T/CIN 042-2024 船闸设施设备智慧管养系统技术规范

　　团 体 标 准

T/CIN 042—2024

船闸设施设备智慧管养系统技术规范

Technical Specification for Intelligent Management and

Maintenance System of Shiplocks Facilities and Equipments

2024-08-28 发布 2024-11-28 实施

中国航海学会 发 布

前 言

本文件按照GB/T 1.1—2020《标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。

请注意本文件的某些内容可能涉及专利，本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。

本文件由中国航海学会提出并归口。

本文件起草单位：杭州交通投资建设管理集团有限公司、中交第二航务工程勘察设计院有限公司、杭州交投船闸管理有限公司、中交希迪科技(武汉)有限公司。

本文件主要起草人：吕江、王炜正、潘国华、程凯、万颖君、何洋、郦纲、邹艳春、俞月龙、牛作鹏、徐玉明、黄庆、阮任辉、肖腾、王傲威、李社平、李名洲、刘江林、姚泽、孙友、周贤屹、史廉博、周浙峰、唐杰文。

船闸设施设备智慧管养系统技术规范

1 范围

本文件规定了船闸设施设备智慧管养系统的基本要求、总体架构、基础设施、系统建设、数据接口、系统安全、运行维护等技术要求。

本文件适用于新建、改扩建船闸设施设备智慧管养系统的建设、运行和管理。

2 规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本规范必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本规范;不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规范。

JTS/T 161-2021船闸信息系统设计规范

3 术语和定义

3.1

船闸设施设备智慧管养系统 Intelligent Management and Maintenance System of Shiplocks Facilities and Equipments

通过智能感知，融合物联网、人工智能、大数据等先进技术，实现对船闸设施设备的全面监测、智能分析、精准维护的智能化管理系统，以下简称系统。

3.2

运行监测 Operation Monitoring

依托信息技术，对船闸通行、环境、设施设备等正常状态或异常事件进行监测、预警和评估的活动。

3.3

健康监测 Health Monitoring

对船闸可能出现的各种故障模式，监测其危害程度、发生概率和综合影响的活动。

3.4

环境监测 Environmental Monitoring

采用信息技术，通过智能感知，对船闸引航道、闸室内外、口门区的水文、气象、淤积等环境参数实施监测、分析及预警的活动。

3.5

智能巡检 Intelligent Patrol Inspection

以现代技术预设巡检路线，自动传输设备检测数值，发现船闸运行异常自动上报的巡检活动。

4 缩略语

APP：应用程序(Application)

PC：个人计算机(Personal Computer)

AI：人工智能(Artificial Intelligence)

BIM：建筑信息模型(Building Information Modeling)

JSON：JavaScript对象简谱(JavaScript Object Notation)

API：应用程序接口(Application Program Interface)

XML：可扩展标记语言(Extensible Markup Language)

5 基本要求

5.1 系统宜与船闸工程建设同步，并保证按期投入使用。

5.2 建设内容应包括总体架构、基础设施、系统建设、数据接口、系统安全等五个方面的内容。

5.3 系统基础设施和功能建设应结合船闸管养目标、船闸管养需求和现场实际情况综合考虑。

6 总体架构

6.1 系统总体架构应以服务船闸安全、高效管养为目标，层次分明、功能全面。

6.2 系统总体架构的层次应以实现功能为原则，根据实际需求逐层划分。

6.3 系统的总体架构应由感知层、传输层、数据层、应用层、用户层组成，如图 1 所示。

图 1 系统总体架构图

6.4 系统各层功能应包括下列内容：

a) 感知层：由信息采集设备对船闸管养各类信息进行感知、采集，包括运行状态感知、健康状态感知、环境状态感知等;

b) 传输层：数据采集所选用的网络传输模式，包括有线网络、无线传感等，实现现场采集数据的实时传输;

c) 数据层：对信息数据进行存储、分析，并提供数据交换、共享与服务，包括服务器、存储等硬件设施及配套软件;

d) 应用层：依据船闸管养业务需求建立，包括运行监测、健康监测、环境监测、智能巡检、智能分析与预警、保养修理管理、备品备件管理、应急管理在内的八大业务体系，为船闸设施设备保持良好的状态提供保障;

e) 用户层：面向运营和维护的业务流程管理，为用户提供交互界面，包括个人电脑、移动端等多种方式。

7 基础设施

7.1 一般要求

7.1.1 系统基础设施应满足系统功能和性能的要求，宜包括感知层基础设施、传输层基础设施、数据层基础设施、用户层基础设施等。

7.1.2 基础设施的性能指标宜根据实际需求确定，应尽量利用已有基础设施。

7.1.3 系统基础设施应定期进行维护、保养、检修，确保系统正常运行，保障信息安全。

7.2 感知层基础设施

7.2.1 感知层基础设施应按统一标准，采用信息化手段，实施船闸设施设备智慧管养感知终端的全生命周期管理。

7.2.2 感知层基础设施应由信息收集的各类软硬件设备构成，具有身份及状态识别、视频采集、图像采集、声音采集、环境监测、设备运行监测、移动终端采集和信息识别、控制、显示等功能。

7.2.3 感知层基础设施应包括船舶定位设备、船闸运行监测设备、船闸健康监测设备、环境监测设备、智能巡检设备、智能分析与预警设备、保养修理设备、应急管理设备等。

7.2.4 感知层基础设施宜支持包括手持终端等在内的在线管理模式。

7.2.5 感知层基础设施的数据采集频率应通过人工设置，采集精度应满足业务场景使用需求。

7.3 传输层基础设施

7.3.1 传输层基础设施应满足系统部署运行、数据协同共享、数据安全可靠等网络传输需求。

7.3.2 传输层基础设施应包括有线和无线网络设施，应满足感知层获取数据的传递。

7.3.3 传输层基础设施的性能指标应符合 GB/T 28181 的有关规定，满足系统功能和性能的要求。

7.3.4 无线网络信号应覆盖所有信息采集设备装置点，应考虑后期容量需求的增长。

7.3.5 传输层基础设施应形成纵向互通、横向互联的网络体系，可与各级网络环境互通，支撑船闸智慧管养资源的管理、数据汇交和数据共享。网络传输质量应满足以下要求：

a) 网络时延上限值为 400 ms;

b) 时延抖动上限值为 50 ms;

c) 丢包率上限值为 1×10-3;

d) 包误差率上限值为 1×10-4。

7.3.6 采集数据的传输频率应支持按天、小时、分钟、秒设置。

7.4 数据层基础设施

7.4.1 数据层基础设施由数据机房的服务器、存储、网络等硬件设施及配套软件组成，应符合 GB 50174和 GB/T 34982 的有关规定。

7.4.2 数据机房宜按区域统一管理要求配套建设，面积、设备布置、工艺、供配电及环境等要求应符合GB 50174 的有关规定。

7.4.3 服务器及存储可利用已有基础设施，也可采用公有云或政务云，并应满足系统计算、存储资源、传输延时等需求，且预留适当的冗余。

7.4.4 服务器性能需求应结合应用系统架构、用户端配置情况等特征综合确定，主机的每分钟处理任务数应根据业务需求估算。

7.4.5 数据库服务器性能指标宜满足系统未来 5 年业务量发展的冗余要求，数据库服务器的中央处理器性能宜采用在线事务处理基准程序进行估算。

7.4.6 应用服务器性能指标宜满足应用服务器 TPMC 值占数据库服务器 60%的要求，并预留一定的服务器性能余量。

7.4.7 存储设备应具备可扩展性，设计的存储容量应按照系统存储要求的数据量和未来 5 年存储空间，同时按 20%冗余空间进行估算。

7.4.8 数据层基础设施应从船闸设施设备智慧管养数据的采集、传输、存储、处理、交换、销毁等全生命周期各环节出发，按数据主题进行分类、分级，对数据进行规范管理。

7.4.9 网络硬件应满足数据传输需求，同时考虑冗余设计。

7.5 用户层基础设施

7.5.1 用户层基础设施应以信息应用终端的形式体现，可分为固定终端和移动终端两种展现方式，并应按照船闸管养规定设置相应的使用权限。

7.5.2 信息应用终端应构建语音广播系统，提供船闸现场语音报警功能。

7.5.3 信息应用终端应设置固定电子屏并构建信息发布系统，提供船闸设施设备智慧管养信息检索、信息查询、信息推送功能。

8 系统建设

8.1 一般要求

8.1.1 系统建设应符合JTS/T 161-2021中第8 章的相关规定，并应满足船闸设施设备智慧管养实际需求。

8.1.2 系统建设应基于船闸设施设备基础信息数字化，包括设施设备信息、状态监测信息、船闸养护信息、船闸模型信息等。

8.1.3 系统功能应包括运行监测、健康监测、环境监测、智能巡检、智能分析与预警、保养修理管理、备品备件管理、应急管理等。

8.1.4 系统应具有统计分析功能，可综合展示船闸运行监测、健康监测、环境监测、智能巡检、智能分析与预警、保养修理管理、备品备件管理、应急管理等信息。

8.1.5 系统功能应采用松耦合方式构建，具备通用数据接口。

8.1.6 系统数据最低存储时限应不少于 6 个月。对于一些特殊类型的数据，如个人信息、重要数据等，其存储时限应根据实际需求进行延长。

8.2 基础信息数字化

8.2.1 设施设备信息

8.2.1.1 船闸设施设备应按照水工建筑物、闸门、阀门、启闭机、电气设备、附属设施等进行划分。

8.2.1.2 船闸设施设备的分类编码应符合 JTS/T 198-1 、JTS/T 198-2 和 JTS/T 198-3 的规定。

8.2.1.3 船闸设施设备的基础信息内容应包括设计单位、施工单位、监理单位等组织、人员和角色信息，材质、质量状态、质保期等质量信息，设计文件、技术规格书、使用说明书、维护说明书等技术资料，检修和维保单位、时间和状态等运维信息。

8.2.2 状态监测信息

8.2.2.1 状态监测信息应包括运行状态、健康状态、环境状态等监测信息。

8.2.2.2 船闸状态监测的基础信息内容见附录 A 表 A.1。

8.2.3 船闸养护信息

8.2.3.1 船闸养护应包括日常巡检、保养修理、应急管理等。

8.2.3.2 船闸养护的基础信息内容见附录 A 表 A.2。

8.2.4 船闸模型信息

8.2.4.1 船闸模型信息应包含几何信息和非几何信息。

8.2.4.2 几何信息和非几何信息的内容应符合 JTS/T198-1 、JTS/T198-2 和 JTS/T198-3 的规定。

8.3 系统功能

8.3.1 运行监测

8.3.1.1 运行监测应包括船闸运行、启闭机运行、闸门及阀门运行监测及船闸虚拟运行等功能。

8.3.1.2 船闸运行监测功能应使用流程图的方式，实时动态展示船闸上行和下行运行状态。

8.3.1.3 启闭机运行监测功能宜采用卡片式展示方式，实时动态展示启闭机运行状态。

8.3.1.4 闸门和阀门运行监测功能宜采用清单式展示方式，实时动态展示闸门和阀门运行状态。

8.3.1.5 船闸上行的运行状态应包括船舶上行进闸、下闸首闸门关、上闸首阀门开、闸室水位平上游水位、上闸首闸门开、船舶上行出闸、上闸首阀门关。

8.3.1.6 船闸下行的运行状态应包括船舶下行进闸、上闸首闸门关、下闸首阀门开、闸室水位平下游水位、下闸首闸门开、船舶下行出闸、下闸首阀门关。

8.3.1.7 运行监测宜通过 BIM 等三维可视化技术进行实时动态展示，实现船闸虚拟运行。

8.3.1.8 运行监测的实时性要求延迟应不大于 0.5s。

8.3.1.9 运行监测数据应通过支持通用工业通信协议的隔离网闸设备传输。

8.3.2 健康监测

8.3.2.1 健康监测应包括水工建筑物、闸门、阀门、启闭机、电气设备、附属设施等设施设备健康状态监测。

8.3.2.2 健康监测设备应按照设备类型、设备位置等信息进行分类管理。

8.3.2.3 健康监测应具备对健康监测设备的基础信息和监测信息的查询功能。

8.3.2.4 健康监测应具备逐层级展开功能，展开响应时间宜不大于 0.5s。

8.3.2.5 健康监测应具备关键词搜索功能，搜索响应时间宜不大于 0.5s。

8.3.2.6 健康监测应具备按照设备在线状态、异常状态等分类统计功能，并通过颜色、符号等形式直观区别展示。

8.3.2.7 健康监测宜通过 BIM 等三维可视化技术进行实时动态、可视化的形式展示。

8.3.3 环境监测

8.3.3.1 环境监测应包括船闸水文条件监测、气象条件监测以及淤积监测等功能。

8.3.3.2 水文条件监测应包括对船闸重点区域的水深及流速监测。

8.3.3.3 气象条件监测应包括对风及恶劣天气的监测。

8.3.3.4 淤积监测宜包括对船闸引航道、口门区域、闸室内的淤积监测和分析。

8.3.3.5 船闸淤积分析宜包括对淤积位置、淤积厚度、淤积面积及淤积量的分析。

8.3.3.6 淤积分析宜通过三维可视化技术进行可视化展示，具备淤积位置查询和淤积信息展示功能。

8.3.3.7 系统应具备环境监测预警功能，包括对流速、水深、风力、淤积厚度的超限预警功能。

8.3.4 智能巡检

8.3.4.1 智能巡检应包含排班管理、交接班管理、巡检管理、巡检故障维护等功能。

8.3.4.2 排班管理功能应满足以下要求：

a)具有白班、中班、夜班标识;

b)通过日、周历卡片或日、周历表格等形式进行管理;

c)具备自动排班功能，可根据船闸管养特点，确定重点巡检部位，自动安排巡检计划。

8.3.4.3 交接班管理功能应满足以下要求：

a)具备交接班管养数据共享功能;

b)具备交班后才能接班的锁定功能。

8.3.4.4 巡检管理功能应满足以下要求：

a)具备设置巡检次数的功能，可根据巡检管理规定进行动态设置;

b)具备巡检路径自动规划功能，可根据船闸管养实际需求，自动规划巡检路径，指导巡检人员巡检;

c)通过日、周历卡片及统计表格的形式管理巡检记录;

d)具备人员定位、巡检轨迹实时跟踪和回放等功能。

8.3.4.5 巡检故障维护功能应满足以下要求：

a)及时响应并推送至相关责任人进行保养修理或应急处理;

b)与管养对象进行关联，实现管养对象与巡检故障维护的数据贯通;

c)基于 BIM 等三维数字化技术，实现精细化、可视化巡检故障维护;

d)与备品备件管理实现智能联动，联动核查仓库备品备件信息和领用备品备件。

8.3.4.6 智能巡检功能应满足以下要求：

a)具备统计故障数、故障部位的功能，为确定重点巡检部位提供决策支持;

b)具备预设巡检路线、统计巡检人员未完成巡检数、巡检部位漏检等功能，为巡检人员管理提供决策支持。

8.3.5 智能分析与预警

8.3.5.1 智能分析功能应满足下列要求：

a)根据运行监测、健康监测、环境监测和智能巡检数据自动进行;

b)结合船闸特点，运用AI 算法、知识图谱等成熟先进的技术进行智能分析;

c)具备船舶越界识别、闸门未紧闭识别、淤积趋势等智能分析的功能;

d)具备计算船闸关键指标的功能，自动计算船闸故障碍航率、主要设备完好率等指标;

e)具备基于保养修理等养护信息和使用现状信息，智能分析设施设备零部件健康状态的功能。

8.3.5.2 智能预警功能应满足下列要求：

a)具备自动化预警功能，根据危险大小、紧急程度等划分预警层级，自动发起预警;

b)具备在线掌握应急资源和动态调度的能力;

c)根据各类预警类型，按等级制定完整流程指令，在相应条件下自动触发，完成应急资源的及时、科学、高效的调配;

d)通过 BIM 等三维可视化技术进行可视化展示，并与保养修理管理和应急管理功能联动。

8.3.6 保养修理管理

8.3.6.1 保养修理管理应包含月度保养、季度保养、专项修理等功能。

8.3.6.2 保养修理管理的周期，应根据船闸管养实际需求制定，并应满足 JTS 320-2 的相关规定。

8.3.6.3 保养修理管理应实现保养修理记录的数字化，包括保养修理时间、保养修理负责人、保养修理内容、保养修理费用、保养修理效果等信息的数字化。

8.3.6.4 保养修理管理应与管养对象进行关联，实现管养对象与保养修理管理的数据贯通。

8.3.6.5 保养修理管理宜基于三维数字化技术，实现精细化、可视化保养修理。

8.3.6.6 保养修理管理应与智能巡检、智能分析与预警功能实现联动。

8.3.6.7 保养修理管理应与备品备件管理实现智能联动，联动核查仓库备品备件信息和领用备品备件。

8.3.6.8 保养修理管理应结合保养修理历史记录的统计分析，实现保养修理工作的智能提醒。

8.3.7 备品备件管理

8.3.7.1 备品备件管理应包含备品备件基础信息管理、入库管理、领用管理、盘存管理、库存统计与预警等功能。

8.3.7.2 备品备件的规格型号、性能参数、制造商信息、库存数量、更换周期、供应商信息等基础信息，应支持分层级管理，可参考“大类-小类-名称-品牌规格型号-参数”的层级划分，其中参数为最小库存单元。

8.3.7.3 入库管理应登记入库备品备件的规格型号、数量、费用、日期等信息，并应进行验收。

8.3.7.4 领用管理应满足下列要求：

a)具备登记领用设备名称、领用人员、数量、领用日期等信息审批功能;

b)支持先申请后领用和先领用后补申请两种模式，以适应管养实际需要;

c)与巡检故障维护、保养修理管理功能实现联动。

8.3.7.5 盘存管理应登记因自然损坏、丢失等导致的库存减少数量、盘存日期、盘存人员等信息，并进行审批。

8.3.7.6 库存统计与预警应满足下列要求：

a)具备设定预警值和自动预警提醒功能;

b)具备入库记录、领用记录、盘存记录等查询功能;

c)与管养对象进行关联，实现管养对象与库存现状的数据贯通。

8.3.8 应急管理

8.3.8.1 应急管理应包含应急预案管理、应急响应、应急归档管理等功能。

8.3.8.2 应急管理功能可根据智能分析与预警功能自动化触发，也可人工发起。

8.3.8.3 应急预案应进行数字化分解落实，为应急管理提供智能化技术支撑。

8.3.8.4 应急管理宜基于三维数字模型场景、应急指挥中心、应急电话、应急广播等进行应急指挥。

8.3.8.5 应急管理应按照最低存储时限自动归档应急响应事件，并支持按照事件类型、时间等选项对应急事件进行检索。

9 数据接口

9.1 数据接口应包括数据采集接口、系统级联接口、系统内部接口、系统外部接口和数据共享接口等，并应符合 JT/T 1418 的相关规定。

9.2 数据接口应支持包括 JSON 、XML、文本等数据交换格式。

9.3 数据接口应支持跨语言、操作系统调用。

9.4 数据接口应公开发布，实现各系统间数据共享。

10 系统安全

10.1 系统应符合 GB/T 25070 安全设计规定，并应按照 GB/T 22239 的要求进行安全建设和监督管理。

10.2 系统安全应包括信息安全、网络安全和设备安全。

10.3 信息安全应覆盖系统数据、计算机硬件和软件等保护对象。

10.4 网络安全应按照国标进行网络安全评估，且不低于 GB/T 22239 二级安全保护要求。

10.5 设备安全应包括数据安全、安全管理和安全运行机制，并应满足下列要求：

a) 控制机房内用于动力、照明的供电线路与计算机系统的供电线路分开;

b) 控制机房内不同电压的供电系统安装互不兼容的插座;

c) 配备温度、湿度自动记录仪及预警设备。

10.6 系统密码使用和管理应符合GM/Y 5001 的相关规定，并应同步建设、同步运行、定期评估。

11 运行维护

11.1 系统的运行维护应制定相应的管理制度，建立相关的保障机制，为系统的正常运行提供保障。

11.2 系统的运行维护应符合 GB/T 28827.2 的有关规定。

11.3 运行维护人员应对系统的基础设施和系统功能进行维护，主要包括下列内容：

a) 定期对基础设施进行清洁，对基础设施运行状态进行检查，对网络线路进行检查与测试;

b) 检查各子系统及各系统之间的配套联动工作及接口工作;

c) 编写运维定期巡检计划，进行预防性维护，按照运维巡检计划填写日常运维记录;

d) 编写故障响应、应急处理流程及方案，做到故障及时发现、及时报告、及时解决、及时存档、及时分析。

11.4 系统运行维护人员应具备相应的专业技能，并进行定期技术培训。

11.5 系统应具备数据备份和数据恢复功能。

11.6 系统运行维护人员完成系统维护后，应完成维护报告，并完成文件归档。

附 录 A (资料性)信息表

表A.1给出了船闸状态监测信息，表A.2给出了船闸养护信息。

表 A.1 船闸状态监测信息表

表 A.2 船闸养护信息表