基于北斗的三峡大坝船只通行调度系统的设计分析.pdfVIP

基于北斗的三峡大坝船只通行调度系统

的设计

刘青

Summary：针对三峡大坝已成常态化的拥堵现状和风险较大的船只航行过程，以

及北斗卫星导航定位技术即将在全国广泛应用的趋势，提出了一种基于北斗定

位技术、地理信息系统、移动互联网和大数据技术等于一体的三峡大坝船只通

行调度系统的设计方案。该系统主要包括监控调度中心、船只监管与服务系统

以及船载终端。船载终端负责收集和定时向船只监管与服务系统发送来自北斗

卫星提供的船只标示信息、实时位置信息和航行状态信息，从而实现对船只航

行全过程的实时监管；同时，监管与服务系统将船载终端提供的数据信息以及

搜集到的航行环境信息进行整理和统计后发送给监控调度中心，以便监控和调

度中心对这些信息进行大数据分析后对船只的航行过程作出调整性指令；这些

指令最终反馈到船载终端，便于船只及时对航行过程作出规划和路线的调整，

进而有效地解决船只的拥堵问题。

Key：北斗定位；GIS平台；通行调度系统；三峡大坝；船载终端

：F293。2

：A：1674-9944（2017）14-0261-03

1引言

三峡大坝是我国引以为傲的著名水利枢纽工程之一，它的投入使用给防洪、发

电、航运多个领域带来了极大的便利。但随着长江经济带的发展，三峡大坝的

船只通行量逐年递增，船只在大坝处的拥堵已成常态，由此带来的损失不可小

觑。因此，解决大坝的船只拥堵问题已迫在眉睫。

随着我国北斗卫星导航系统的成熟，其在车辆运营和监控方面的导航定位已初

见成效，但结合北斗定位与船只的监控调度系统还鲜有报道。目前国内各船运

中心采用的调度系统由于缺少实时定位与交互通信的功能而存在局限性，不能

对水域的交通状况进行全过程实时监控并做出调整。旨在利用北斗卫星导航系

统设计出一种能够实时、动态、相互通信的船只调度系统，以缓解三峡大坝日

益严重的船只拥堵现状。

2研究背景及意义

2.1三峡大坝船只拥堵现状

随着长江经济带的繁荣发展，越来越多的货运船需要通过三峡大坝，现如今过

坝拥堵的现象已成常态化，三峡大坝通航能力即将达到极限。据三峡通航管理

部门相关人士表示，三峡大坝船闸现在每天基本是满负荷运营，即使如此，通

行量滞后给企业带来了不少麻烦。目前长江上的船只，要想过三峡大坝，等

1～2d是正常现象，若遇到特殊天气，过坝的船只堆积，一般就会在坝前等候

3～5d。如果不幸遇上船闸检修，甚至会等上7～10d才能翻过三峡大坝。由

此可见，寻找合适的方法来解决三峡大坝船只拥堵现状，提高船闸的通行能力

已经势在必行。

2.2研究意义

北斗导航系统的通信功能和目标定位功能是区别于GPS以及其他导航系统所特

有的功能，即北斗导航系统不仅可以告訴使用者自身在何地，还可以告诉使用

者其周边或一定范围内其他使用者所处的位置，这种兼容与互操作可以使三峡

库区航行的船只之间更详细地掌握自身和周围环境的信息，及时根据实际情况

对航行过程作出调整，在一定程度上可以有效地避免三峡大坝船只拥堵的现

状，提高航行的效率。

3设计方案技术依据

3.1北斗卫星运行原理

北斗卫星导航系统是我国自主研发的一个完整的区域性卫星导航定位系统。北

斗导航系统由空间导航通信卫星、地面控制中心以及用户终端3部分组成，分

别负责执行无线电信号中继任务、无线电信号发送和接收以及工作系统的监控

管理、接受由地面控制中心转发的卫星导航定位信号的任务，其工作原理如图

1所示。

3.2船只在三峡大坝处的通行过程

船只在三峡大坝处的通行过程可以概括为“大船爬楼梯，小船坐电梯”。当船

只需要从上游的高水位进入下游低水位时，关闭下游闸门，开启上游闸门，使

船闸内的水位和上游一致，这时上游的船只可顺利进入船闸内；之后再关闭上

游闸门，开启下游闸门，使船闸内的水位下降至大坝下游水位，以便船闸内的

船只顺利从下游闸门开出，反之一样。三峡大坝还设有升船机，船只进入指定

地点之后，可以一次性地把船从一端吊往另一端。但由于船吊的输出功率有限

制，只有一定吨位以下的船只才能利用升船机，即通行过程中所谓的“小船坐

电梯”。

4船闸通行调度系统

4.1总体结构概述

该系统结合卫星导航定位技术、地理信息技术以及无线通讯技术，实现了对三

峡大坝船只的实时监控和有效管理，该系统主要包括船载终端系统、船只监管

与服务系统以及监控调度中心三个部分。调度系统的结构和工作流程图2所

示。

4.2船载终端设计

船载终端是整个系统得以实现并运行的关键所在。其需要具有以下功能。

（