,解决了大范围 AIS、航标以及视频等航运数据从感知到应用全链条的关键难题。
2)构建了基于深度学习的水位、交通流量、航行时间、航标轨迹等智能预测模型和AIS 拼音船名智能翻译模型,以及基于深度学习的航标外观分类、灯质分类和航行环境小目标检测等基于视觉的智能识别模型,为航运大数据智能应用奠定了重要理论和技术基础。
3)构建了具有大规模用户群体的开放式航运信息智能应用与服务平台,在国内首次实现了将航道数据资源开放给公共平台,研发的长江航道图 APP、行畅江海、船讯网和水陆联运网等,显著提升了航运信息智能化服务水平。
本项目研究的航标高精度感知技术与设备,矢量电子航道图制作、可视化与服务应用技术,已经在长江干线和广西西江等成功应用示范,并在长江全线、湖南、浙江和黑龙江等内河推广。
项目由大连海事大学、长江航道测量中心、江苏物润船联网络股份有限公司、亿海蓝(北京)数据技术股份公司、长江南京航道局、长江重庆航道局、福建吉星智能科技股份有限公司、大连海大船舶导航国家工程研究中心有限责任公司、广西壮族自治区港航发展中心单位共同研究,主要成员为:潘明阳、盛尊阔、朱光辉、吴允平、刘顺、朱剑华、李昱、杨保岑、周伟、许根平、董华、李邵喜、刘华松、李超、韦扬
1)大连海大船舶导航国家工程研究中心有限责任公司,3 年新增销售额 6099 万元、新增利润-186 万元和新增税收 129 万元。以上数据来自公司依托数字航道、航运大数据和智能航运研究成果,为国内港航企事业单位提供产品和技术服务所取得的直接经济效益。
2)江苏物润船联网络股份有限公司,3 年新增销售额 208545 万元、新增利润 6103 万元、新增税收 18368 万元。以上数据来自公司利用航运大数据智能应用成果,通过“水陆联运网”平台为内河水上运输用户提供船舶跟踪、船舶视频、航运数据和物流资讯等技术服务所取得的直接经济效益。
3)亿海蓝(北京)数据技术股份公司,3 年新增销售额 15000 万元、新增利润 1816 万元和新增税收 708 万元。以上数据来自公司利用航运大数据智能应用成果,通过“船讯网”平台提供航运物流、船舶管理和风险管控等技术服务所取得的直接经济效益,经测算内河业务约占比 20%,因此 3 年新增销售额、新增利润和新增税收分别为 3000 万元、363.2 万元、141.6 万元。
4)福建吉星智能科技股份有限公司,3 年新增销售额 7214 万元、新增利润 2330 万元和新增税收 654 万元。以上数据来自公司依托研发的航标遥测遥控终端产品和航标遥测遥控系统,为国内航道管理等部门提供技术服务所取得的直接经济效益。
1)“长江航道图 APP”和“行畅江海”平台提供了免费的电子航道图、航道信息、船舶导航和船舶管理等服务,为长江 10 多万船舶和众多港航企业节省了购置导航设备(>1 万元/台)、航道资料数据(纸质航行图约 100 元/张*300 张)以及系统研发等的大量成本,依托数字航道新基建 2021 年助力长江干线货物吞吐量增长 6%,创造了巨大效益。其技术架构和应用模式受到社会的广泛欢迎,也得到了交通运输部主管部门认可并指示向其他内河推广,为我国内河航道一张图建设奠定了坚实基础,并将引领我国内河智能航道建设,具有非常强的推广价值和应用前景。
2)“船讯网”和“水陆联运网”为用户在船货对接和船舶动态实时查询方面提供了快捷信息服务,节省了大量人力和时间成本,用户数量逐年快速增长。在传统意义上,完成一次船舶位置的信息交换,累计的通信成本和人力成本不低于 0.3 元。据统计数据,平台年查询量累计超过 200 亿次,以此测算可节约成本 60 亿元。此外,平台为内河航运货主降低了运输成本,据测算,通过船货对接服务可节省企业运输成本支出 8-10%,按所服务用户 500 亿运输成本规模估算,每年可节省成本 50 亿元左右。因此,近三年共可产生 330 亿元左右的间接经济效益。