內(nèi)河航運(yùn)系統(tǒng)體系框架設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題研究.pdf

1、內(nèi)河航運(yùn)在社會經(jīng)濟(jì)和綜合運(yùn)輸體系中占有重要的地位和作用,但與其他運(yùn)輸方式發(fā)展相比,我國內(nèi)河航運(yùn)發(fā)展滯后。作為一種占地少、污染小、能耗小、運(yùn)量大的運(yùn)輸方式,內(nèi)河航運(yùn)的優(yōu)勢符合可持續(xù)發(fā)展對運(yùn)輸業(yè)的要求。 隨著公路和鐵路建設(shè)的快速發(fā)展和綜合運(yùn)輸體系的不斷完善,內(nèi)河航運(yùn)受到來自其它運(yùn)輸方式特別是公路和鐵路的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。內(nèi)河航運(yùn)業(yè)整體的效益和效率較低,內(nèi)河航運(yùn)的資源和優(yōu)勢沒有得到充分的開發(fā)和利用,在綜合運(yùn)輸體系中的市場競爭力下降,增長速度受

2、到限制,內(nèi)河貨運(yùn)量在全社會總貨運(yùn)量和周轉(zhuǎn)量中的份額略有下降,整個行業(yè)的發(fā)展呈現(xiàn)出比較低迷的態(tài)勢。 與國外內(nèi)河航運(yùn)發(fā)達(dá)國家相比,我國內(nèi)河航運(yùn)的基礎(chǔ)設(shè)施狀況以及勞動生產(chǎn)率都存在很大差距,內(nèi)河航運(yùn)業(yè)處于一種較低的發(fā)展水平。而發(fā)達(dá)國家的經(jīng)驗(yàn)表明,內(nèi)河航運(yùn)有著其他運(yùn)輸方式不可替代的潛在優(yōu)勢,即使社會經(jīng)濟(jì)高度發(fā)達(dá)后仍在綜合運(yùn)輸體系中占有一席之地,應(yīng)該提倡宜水則水、宜陸則陸,各種運(yùn)輸方式協(xié)調(diào)發(fā)展。 為了既不產(chǎn)生運(yùn)輸方式之間的重復(fù)建設(shè),

3、又有適當(dāng)?shù)氖袌龈偁?研究內(nèi)河航運(yùn)系統(tǒng)就顯得非常重要,而發(fā)展內(nèi)河航運(yùn)系統(tǒng)最緊迫、最核心的工作就是制定體系框架。因此,對內(nèi)河航運(yùn)系統(tǒng)進(jìn)行研究,分析和研究內(nèi)河航運(yùn)系統(tǒng)體系框架設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題,是當(dāng)前迫切需要解決的問題。 本文在本人主持的《內(nèi)河航運(yùn)系統(tǒng)體系框架設(shè)計(jì)研究》課題的基礎(chǔ)上,首次提出并定義了基于智能化的內(nèi)河航運(yùn)系統(tǒng),對內(nèi)河航運(yùn)體系框架設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了初步探索和研究。運(yùn)用系統(tǒng)工程的結(jié)構(gòu)模型法對基于智能化的內(nèi)河航運(yùn)系統(tǒng)體系框架進(jìn)行了深入

4、的研究,設(shè)計(jì)出基于智能化的內(nèi)河航運(yùn)系統(tǒng)體系框架的結(jié)構(gòu)模型。并根據(jù)系統(tǒng)邏輯功能要求和邏輯結(jié)構(gòu)與物理結(jié)構(gòu)的模糊關(guān)系,采用優(yōu)化方法確定基于智能化的內(nèi)河航運(yùn)系統(tǒng)體系框架的物理結(jié)構(gòu)和具體實(shí)現(xiàn)方案,即系統(tǒng)功能如何在物理子系統(tǒng)及設(shè)備上進(jìn)行配置,實(shí)現(xiàn)邏輯結(jié)構(gòu)到物理結(jié)構(gòu)的優(yōu)化映射。在此基礎(chǔ)上,對內(nèi)河航運(yùn)系統(tǒng)體系框架物理結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法和應(yīng)用進(jìn)行了研究,并分析基于智能化的內(nèi)河航運(yùn)系統(tǒng)體系框架集成體系。集成體系可以使各種應(yīng)用系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合在一起,讓它們充分發(fā)揮

5、各自的作用,給航運(yùn)管理者提供全面完整的集成平臺。本文在考慮內(nèi)河航運(yùn)智能化的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)進(jìn)行基于GIS的綜合監(jiān)控系統(tǒng)軟件的研究和開發(fā),它使用軟件工具對計(jì)算機(jī)及軟件的各種資源進(jìn)行配置,達(dá)到使計(jì)算機(jī)或軟件按照預(yù)先設(shè)置,自動執(zhí)行特定任務(wù),滿足內(nèi)河航運(yùn)管理目的。論文的主要研究工作和創(chuàng)新點(diǎn)為： (1)首次提出和研究基于智能化的內(nèi)河航運(yùn)系統(tǒng)(Shipping IntelligentTransportation System,SITS)體系框架

6、,SITS體系框架把紛繁復(fù)雜的內(nèi)河航運(yùn)系統(tǒng)按照一定方式分解為邏輯關(guān)系明確、物理上互連互通、且較易操作的若干子系統(tǒng),并使其服務(wù)功能規(guī)范化、邏輯結(jié)構(gòu)條理化、物理結(jié)構(gòu)明確化,從而為各個應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、實(shí)施、管理提供依據(jù)。 (2)根據(jù)內(nèi)河航運(yùn)的實(shí)際需求,運(yùn)用系統(tǒng)工程的結(jié)構(gòu)模型法對SITS體系框架進(jìn)行了深入的研究,設(shè)計(jì)出SITS體系框架的結(jié)構(gòu)模型。同時將局限于數(shù)據(jù)流程圖和定性分析的SITS體系框架設(shè)計(jì)方法發(fā)展為形式化、定量的分析方法,同時

7、也是對結(jié)構(gòu)模型方法的進(jìn)一步擴(kuò)展。 (3)提出基于模糊聚類的功能單元聚合方法,實(shí)現(xiàn)了SITS體系框架邏輯結(jié)構(gòu)的分解。SITS體系框架中包括了大量基本過程,關(guān)系復(fù)雜,當(dāng)系統(tǒng)逐漸擴(kuò)大到一定規(guī)模,可能超過人的理解能力,這時需要有一種能自動歸納邏輯組織和結(jié)構(gòu)的方法。本文提出的方法在不同粒度下,將強(qiáng)關(guān)聯(lián)過程聚合為一類,將系統(tǒng)分解為若干數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)程度高、耦合關(guān)系低的易于處理的功能單元,為邏輯結(jié)構(gòu)到物理結(jié)構(gòu)層次化優(yōu)化映射提供了方法支撐,有效降低了

8、系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜度。對系統(tǒng)聚類的準(zhǔn)則和方法進(jìn)行了討論。以內(nèi)河航道導(dǎo)航系統(tǒng)DFD圖為例,實(shí)現(xiàn)了大系統(tǒng)分解,驗(yàn)證了方法有效性。 (4)根據(jù)SITS體系框架邏輯結(jié)構(gòu)與物理結(jié)構(gòu)之間的模糊映射關(guān)系,以及邏輯結(jié)構(gòu)到物理結(jié)構(gòu)層次化優(yōu)化映射的設(shè)計(jì)思想和方法,本文提出方案的評價與擇優(yōu)是體系框架設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題之一,首次將LOGIT模型引入到體系框架的設(shè)計(jì)問題中,選擇SITS運(yùn)營管理子系統(tǒng)之內(nèi)河船舶營運(yùn)組織方案的決策問題進(jìn)行實(shí)例分析,構(gòu)建船舶營運(yùn)組織方案

9、的LOGIT決策模型,由LOGIT策模型得到的船舶營運(yùn)組織方案的選擇比例與調(diào)查統(tǒng)計(jì)的結(jié)果十分吻合,驗(yàn)證了船舶營運(yùn)組織方案決策模型的有效性,說明利用該模型決策船舶營運(yùn)組織方案較符合實(shí)際。 (5)提出SITS體系框架的集成體系概念,研究了SITS體系框架集成體系的總體結(jié)構(gòu),在考慮內(nèi)河航運(yùn)智能化的基礎(chǔ)上,集成體系分為六大部分：集成管理員、集成數(shù)據(jù)庫、基于GIS的綜合監(jiān)控系統(tǒng)、應(yīng)用軟件系統(tǒng)、設(shè)備接入代理和其它系統(tǒng)接入代理等。并重點(diǎn)研究基