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长江数字航道系统在提升航道公共服务能力方面的应用研究作者：郭义浩来源：《中国水运》2016年第05期摘要：长江数字航道系统是基于“互联网+交通”国家战略，是借助移动互联网、云计算、大数据、物联网等先进技术和理念，将互联网产业与传统交通运输业进行有效渗透与融合，满足公众更便捷出行、更人性服务和行业更科学决策的需求，加快推进交通运输由传统产业向现代服务业转型升级。
论文以长江数字航道重庆示范段建设成果为基础，结合行业内部管理情况及对外开发情况，分析长江数字航道系统在提升航道公共服务能力方面的应用现状，并对其未来发展方向进行了展望。
关键词：长江数字航道系统；航道公共服务能力；移动互联技术中图分类号：U644.8 文献标识码：A 文章编号：1006--7973（2016）05-0029-03水运作为我国综合运输体系的的重要组成部分，具有运能大、能耗低、污染小、安全可靠等特点，是我国实现经济社会可持续发展的重要战略。
长江是我国的第一大河，水资源总量9616亿m3，2014年运输量达到20.6亿吨，已居于世界首位。
2011年以来，国务院陆续颁布了《关于加强长江等内河水运建设的意见》和《关于依托黄金水道推动长江经济带发展的指导意见》，标志着加快长江航运建设上升至国家战略高度，而长江航道作为长江航运发展的首位要素和发展基础，对航运经济起着关键的支撑和保障作用。
为提高长江航道管理效能，使之更好的服务于航运发展，长江干线正在实施全河段的数字航道建设。
按照顶层设计、分步实施的原则，将于“十二五”末、“十三五”初全面建成覆盖长江干线的数字航道，届时长江干线将全面实现日常航道维护管理、对外服务的现代化。
本文针对长江上游数字航道第一阶段重庆示范段建设成果，探讨其在提升航道公共服务能力方面的应用现状，并针对其未来发展提出了建议和展望。
1.数字航道的概念1.1数字航道的内涵数字航道是数字地球概念在长江航道中的具体应用，是综合应用地理信息系统、遥感、遥测、宽带网络、通讯、虚拟仿真、多媒体等多种技术，对航道管辖区域、管理对象及管理活动的数字化表现，是对航道业务流程、动态监测管理和辅助决策服务的虚拟化、网络化、数字化的技术系统。
面向长江数字航道的关键航道要素智能感知研究面向长江数字航道的关键航道要素智能感知研究摘要：随着航运业务的发展和技术的进步，数字化航道建设已经成为现代水运领域的重要发展趋势。
为了实现水上航道的智能化管理与运营，本文针对长江数字航道，开展了关键航道要素智能感知研究。
首先，对长江数字航道的背景及发展现状进行了分析，并指出了数字化航道建设的必要性。
其次，重点研究了关键航道要素的智能感知技术，包括水文要素、地理要素、气象要素、船舶信息等。
最后，基于智能感知技术，构建了长江数字航道的智能管理系统，并进行了实证研究，展示了其在航道管理与运营中的效果。
关键词：长江数字航道；智能感知；航道要素；智能管理系统第一章引言1.1 研究背景长江作为中国重要的内河航道，对于地区的经济发展和人民生活起到了至关重要的作用。
然而，随着经济的不断发展，长江航运量逐年增加，航道管理与运营面临着巨大的压力和挑战。
为了提高长江航道的管理水平和运营效率，数字化航道建设成为了必然的选择。
1.2 研究目的本文旨在通过对长江数字航道的关键航道要素进行智能感知研究，构建智能管理系统，实现航道的智能化管理和运营。
第二章长江数字航道的发展现状及必要性分析2.1 长江数字航道的发展现状2.1.1 长江航道管理的挑战2.1.2 数字化航道建设的必要性2.2 长江数字航道的关键航道要素2.2.1 水文要素的重要性及智能感知技术2.2.2 地理要素的重要性及智能感知技术2.2.3 气象要素的重要性及智能感知技术2.2.4 船舶信息的重要性及智能感知技术第三章关键航道要素智能感知技术研究3.1 水文要素的智能感知技术研究3.1.1 水位感知技术的研究与应用3.1.2 水质感知技术的研究与应用3.2 地理要素的智能感知技术研究3.2.1 地形感知技术的研究与应用3.2.2 水下障碍物感知技术的研究与应用3.3 气象要素的智能感知技术研究3.3.1 天气感知技术的研究与应用3.3.2 气象预测技术的研究与应用3.4 船舶信息的智能感知技术研究3.4.1 船舶识别技术的研究与应用3.4.2 船舶状态监测技术的研究与应用第四章长江数字航道智能管理系统的构建4.1 系统结构设计4.2 数据采集与处理模块4.3 监测与预警模块4.4 决策与调度模块第五章实证研究及效果展示5.1 数据采集与处理实验5.2 监测与预警实验5.3 决策与调度实验5.4 效果展示与分析第六章结论与展望6.1 研究结论6.2 研究展望通过对长江数字航道关键要素的智能感知研究，本文构建了智能管理系统，可实现航道的智能化管理与运营。
长江电子航道图航道要素动态更新方法彭文;徐硕;杨保岑;周冠男;吴溪【摘要】随着电子航道图在内河航运中的广泛运用,航道要素数据更新的时效性问题日显突出.文章在分析国内外电子海图数据更新技术的基础上,研究长江电子航道图水深要素、航标要素和其他要素的更新方法,以及更新过程中涉及到的数据处理算法,构建各类航道要素的更新模型,最后形成基于长江电子航道图生产编辑系统平台的动态更新方案.【期刊名称】《水运工程》【年(卷),期】2016(000)001【总页数】5页(P67-71)【关键词】电子航道图;动态更新;水深要素;航标要素【作者】彭文;徐硕;杨保岑;周冠男;吴溪【作者单位】长江航道测量中心,湖北武汉430010;长江航道测量中心,湖北武汉430010;长江航道测量中心,湖北武汉430010;长江航道测量中心,湖北武汉430010;长江航道测量中心,湖北武汉430010【正文语种】中文【中图分类】U612.261.1 国内外研究现状目前，国内外对于电子海图技术已经开展了大量的研究，内河航道图的技术和管理模式与之相似。
在电子海图的研究方面，英国、美国等经过长期的实践和发展，已经逐步形成了完善的生产流程和维护、更新发布机制。
英国海道测量局根据用户的不同需求，提供不同层次的更新服务。
如在商业航运方面，用户可以得到所需要区域的光盘与注册有效期内每周一期的更新光盘，以及有关区域的新版光盘。
此外,该机构还发布了客户端更新订购软件，该软件集各类数据服务于一体，能够发布临时性和预告性的航海通告，极大地方便了各种客户的使用。
美国国家地理空间情报局提供的海图更新服务采用的是累积改正技术，每次改正都是针对原版数字海图，改正内容与相应的纸质海图完全一致，针对数字海图的改正严格参照“航海通告”进行[1]。
目前，通过国际互联网，该机构已经可以为军方用户提供每月一次的更新服务。
我国有关电子海图的研究起步较晚，其生产与更新技术与发达国家相比还有差距。
长江航道物联网构建方案初步研究作者：林海来源：《中国水运》2014年第01期摘要：为提升“数字航道”通信网络的稳定性，提出长江航道物联网的构建初步方案。
分析了当前存在的问题，以航标、水位站为载体，安装无线接入点和无线客户端设备，形成网络节点，组建航道物联网网络层。
对长江下游航道航标间距和离岸距离进行了统计分析，满足无线传输的距离要求。
最后，给出了航道物联网的逻辑结构图，以保障“数字航道”通信链路的畅通和稳定。
关键词：数字航道物联网网络结构现状分析“十二五”期间，我国将继续充分发挥长江三角洲内河航运优势，以高等级航道网和主要内河港口为基础，连接沿海主要港口和货源地，建设现代化的水运交通管理和服务体系。
为保障船舶及货物的安全、可靠、高效运输，就必须建立全方位覆盖、全天候运行、具备快速反应能力的航道保障体系，在航标、桥梁等航道要素识别和管理中引入遥测遥控终端以及各种传感器，为构建航道物联网的感知层奠定基础。
近期，交通运输部、长江航务、长江航道等管理部门明确提出要加快科技进步，努力实现我国内河航运事业的新跨越，提高航道建设的现代化、信息化水平，保障长江航运畅通、高效、平安。
在内河航道管理和服务模式上必须坚持科技创新，使长江航道标准化、网络化、智能化，才能促进内河航运业的改革和发展。
内河航道物联网的概念国际电信联盟（ITU）发布的ITU互联网报告，对物联网做了如下定义：通过二维码识读设备、射频识别（RFID）装置、红外感应器、全球定位系统和激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
物联网通过智能感知、识别技术与普适计算、泛在网络的融合应用，被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。
物联网架构可分为三层：感知层、网络层和应用层。
航道感知层由各种传感器构成。
在航道维护和管理中除了使用航标RTU、水位RTU、视频传感器外，还可应用流速、流量传感器结合水深信息进行水情变化分析，准确掌握汛期和枯水期的航道信息，为船舶航行安全提供支持；对桥梁和桥墩采用光纤应力传感器来感受桥梁结构的变化、桥墩被冲刷和侵蚀程度等；对航道雾情和气象信息的采集使用雾情传感器、气象传感器来测量风速、风向、液态降水、气压、温度、以及相对湿度等信息；航道的船舶流量、载重信息也可通过架设在河岸或埋设在航道的传感器进行采集；还有一种传感器（通过探地雷达迅速测量水深和淤积层厚度）能探测河道淤积情况，一旦超标，就会发出警报，通知航道部门及时清淤，并为河床演变分析提供数据。
262研究与探索Research and Exploration ·理论研究与实践中国设备工程 2024.04（上）达港口推荐航线等。
此外，为了提高系统的可用性和安全性，系统还需要具备一定的功能。
例如，系统可以设置警报功能，当船舶出现异常情况时，自动触发警报。
系统还可以提供历史数据查询功能，用户可以查询过去一段时间内的船舶动态信息。
2.2 系统结构设计思路基于电子航道图的船舶动态信息显示系统以长江航道局最新电子航道图为基础，利用数据交换平台实现电子航道图与应急指挥所之间的数据融合的系统。
3 基于电子航道图的船舶动态信息显示系统具体设计基于电子航道图的船舶动态信息显示系统主要由电子航道图数据库与显示系统两个部分组成。
电子航道图作为系统整体的数据源，完成相关信息的存储与转化，而显示系统需要从数据库中获取通航相关数据，并将其展示给船舶驾驶员。
3.1 电子航道图数据库3.1.1 电子航道图数据库构成根据实际数据使用需求，可以将电子航道图中的相关数据划分为两大类：一是现有数据信息；二是需要新建的补充信息。
现有数据信息需要包括AIS 信息、VTS 信息、北斗信息、船员基本信息、船员信息、违规信息、通信设备信息、船舶报港信息、船舶基本信息、船舶动态信息等，该部分信息的获取主要是利用数据交换平台从目前已经建设完成的数据库取得。
还需要补充信息包括气象信息、水文信息、专家信息以及搜救力量等应急资源信息、协调单位信息等，此部分信息需要进行专门的收集与整理。
两部分信息均利用数据库的形式进行储存与管理。
3.1.2 相关数据处理流程在船舶通航过程中，需要对相关通航信息进行接收与处理，此功能可以通过利用数据交换平台实现与电子航道图的对接，以接收AIS 设备信息、VTS 设备信息以及北斗设备信息等。
同时利用数据交换平台以统一数据标准实现对数据格式、坐标、时标等的转化处理，实现对点迹、航迹、单航轨迹、航迹跟踪等相关数据进行处理，最后，对相关信息进行存储管理，并向通过显示系统展示给船舶驾驶员。
长江“智能航道”系统架构与关键技术郭涛;刘怀汉;万大斌;初秀民;雷国平【摘要】在对长江“数字航道”发展状况和国内外智能水路系统现状的研究基础上,提出长江“智能航道”的基本组成和总体结构.通过长江“智能航道”系统基本特征和所具优势的分析,指出长江“智能航道”系统的若干关键技术,并对长江“智能航道”系统发展方向进行展望.最后提出了发展长江“智能航道”系统的若干建议.【期刊名称】《水运工程》【年(卷),期】2012(000)006【总页数】6页(P140-145)【关键词】智能航道;数字航道;RIS;Smart River 21【作者】郭涛;刘怀汉;万大斌;初秀民;雷国平【作者单位】长江航道规划设计研究院基础研究所,湖北武汉430011;武汉理工大学智能变通系统研究中心,湖北武汉430063;长江航道规划设计研究院基础研究所,湖北武汉430011;长江航道规划设计研究院基础研究所,湖北武汉430011;武汉理工大学智能变通系统研究中心,湖北武汉430063;长江航道规划设计研究院基础研究所,湖北武汉430011【正文语种】中文【中图分类】TP18;U61长江干流航道上自云南省水富港，下至上海市的入海口，全长2 838 km，是我国主要的东西交通运输大动脉。
它以优越的地理位置和水运资源被誉为“黄金水道”，在我国国民经济发展的各个历史时期都发挥了巨大的作用。
2011年1月21日国务院正式颁发《关于加快长江等内河水运发展的意见》，要求利用10 a年时间，全面建成长江数字航道，初步建成长江智能航道，确保实现畅通、高效、平安、绿色的现代化内河水运体系。
近年来，随着长江数字航道建设的启动，长江航道信息化建设经历了一个较为快速的发展历程，取得了一定的成效，在电子航道图建设、航道测量、信息基础设施建设等方面取得了一系列的成绩，已经初步具备由数字化向智能化转变的条件。
长江智能航道是长江航道现代化的表现形式之一，是航道数字化的高级发展阶段。
内河航道船联感知系统设计与运用研究摘要：随着科学技术的不断提高，应用于水文检测工作中的检测技术不断更新和完善，就目前内河航道监测系统而言，船联感知系统是目前最为先进的检测系统之一。
它能够自动将内河航道信息化，并将最终的检测结果自动保存在系统中。
我国不断引进该系统，对系统的相关技术进行创新，着力提升系统检测的精准度，对此本文也将就相关问题进行探讨，给出最终结论与建议，提升内河航道船联感知系统的使用能力。
关键词：内河航道；船联感知；航道信息化随着科学技术的前进，对于河流的监测技术也不断提高，将内河航道船联感知系统更广泛的应用国内，对我国的内河航道船联感知系统具有非常重要的作用。
对此，本文将就内河航道船联感觉系统系统进行详细分析，探讨该系统的优势，不断提高该系统在我国航道监测当中的应用范围，推动内河航道船联感知系统操作技术的不断提升，有效利用该系统将内河航道信息化，利用数据融合提高监测能力与后期调整能力，为使载体资源得到高效配置和充分利用做出贡献。
一内河航道船联感知系统现实问题随着中国梦的实施，我国很多城市都建立起了集约型社会建设。
为了快速发展内河航运，国家相关政策对内河航道提出了利用数据融合，航道信息化等方式，使内河航道更加的智能化，联动化，便捷化，产业化。
如何有效地利用各种资源成为了一个不可回避的问题。
可以通过建立更多的感知系统对内河航道。
进行监测工作，但是能够进行内河航道监测的专业人士数量有限，整体的工作任务过强，对相关河流进行信息采集数据繁多，因此需要积极引进科学检测的内河航道监测系统帮助检测人员减轻工作量。
内河航道船联感知系统的引入可以是载体资源得到高效的利用。
对内河航道进行自动监测，改善内河航道监测模式，提高电子信息技术在内河航道监测工作中的应用程度。
此外，利用内河航道船联感知系统可以提高资源的利用率，减少资源浪费等现象。
二.解决现实问题的内河航道船联感知系统设计1.传播信息传输路径网络优化算法首先要对信息数据的路径进行整合和归纳，这样才能够快速准确的传达信息，更加快速的促进各平台的交流合作。
1引言随着我国经济建设的蓬勃发展，船舶航运量也在急剧增长，水上交通量日益加大，航运拥挤堵塞现象日趋严重，航运事故也时有发生。
航运问题已经成为航道管理工作中的重大社会问题，阻碍和制约着社会经济建设的发展。
因此，深入研究航道感知综合应用系统，对于解决航道拥堵问题的解决方法有着极为重要的现实意义。
航道感知综合应用系统是我国自行研发的一种航道信息化系统，其主要应用在以下三个方面：航道要素管理、船舶智能感知、通航环境监测。
其功能集成了船舶自动识别系统、视频监控系统、自动激光扫描系统、水文气象监测等系统，并能够及时地反映在电子航道图上，为航道的安全、高效通行提供支持。
2通航要素管理航道基础数据的采集是根据实际需求，利用数字视频、声呐测深、水位传感器、定位值守传感器、激光传感器等各种传感器，对航线范围内的水下、水文、船舶、设施等进行数据采集，获取各种信息，服务于我们的航道管理。
其数据包括：航道的设施状态数据、水位实时数据、航道河床断面数据、船舶交通量的实时数据等。
“电子航道图子系统”是“感知航道”的面容，是展示“感知航道”成果的最终载体。
基于1:2000高精度GIS电子航道图不仅能够形象地展示航道范围内的基础设施、港口、码头、锚地以及两侧的地标性建筑、绿化带等信息，还能够展示各个“感知”子系统的实时信息，是航道指挥调度必不可少的综合展示系统。
根据S-57国际标准的规定，将通航要素划分为190多种，在实际监管、应急指挥以及日常业务中，根据需要大致可将这些通航要素分成四类：工程设施类、监管设施类、通航环境类、各种功能水域类等。
电子巡查可以实现按通航要素的分类、功能、区域或位置等的分类巡查。
主要用于掌握辖区水域通航环境、船舶航行、停泊秩序，收集水文、气象信息，对辖区整体安全状况做出初步研判，为后续执法活动或安全服务提供依据或参考。
2.1巡查的分类按巡航手段分类：（1）CCTV电子巡航以不同CCTV窗口进行依次、连续的观测为主，AIS图像检查为辅助的巡航方式。
长江航道要素感知系统研究【摘要】长江航道部门在“十三五”规划中明确提出加快内河高等级航道运行状态信息监测体系建设，实现长江航道基础设施数字化和智能化。
航道要素感知系统作为数据采集层，是建设和发展“智能航道”的重要一环。
本文在需求分析的基础上，提出了以多功能航标为载体的长江航道要素感知系统。
分析了水流速度、水深、能见度、风速风向等典型航道要素的感知设备性能需求，在长江武汉段完成了样机的安装与调试，结果表明，本文所设计的长江航道要素感知系统各功能运行正常，可准确、稳定监测航标周围的航道要素实时数据，这一系统能够为相关部门提供详尽的航道要素信息，对船舶安全航行、航道资源有效利用有着非常重要的作用。
【关键词】长江航道；航道要素感知；多功能航标【中图分类号】U644.4文献标识码：A文章编号：1006-7973（2016）04-0072-05吴关胜钟丽（长江泸州航道局四川泸州646000）长江作为我国内陆第一大河，是连通东、中、西部地区的“黄金水道”，水路运输的优势十分明显。
长江航运对于我国，尤其是沿江经济带的发展具有非常重要的战略意义。
我国从80年代末期就开始陆续开展内河航运信息化研究和应用，近年来，政府和相关部门对内河航运的重要性认识越来越深刻，特别是长江“黄金水道”的战略地位得到了普遍的重视，长江航运信息化基础设施和应用研究得到了较快发展。
长江航道部门着眼现代水运发展方向，在“十二五”规划中明确提出在2015年初步建成长江“智能航道”的目标，基本实现长江航道现代化。
“智能航道”是指采取智能传感器、射频识别、无线传感网络、航道演变模型等手段，全方位获取并计算出高分辨率的航道要素信息，实现航道信息的实时、顺畅交流和全面定制化服务。
航道要素感知系统作为数据采集层，是建设和发展“智能航道”的重要环节。
1航道要素感知需求分析通航环境是指船舶自身条件以外的自然客观及社会的外部因素构成的一个系统，通航环境是船舶赖以安全航行、停泊和作业的基础和保障，系统中子因素称为“航道要素”。
长江航道要素包括：航道尺度（水深、宽度、弯曲半径、净空尺度）；水文（流速、流向、水位、流量、流态）；气象（雨雪雾霾、能见度、风力、风向等）；地形地貌（堤岸、边浅滩、礁石等）；助航设施（航标、通行信号、雷达信标等）；水工建筑物（航道整治建筑物、跨拦临河建筑物）；其他影响航道的要素（交通流、船舶吃水等）。
对长江航道的智能感知一般是指对航道水位、水深、水流、能见度、控制河段交通流、洲滩岸线、船舶吃水等信息的感知。
针对提升长江航道要素信息采集能力、完善航道公共服务体系等智能航道实际建设需求，结合长江航道涉及的要素众多、变化频繁、通航环境复杂DOI 编码：10.19412/ki.42-1395/u.2016.04.015等特点，将内河航道信息采集技术与信息传输技术相结合，发展和建设航道要素感知系统，可以实时采集典型航道的气象、水文和水域污染等信息，并将这些信息传输至船舶和海事监管部门，为船舶的通航安全和航道维护提供信息支持，也为黄金水道的信息化和智能化奠定基础，是“智能航道”数据感知系统的核心组成部分。
由于航道要素在空间上的不均匀性和时间上的脉动性，因此航道要素感知系统所获取的数据信息必须具有代表性、准确性、可比较性。
代表性：要素感知设备不仅能够反映测点的航道要素状况，而且要反映测点周围一定范围内的航道要素状况。
航道要素感知系统在选址布设、设备选型，确定仪器安装位置时要充分满足记录的代表性要求。
准确性：要素感知设备要真实地反映实际航道要素状况。
航道要素感知系统使用的设备和仪器性能，以及制定的感知方法与策略要充分满足规定的准确度要求。
可比较性：不同站点的要素感知设备在同一时间观测的同一航道要素值，或同一个要素感知设备在不同时间观测的同一航道要素值能进行比较，从而能分别表示出航道要素的地区分布特征和随时间的变化特点。
2以多功能航标为载体的要素感知系统设计在水域气象监测方面，海洋资料浮标是世界各国海洋环境监测与海洋灾害预报的主要手段之一，具有全天候、长期连续、定点进行监测的特点，是其它海洋监测手段无法替代的。
国外发达国家海洋资料浮标技术的发展已趋完善、成熟、规范。
其特点是品种多、技术高、数量多，已形成了规模联网监测。
内河航道中的航标既是标示航道界限的设施，也是收集航道信息很好的载体，以内河航标为载体，构建多功能航标，可将内河航道信息采集技术与信息传输技术相结合，实时采集航道的气象、水文和水域污染等信息。
多功能航标系统的组成如图1所示。
图1多功能航标系统组成图（1）水流速度传感器水流速度传感器须满足低功耗、可靠性好、精度高、量程宽、易于维护等特点，在满足这些特点的基础上还要考虑一定的经济性。
水流速度传感器主要包括机械式和多普勒效应超声波式两大类，机械式水流速度传感器如表1中LSH10-1A水流测速仪所示，其优点是造价比较低，但其缺点是：易收到水草和泥沙等污染物干扰，无论从测量精度、可靠度还是维护方便程度都要比超声波式传感器差一些。
因此应尽可能的选择更可靠的超声波式水流速度传感器。
（2）水深传感器目前水深传感器大都基于超声波原理：根据超声波能在均匀介质中匀速直线传播，遇不同介质面产生反射的原理设计而成的。
超声波测深仪如表1 RISEN-SF测深仪所示是以水体为超声波媒介，测深时将超声波换能器放置于水下一定位置，换能器到水底的深度可以根据超声波在水中的传播速度和超声波信号发射出去到接收回来的时间间隔计算出来。
（3）能见度传感器能见度传感器的选型必须具备高精度、高灵敏度、低功耗、抗杂光干扰等特点，尽可能的减小在采样或者测量的过程中产生误差。
目前市面上的能见度传感器大都是基于光的散射原理。
（4）风速风向传感器考虑到航标船在工作中经常会移位使船体相对陆地发生偏转，如果采用市面上普通类型的风向传感器，当上述情况发生时，测量的起始点也会发生变化，传感器只能测量出相对于航标方向的相对值，并不能反应当前风向相对于陆地的实际值。
因此，需要选择一款带有指南针的罗盘式传感器，如表1所示中带LV电子罗盘的风速传感器和风向传感器。
表1主要航道要素感知设备型号和性能参数3感知设备的布设内河航标和桥梁的数量较多，如果航道中每个航标都安装上相应的水文气象传感器，虽然可以提高对航道通航环境信息的监测效果，但同时也会使投入成本大大增加。
因此需要确定传感器的最优布设位置。
科学合理地布设典型航道要素感知设备，对船舶安全航行、航道资源有效利用有着非常重要的作用。
在改造后航标的基础上，综合专家意见与实地条件，利用层次分析法，在长江航道武汉段选择了7处布设点，设计安装了7套航道要素感知设备样机，作为长江航道要素感知设备系统的示范点。
其中，1#航标、2#航标以及3#航标安装在在鹦鹉洲大桥附近，4#航标和5#航标安装在白沙洲大桥附近，6#航标和7#航标（均为岸标）安装在阳逻航道处管辖区域附近。
这些布设点的航标类型、感知设备信息、供电方式等如表2所示。
序号1 2 3 4 5感知设备名称水流测速仪水深测量仪风速传感器风向传感器能见度传感器型号LSH10-1ARISEN-SF超声波LV电子罗盘式LV电子罗盘式HW-N1性能参数测量范围：-0.02～7.00m/s分辨率：±1.0%±1cm/s工作电压：DC12V±10%休眠时电流：40μA测量时电流：180mA通信接口：RS232或USB信号类型：电流信号测量范围：0.5～20.0m精度：±0.5%通信接口：RS485工作电压：24V测量范围：0～60m/s分辨率：0.1m/s起动风速：≤0.4m/s工作电压：5～12V输出信号：脉冲信号测量范围：0～360°分辨方向：16个方向启动风向：≤0.3m/s工作电压：5V通信接口：RS485测量范围：10m～5km分辨率：1m通信接口：RS485工作电压：12V表2多功能航标布设点详情表通过逐一对基于多功能航标的航道要素感知设备进行测试，表明本文所设计的长江航道要素感知系统各功能运行正常，可准确、稳定监测航标周围的航道要素实时数据。
4航道要素感知系统实现根据感知设备的要求和航标的特点在15m 、10m 航标船和岸标上进行了设备安装。
其中在15m 航标船上安装了风速、风向、能见度、温湿度、大气压强、降雨量、水深和水流速度传感器，在10m 航标船上安装了水深和水流速度传感器，在岸标上安装了风速、风向、温湿度、大气压强和降雨量传感器。
图215m 航标船设备安装效果图图310m 航标船设备安装效果图图4岸标设备安装效果图如图2、图3、图4所示，分别对15m 航标船、10m 航标船和岸标完成了改造和设备安装，其具体过程与注意事项包括：（1）航标船由于水流速度传感器和水深传感器必须和水接触，水流速度传感器和水深传感器分别打孔安装于10m 与15m 航标船舱底下。
且为了减少航标摇晃对传感器测量值的影响，尽量安装在纵向中心线上。
因此，对于15m 航标船传感器应安装在船首起第2舱和第3舱，对于10m 航标船则安装于航标船中间舱底部。
同时，由于水流速度传感器和水深传感器均为超声波传感器，为了减少两个传感器互相干扰，两者的距离必须大于2.5m 。
15m 航标船上在甲板上还安装了能见度传感器支架、风力发电机、降雨量传感器和总控制柜。
其中能见度传感器支架上同时安装了能见度、温度、湿度、风速、风向、大气压强、等传感器4个太阳能板。
（2）岸标岸标上安装有风速、风向、大气压、温湿度和降雨量传感器。
为了不对其标志物和航标灯产生影序号1234567航标类型15m 航标船10m 航标船10m 航标船10m 航标船10m 航标船岸标岸标所安装的感知设备风速、风向、温度、湿度、大气压强、能见度、水深、水流速度水深、水流速度水深、水流速度风速、风向、温度、湿度、大气压强风速、风向、温度、湿度、大气压强风速、风向、温度、湿度、大气压强风速、风向、温度、湿度、大气压强供电方式太阳能太阳能太阳能太阳能、风能太阳能太阳能太阳能响，结合航标上部结构，设计了以原有槽钢为基础，从侧面延伸安装的方案。
每个岸标共加装了3根槽钢，分别用于支撑降雨量传感器、控制盒及太阳能板和风速风向、大气压、温湿度传感器。
同时需要注意避免岸标标志物对传感器和太阳能板采光产生影响。
5结论针对提升长江航道要素信息采集能力、完善航道公共服务体系等智能航道实际建设需求，结合长江航道涉及的要素众多、变化频繁、通航环境复杂等特点，本文提出了以多功能航标为载体的长江航道要素感知系统。
在系统方案设计的基础上，分析了水流速度、水深、能见度、风速风向等典型航道要素的感知设备性能需求，完成了设备的选型工作。
在航标改建的基础上，完成了样机的安装与调试，结果表明，本文所设计的长江航道要素感知系统各功能运行正常，可准确、稳定监测航标周围的航道要素实时数据，这一系统能够为相关部门提供详尽的航道要素信息，对船舶安全航行、航道资源有效利用有着非常重要的作用。
