交通大數(shù)據(jù)技術及應用第七章

交通大數(shù)據(jù)技術及應用（第七章課

港口應用）2024年3月15日0201港口業(yè)務及數(shù)據(jù)港口主要系統(tǒng)及發(fā)展方向03港口作業(yè)調(diào)度04集卡到港預約港口是水路運輸?shù)暮诵沫h(huán)節(jié)，水路運輸?shù)臉I(yè)務主要圍繞港口進行，是水運客流、物流的核心集散地，是船舶?？俊⒕S修、服務的集中地。港口業(yè)務及數(shù)據(jù)01港口主要業(yè)務根據(jù)《中華人民共和國港口法》規(guī)定，港口業(yè)務包括了港口規(guī)劃、建設、維護、經(jīng)營、管理及其相關活動。港口規(guī)劃由縣級及以上政府部門執(zhí)行并公布?？h級以上有關人民政府應當保證必要的資金投入，用于港口公用的航道、防波堤、錨地等基礎設施的建設和維護。港口經(jīng)營主體由企業(yè)承擔，相關企業(yè)應取得港口經(jīng)營許可，并依法辦理工商登記。港口經(jīng)營包括碼頭和其他港口設施的經(jīng)營，港口旅客運輸服務經(jīng)營，在港區(qū)內(nèi)從事貨物的裝卸、駁運、倉儲的經(jīng)營和港口拖輪經(jīng)營等。港口經(jīng)營企業(yè)必須依法，加強安全生產(chǎn)管理，建立健全安全生產(chǎn)責任制等規(guī)章制度，完善安全生產(chǎn)條件，采取保障安全生產(chǎn)的有效措施，確保安全生產(chǎn)。政府相關部門應當依法對港口安全生產(chǎn)情況實施監(jiān)督檢查和執(zhí)法。數(shù)字交通體系圈港口主要數(shù)據(jù)根據(jù)港口業(yè)務產(chǎn)生對應的業(yè)務數(shù)據(jù)。碼頭和其他設施可以分設施基礎數(shù)據(jù)、設備數(shù)據(jù)、設施養(yǎng)護數(shù)據(jù)、設施設備維修數(shù)據(jù)、資產(chǎn)登記及折舊數(shù)據(jù)、輔助地圖數(shù)據(jù)、BIM數(shù)據(jù)等。港口旅客運輸服務數(shù)據(jù)包括了，客運航班數(shù)據(jù)、售票計劃數(shù)據(jù)、售票預訂數(shù)據(jù)、檢票上船數(shù)據(jù)、客船基本信息數(shù)據(jù)、從業(yè)人員基本信息數(shù)據(jù)、配套服務營業(yè)數(shù)據(jù)、應急管理數(shù)據(jù)、配套物資數(shù)據(jù)、物資采購數(shù)據(jù)、人員工資數(shù)據(jù)等。港口貨運服務數(shù)據(jù)包括了貨車預約到港數(shù)據(jù)、裝卸作業(yè)調(diào)度數(shù)據(jù)、碼頭堆場貨物數(shù)據(jù)、船舶基本信息數(shù)據(jù)、船舶靠岸數(shù)據(jù)、船舶裝卸計劃數(shù)據(jù)、設備調(diào)配計劃數(shù)據(jù)、AIS數(shù)據(jù)、貨車進閘數(shù)據(jù)、貨物報關數(shù)據(jù)、貨物檢驗數(shù)據(jù)、貨物倉儲數(shù)據(jù)、集裝箱提箱數(shù)據(jù)、散貨數(shù)據(jù)、引航作業(yè)數(shù)據(jù)等。圖7.3為HiFleet平臺提供的可以公開訪問的AIS數(shù)據(jù)服務界面，上面密密麻麻的點就是一條條正在海上航行的輪船。數(shù)字交通體系圈港口主要系統(tǒng)及發(fā)展方向02“公路

國內(nèi)在港口信息化管理研究和使用上與國外幾乎同步，招商局集團有限公司在1993為香港集裝箱碼頭設計了“集裝箱動態(tài)跟蹤系統(tǒng)（ContainerDynamicTrackingSystem，CDTS）”、“堆場集裝箱管理系統(tǒng)（DepotContainerManagermentSystem，DCMS）”持續(xù)提升了集裝箱碼頭的作業(yè)管理效率[102]。上海在上世紀90年代末的時候，引入并應用集裝箱實時管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)的使用大大提高了港口工作效率。經(jīng)過30多年的發(fā)展，以信息化為特征的港口現(xiàn)代化管理有了長足的進步，目前國內(nèi)港口主要業(yè)務信息化系統(tǒng)歸納如下。國內(nèi)港口主要業(yè)務信息化系統(tǒng)港口大數(shù)據(jù)中心平臺單擊此處添加文本具體內(nèi)容港口客運服務系統(tǒng)單擊此處添加文本具體內(nèi)容船舶自動識別系統(tǒng)單擊此處添加文本具體內(nèi)容港口作業(yè)管理系統(tǒng)單擊此處添加文本具體內(nèi)容港口物流系統(tǒng)單擊此處添加文本具體內(nèi)容港口自動化管理系統(tǒng)單擊此處添加文本具體內(nèi)容港口作業(yè)調(diào)度03港口作業(yè)調(diào)度需求分析港口特別是大型海港最重要的業(yè)務之一是集裝箱作業(yè)調(diào)度，調(diào)度核心對象為裝卸機力的合理安排，裝卸機力包括了岸橋、場橋、輪式吊車等，其作業(yè)調(diào)度類型分5類，如下圖所示0201050403集裝箱作業(yè)調(diào)度類型其他機力調(diào)度內(nèi)堆場移箱、翻箱機力調(diào)度內(nèi)堆場-外堆場調(diào)度到港集卡-裝卸機力調(diào)度靠岸船舶-裝卸機力調(diào)度研究進展港口集裝箱調(diào)度作業(yè)研究可以分碼頭裝卸機械設備資源分配、集裝箱船舶進出港調(diào)度、集卡到港排隊調(diào)度、堆場集裝箱堆放策略、作業(yè)工具智能化等。上述研究主要集中于碼頭內(nèi)部調(diào)度作業(yè)的研究，而缺少對碼頭外面的集卡調(diào)度的系統(tǒng)研究和應用實踐。而碼頭外面的集卡到港規(guī)律，會嚴重影響港口作業(yè)調(diào)度計劃和效率。

碼頭外部主要影響因素分析對于港口作業(yè)調(diào)度效率的研究，在真實的港口集裝箱作業(yè)環(huán)境下，除了碼頭內(nèi)部各種影響因素外，還需要考慮碼頭外面的因素，圖為碼頭外部主要影響因素分析圖?；谠凭彌_區(qū)設計思路利用集卡自帶的衛(wèi)星定位系統(tǒng)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，可以準確預知即將到港口的集卡數(shù)量，為港口裝卸機械機力做提早預分配；利用集卡駕駛?cè)祟A約到港數(shù)據(jù)，為碼頭堆場計劃提供調(diào)度依據(jù)；在集卡進入碼頭閘口后，引導集卡到指定碼頭堆場作業(yè)區(qū)進行作業(yè)安排；利用集卡到港及作業(yè)歷史大數(shù)據(jù)，做深度學習算法預測，為裝卸機械保養(yǎng)、調(diào)度，預約調(diào)度計劃調(diào)整做參考依據(jù)。利用碼頭作業(yè)數(shù)據(jù)，對碼頭不同作業(yè)場地進行監(jiān)控，在頁面實時顯示出各個場地當前的作業(yè)車輛數(shù)。利用Flink、MongoDB、Kafka等大數(shù)據(jù)技術結(jié)合GIS、云計算技術等，實現(xiàn)在線實時虛擬化電子緩沖區(qū)集卡到港預測。并要求做到15分鐘、30分鐘、60分鐘分級實時預測。三級云緩沖區(qū)模型及實現(xiàn)在地圖上劃定合理的三級“云緩沖區(qū)”，展示基于云緩沖的電子圍欄區(qū)、臨港擁堵區(qū)、碼頭緩沖區(qū)擁堵情況。進一步優(yōu)化壓縮緩沖區(qū)到碼頭堆場的調(diào)度時間。優(yōu)化貨車預測到港數(shù)據(jù)與碼頭作業(yè)設備從2小時一調(diào)度安排，改為近實時調(diào)度安排。利用歷史數(shù)據(jù)和實時數(shù)據(jù)建立動態(tài)電子圍欄，實現(xiàn)集疏港卡車的精確識別和數(shù)量的動態(tài)統(tǒng)計；實現(xiàn)進入圍欄區(qū)車輛信息動態(tài)統(tǒng)計、進入臨港擁堵區(qū)車輛信息服務提醒。動態(tài)生成以天津港為中心的15分鐘、30分鐘、60分鐘三級圍欄邊界并可以由調(diào)度員對電子圍欄進行參數(shù)設置。云緩沖區(qū)調(diào)度模型及實現(xiàn)在集卡實時采集的衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)的基礎上結(jié)合港口裝卸機械調(diào)度作業(yè)數(shù)據(jù)、進出港閘口記錄數(shù)據(jù)、及三級電子圍欄集卡預測到港數(shù)據(jù)，通過大數(shù)據(jù)技術實時計算，就可以精準地得到作業(yè)區(qū)場地監(jiān)控、調(diào)度模型。集卡到港預約04集卡到港預約需求分析港口運輸規(guī)模達到一定程度后，集裝箱調(diào)度作業(yè)工作會變得日趨復雜，碼頭內(nèi)因素和碼頭外因素的聯(lián)合干擾，經(jīng)常性的會導致集卡到港擁堵、裝卸機械使用效率不均衡不高、尾氣集中排放等問題。在集卡無序到港的情況下，給港口作業(yè)帶來了很大壓力，于是一些國際大港，如加拿大的溫哥華港、美國的長灘港洛杉磯港、國內(nèi)的天津港、寧波港等，提出了集卡提早到港預約方法，希望通過集卡與港口提早約定到港時間段，來有序引導集卡到港行為，改善港口作業(yè)狀況研究進展2011年，我國天津東方海陸集裝箱碼頭開始實施預約集港機制。同樣的，天津東方海陸集裝箱碼頭由于港口吞吐量的提高，發(fā)現(xiàn)碼頭器械工作效率不高，集裝箱到港過多時器械又難以滿足裝卸需求，在集卡大量到達港口時產(chǎn)生了集卡到港的高峰時段，碼頭嚴重擁堵；在集卡到港的低谷時段器械空閑，人在崗卻無事可做，造成了人力和物力的浪費。因此，碼頭開始采用預約集港的模式對送箱集卡進行預約，碼頭根據(jù)預約情況提前對人力和物力進行妥善安排，自實施以后，效果顯著，大大減小了集卡在碼頭的平均排隊等待時間，解決了港口擁堵的問題。研基于大數(shù)據(jù)預約模型設計方法預約業(yè)務部分，提供了集卡去碼頭提空箱、提重箱的預約要求，提供了集卡送空箱、重箱去碼頭卸載預約要求；當集卡在預約履約過程發(fā)生車輛故障、道路封路、駕駛?cè)藗€人原因等問題時，允許臨時在線申請預約時間變更；當碼頭發(fā)生大霧臺風等惡劣天氣、船舶靠岸計劃調(diào)整、公路封路等情況時，允許臨時調(diào)整預約計劃，并能及時通知預約集卡駕駛?cè)?；當集卡沒有任何原因做出失約行為后，必須要有響應的約束機制，這里可以是港口集卡的履約信用評價，對于守信的集卡予以調(diào)度排隊等優(yōu)惠措施，對應經(jīng)常失約的予以排隊等懲罰措施。考慮集卡到港存在提早到的問題，友好的到港預約系統(tǒng)可以提供港口周圍的臨時停車、住宿、車輛維修等配套服務信息，提升平臺對集卡駕駛?cè)耸褂玫奈?。提空箱預約提重箱預約集港重箱預約集港空箱預約預約時間變更預約信息服務碼頭預約計劃算法碼頭預約機力配置算法集卡履約信用評價算法預約信用評價預約配套服務集卡配套服務算法大數(shù)據(jù)中心集卡履約實時跟蹤算法預約信息服務算法船舶靠岸計劃數(shù)據(jù)預約船舶作業(yè)算法......集卡實時運輸數(shù)據(jù)碼頭機力計劃數(shù)據(jù)集卡預約數(shù)據(jù)預約計劃分配數(shù)據(jù)船舶、碼頭、道路、氣象等異常數(shù)據(jù)集卡臨時出行變化數(shù)據(jù)集卡維修服務數(shù)據(jù)停車場停車服務數(shù)據(jù)預約大數(shù)據(jù)支撐......集卡預約報備數(shù)據(jù)地理信息數(shù)據(jù)集卡履約信用數(shù)據(jù)預約業(yè)務預約算法交通大數(shù)據(jù)（TrafficBigData）是指在交通運輸行業(yè)產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)集。交通行業(yè)是天然的大數(shù)據(jù)應用行業(yè)。交通大數(shù)據(jù)定義交通大數(shù)據(jù)的標志性產(chǎn)物是建立交通大數(shù)據(jù)中心或平臺，要求其具備PB級數(shù)據(jù)存儲及使用能力，建立了數(shù)據(jù)采集、傳輸、存儲、共享、分析、應用于一體的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)交通大數(shù)據(jù)標志性產(chǎn)物國內(nèi)最早的交通大數(shù)據(jù)中心2011年北京交通運輸委員會建立了國內(nèi)