浅析“大数据”在镇江智能航道中的应用研究
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作者:朱训松
摘 要：近几年来，大数据在各行各业开启了更多的运用，为各行业提供了极大的便利性，也为镇江智能航道建设提供了巨大的想象空间。主要阐述了大数据定义及特征，从中发现了大数据本质，并简要说明了大数据与镇江智能航道两者之间的联系，重点研究了大数据在镇江智能航道上的应用，以及构建镇江智能航道大数据分析决策平台。
关键词：大数据;智能航道;数据采集;数据分析;决策平台
京杭大运河镇江段是全国第一条国家级文明样板航道，可常年通行1000吨级以下船舶，辖区内有一座口门船闸、一个内河服务区，是京杭大运河综合交通运输体系的重要组成部分。近年来，镇江航道系统致力于信息化建设，已具备建设镇江智能航道的基础条件，到时随着镇江智能航道建设的有序推进，船舶交通量、水文天气、断面测量、航标、航道两岸设施等采集数据的数据体量将会变为海量数据，利用数据挖掘技术从中挖掘出有用的信息，通过认真分析来揭示数据之间有意义的联系、趋势和模式，从而来预测船舶交通量变化、推演航道断面变化、预测水位变化以及处理一些重难点问题，为镇江智能航道发展工作打开新局面。
一、大数据的定义、特征及本质
（一）大数据定义
目前，虽然大数据的重要性得到了大家的一致认同，但是关于大数据的定义却众说纷纭。大数据[1]是一个抽象的概念，除去数据量庞大，大数据还有一些其他的特征，这些特征决定了大数据与“海量数据”和“非常大的数据”这些概念之间的不同。大数据并没有明确的概念，我对大数据定义是：可以被现代技术及设备采集、分析和开发利用的巨量数据集、数据流和数据体，通过运用统计学、概率论的原理，去伪存真得出有用的信息经过云计算成为指导有关部门的决策依据。
（二）大数据特征
大数据[2]有五个特征（5V）：①大量（Volume），数据体量巨大，目前起始计量单位至少是PB。②多样（Variety），广泛的数据来源，决定了大数据形式的多样性，比如网络日志、文档、图片、音视频、地理位置及传感器等数据，不仅包括传统的结构化数据，也包括半结构化、非结构化数据。③高速（Velocity），大数据的产生非常快速，主要通过互联网传输，对于产生的高速数据分析需要更高的平台设备及技术支撑。④价值（Value），价值密度低，商业价值高，这也是大数据的核心特征。⑤真实性（Veracity）：数据的质量，在巨量的数据里挖掘出有用的信息。
（三）大数据本质
与传统的小数据比较，大数据的本质在于通过从大量不相关的各种类型的数据中，挖掘出对未来趋势与模式预测分析有价值的数据，并通过云计算、人工智能和数据挖掘方法深层次分析，发现新的规律及新的思路，并运用于社会各个领域，达到改善人民生活水平。
二、大数据与镇江智能航道的联系
（一）镇江智能航道定义
镇江智能航道[3]（Intelligent channel）是指充分結合我市航道特点，在数字航道基础上，利用智能传感器、物联网、自动控制、人工智能等技术，自动获取航道系统要素信息，通过融合处理与深度挖掘，实现航道规划科学化、建养智能化、管理现代化，为水路运输高效、安全、节能提供实时、精确、便捷的航道服务。
（二）大数据与镇江智能航道的联系
大数据的作用是在巨量数据的基础上，通过算法模型，获得有用的信息，然后优化资源配置，发现问题、预测分析和未来趋势推演。通过从船舶交通量、水文天气、断面测量、航标、航道两岸设施等感知的各种类型的数据中，挖掘出对镇江智能航道建设及管理的有价值的数据，利用大数据分析技术以及科学研究方法，提升水运服务质量，让船舶航行更安全，推动水上运输进入智能时代。大数据与智能是息息相关的，要想镇江航道更智能就离不开大数据，从而，可以看出，大数据是智能航道的充分必要条件。
三、镇江智能航道大数据应用研究
（一）开展智能养护项目，通过传感器及电子巡检等数据分析实现预防式养护
根据广泛布局和多方获取得到的航道基础大数据，通过数据分析生成航道“体检报告”，结合养护标准化、安全标准化，便于管理层研究决策，安检人员例行维护，精准化排定养护计划。
（二）完善航道两岸设施维护预警机制，助力航道健康发展[4]
在智能航道中借助布设在航道两岸标志标牌上的传感器和全航段覆盖的高清数字监控系统，实现对航道设施、船闸设施和服务区设施的自动感知和监控，从而对航道基础大数据及交通航运信息的自动化采集，利用数据挖掘及数据分析等技术创建出数据模型进行预测，重点针对水上航道、水下航道、航道两岸等方面的监测数据生成“体检”报告，根据报告制定检修计划，实施维护项目，从而完善航道两岸设施维护预警机制，推动航道健康发展。
（三）实时提供航道信息服务，便捷有效服务社会公众
航道信息服务的重要特点之一就是实时性，具有实时性的航道信息服务才是有价值的。利用数据挖掘等人工智能技术，对海量的航道资源数据进行数据分析处理，挖掘数据的应用价值，从中提取出船民及社会大众关心的信息（水位、天气、通航状况、航道断面、航运配载、物资补给、船舶维保等），通过公共信息服务平台、智能终端、信息推送、甚高频语音和可变情报板等多种手段为船民提供实时信息，同时信息共享给航运公司、港口码头等单位。
（四）完善航道应急管理机制，保障航道安全
通过大数据技术对航道受控危险源点数据处理并进行分析，镇江航道部门在第一时间获取危险源点信息，启动航道应急预案，指挥人员通过指挥平台发布指令，现场人员可利用单兵系统、航政艇、航政车等手段进行应急处置，并将现场实时情况反馈回指挥中心供领异判断和决策，从而作出合理的决策。
四、构建镇江智能航道大数据分析决策平台
大数据采集是大数据分析的入口，所以是相当重要的一个环节。而数据的类型也是复杂多样的，包括结构化数据、半结构化数据、非结构化数据。结构化最常见，就是具有模式的数据，非结构化数据是数据结构不规则或不完整，没有预定义的数据模型，包括所有格式的文本、图片、XML、HTML、各类报表、图像和视频信息等。过去航道人员通过水尺进行测量水文数据，具有不准确性;航道断面通过船艇拖带链索巡回航行、测深杆测深来了解水下情况，这种方式效率低、精度不高、现场作业风险较大;船舶交通量依靠大量人工去点船进行统计，劳动量大又容易出现错误;而航道通航状况需要结合水文数据、航道断面数据，以及船舶交通量情况来设置;从而需要构建航道大数据分析平台。[5-6] （一）建立航道数据采集系统，为航道大数据分析提供海量数据基础
建设镇江智能航道离不开大数据的分析，首先要建立数据采集系统，提高数据的采集能力，通过激光开度仪、PLC控制系统等手段获取水文数据;采用多波束测深仪系统与軟式扫床对航道进行扫测断面收集数据;利用激光器扫描获取船舶三维轮廓空间数字特征量、视频抓拍等技术手段统计船舶交通量数据;通过航标遥测遥控系统收集大量的航标数据。同步组建大数据中心机房，运用通讯交互，智能分析，智能控制，人性化的展现方式来实现对数据的实时监控、存储及输出等功能，为航道大数据分析提供海量数据基础。
（二）建立航道大数据分析决策平台，提升为民服务能力和提高航道管理效率
智能航道中的大数据分析决策平台应由数据分析与决策支持、能效管理、数据库管理、生成报表四大部分组成。数据分析与决策支持是对数据采集系统的航道数据进行抽取、挖掘和处理，以各种图表方式展现航道运行状况、维护状况和船闸各种统计数据;能效管理是根据船闸通过能力分析，提出优化建议，适时调整运调方案，提升通航效率;根据设施设备工作状态，及时升级更换，在确保航道管理的基础上降低运维成本;数据库管理是直接管理基础信息数据库、预案库、工作网络数据库、救援队伍数据库、应急资源数据库、法规库、案例库、事件信息数据库、模型库、知识库和文档库等;生成报表是可以自动生成航道相关数据报表或定制上级单位需要的数据，为镇江水运发展提供数据支撑。通过大数据分析决策平台为航道管理人员提供高效、便捷的分析决策和综合应用管理工具，对整个镇江航道畅通、船闸运行调度管理实施全程监管，实时掌握查询航道基础设施、全线船闸管理运行调度、船舶航运等情况，提升了为民服务能力和提高了航道管理效率。
五、展望
以上几方面都是谈到大数据在镇江智能航道中的应用研究和怎么构建大数据分析决策平台，显然，大数据在智能航道上的应用研究远不止以上几方面，大数据已经涉及到生活的各个领域，对于大数据的研究涉及的领域也很广。当前国家正在逐步推进大运河文化带建设，镇江交通航道部门尽快完成镇江智能航道建设体系并分布实施，让大数据成为镇江航道发展的引擎。本文通过对大数据的综述，浅析大数据的特征、大数据本质以及镇江智能航道大数据应用研究和如何构建镇江智能航道大数据分析决策平台，对镇江智能航道的建设提供了一项解决和参考方法。
参考文献：
[1]涂新莉，刘波，林伟伟.大数据研究综述[J].计算机研究综述，2014，31（6）：1612-1616，1623.
[2]张引，陈敏，廖小飞.大数据应用的现状与展望[J].计算机研究与发展，2013，（50）：216-233.
[3]宋珊珊.新时期智能航道科技工作思路[J].中国水运，2016，37（12）：37-39.
[4]吕永祥，何乐，陈琳，等.长江数字航道和智能航道的分析与思考[J].交通科技，2013，（2）：161-164.
[5]陈言一.大数据之数据收集[J].银库研究，2013（11）.
[6]刘怀汉，李学祥，杨品福，等.长江智能航道关键技术体系研究[J].水运工程，2014，（12）：6-9.
作者简介：朱训松（1983-），男，硕士，工程师，研究方向：航道管理信息化。
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