大連港港口設(shè)施數(shù)字化管理平臺建設(shè)與應(yīng)用研究

劉 偉

（大連港集團有限公司，大連116600）

大連港港口設(shè)施數(shù)字化管理平臺建設(shè)與應(yīng)用研究

劉 偉

（大連港集團有限公司，大連116600）

港口設(shè)施是港口發(fā)展中最重要的基礎(chǔ)性戰(zhàn)略資源，為港口正常經(jīng)營、安全生產(chǎn)、科學(xué)發(fā)展提供著重要保障。文章闡述了大連港港口設(shè)施數(shù)字化管理平臺的建設(shè)目標(biāo)和“一個平臺、八個系統(tǒng)”總體架構(gòu)，并從信息技術(shù)和設(shè)施維護專業(yè)兩個層面介紹了平臺的數(shù)據(jù)庫和功能模塊設(shè)計。通過對大連港港口設(shè)施管理工作中的業(yè)務(wù)流程梳理和系統(tǒng)開發(fā)，實現(xiàn)了設(shè)施管理的數(shù)字化和信息化。

港口設(shè)施；數(shù)字化；綜合管理；大連港

港口設(shè)施是港口發(fā)展中最重要的基礎(chǔ)性戰(zhàn)略資源，為港口正常經(jīng)營、安全生產(chǎn)、科學(xué)發(fā)展提供著重要保障。交通運輸部于2012年12月印發(fā)了《港口設(shè)施維護管理規(guī)定（試行）》（以下簡稱《管理規(guī)定》），提出港口設(shè)施維護管理應(yīng)貫徹“安全至上、預(yù)防為主和防治結(jié)合”的工作方針，要求各級港口管理部門應(yīng)加強港口設(shè)施信息管理，建立健全港口設(shè)施維護技術(shù)檔案，應(yīng)用信息化技術(shù)促進港口設(shè)施管理效率［1-7］。2016年全國交通會議中指出全面推進“互聯(lián)網(wǎng)+交通運輸”，加快云計算、大數(shù)據(jù)等現(xiàn)代信息技術(shù)的集成創(chuàng)新與應(yīng)用。

大連港地處東北亞經(jīng)濟圈中心，港闊水深，不淤不凍，是中國北方面向太平洋、走向世界的海上門戶。大連港擁有集裝箱、原油、成品油、散礦、糧食、煤炭、滾裝等現(xiàn)代化專業(yè)泊位80多個，萬噸級以上泊位50多個；擁有大港區(qū)航道、甘井子航道、新港原油碼頭航道、大窯灣航道、大連灣碼頭航道，水深在-9～-17.5 m，大部分為天然航道，吃水在10 m左右的船舶可隨時進出，全港共有防波堤9座，總長7 000 m。大連港所擁有的基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)和規(guī)模都處于全國前列，隨著大連港經(jīng)濟的快速發(fā)展和貨物吞吐量的持續(xù)增長，對港口設(shè)施使用提出了越來越高的要求。

對這些港口基礎(chǔ)設(shè)施進行規(guī)范、科學(xué)、有序的管理，是保障大連港安全生產(chǎn)和運營的前提。按照“科學(xué)管理、合理使用、定期檢測、適時維修”的原則，掌握港口設(shè)施運行信息，及時獲得設(shè)施技術(shù)狀態(tài)，定期進行檢測，確保港口設(shè)施的健康運行，對保障大連港港口生產(chǎn)的安全運營具有重大意義。因此，建設(shè)大連港港口設(shè)施數(shù)字化管理平臺是轉(zhuǎn)變港口發(fā)展方式、打造核心競爭力的需要；是貫徹執(zhí)行管理規(guī)定和落實交通工作會議精神的重要切入點；是落實打造幸福、創(chuàng)新、生態(tài)、高效、智慧“五型”港口的要求。

在港口設(shè)施管理的信息化發(fā)展的程度上，各個港口之間存在較大的不平衡。有些港口建立了設(shè)施技術(shù)臺賬，開發(fā)建設(shè)了港口設(shè)施動態(tài)管理信息系統(tǒng)；有些港口至今仍采用紙質(zhì)賬簿或Excel電子表格進程設(shè)施臺賬管理；有些港口甚至從未建立設(shè)施臺賬［5］。大連港港口設(shè)施數(shù)字化管理平臺是在嚴(yán)格遵循交通運輸部《管理規(guī)定》基礎(chǔ)上設(shè)計開發(fā)建設(shè)的，具有以下特點：

（1）平臺是交通運輸部《管理規(guī)定》頒布實施后，全國較早建設(shè)的專業(yè)性較強、功能較為全面、符合規(guī)范的企業(yè)級港口設(shè)施維護管理信息綜合平臺。

（2）平臺實現(xiàn)了全港設(shè)施的精細化管理，重點掌握碼頭泊位、防波堤護岸、港池、進出港航道、錨地、港區(qū)道路、橋梁、隧道、港區(qū)鐵路、堆場、倉庫、儲罐、散糧筒倉、運輸管道、排水管線、供水管線、建構(gòu)筑物、檔土墻護坡、電子通訊管線等19類設(shè)施的維護管理資料，建立了設(shè)施管理臺賬。實現(xiàn)了檢測評估管理、維護維修管理、損壞報廢管理、智能提醒管理、決策支持管理、地理信息管理等。

（3）平臺將設(shè)施技術(shù)臺賬與設(shè)施地理信息進行無縫關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)了臺賬與地圖的雙向交互功能，并接入了港區(qū)視頻監(jiān)控和環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)，在系統(tǒng)中可調(diào)取攝像頭監(jiān)控信號和潮位水文氣象信息，真正實現(xiàn)了港口現(xiàn)場可視化圖像監(jiān)視。在用戶體驗、數(shù)據(jù)可視化方面實現(xiàn)了創(chuàng)新。

圖1 系統(tǒng)總體架構(gòu)圖Fig.1System architecture

1 平臺總體架構(gòu)

結(jié)合對系統(tǒng)的整體分析，在系統(tǒng)設(shè)計中，采用多層體系結(jié)構(gòu)。大連港港口設(shè)施數(shù)字化管理平臺從層次結(jié)構(gòu)上分為技術(shù)層、數(shù)據(jù)層、服務(wù)層和應(yīng)用層，平臺總體架構(gòu)如圖1所示。

（1）技術(shù)層。技術(shù)層是大連港港口設(shè)施數(shù)字化管理平臺的理論基石，關(guān)鍵技術(shù)包括數(shù)據(jù)庫技術(shù)、地理信息技術(shù)、系統(tǒng)集成技術(shù)、SOA技術(shù)等。

（2）數(shù)據(jù)層。數(shù)據(jù)層是平臺的信息集散和傳輸中心，主要由數(shù)據(jù)中心和寬帶網(wǎng)絡(luò)組成。數(shù)據(jù)中心建設(shè)本質(zhì)上就是數(shù)據(jù)庫的建設(shè)。系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫劃分為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、應(yīng)用數(shù)據(jù)庫、視頻數(shù)據(jù)庫。網(wǎng)絡(luò)建設(shè)就是網(wǎng)絡(luò)工程的建設(shè)，在既有的內(nèi)部通訊系統(tǒng)和外部通訊系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，采用防火墻、入侵檢測系統(tǒng)和病毒防治系統(tǒng)等保證信息傳輸安全。

（3）服務(wù)層。服務(wù)層相當(dāng)于中間類的作用，中間的工廠類提供了另一個通用的接口讓調(diào)用者可以使用接口，無需關(guān)注架構(gòu)或底層發(fā)生怎樣的變化，通過與數(shù)據(jù)層的銜接，提供出相應(yīng)的服務(wù)，將數(shù)據(jù)層以服務(wù)的形式對外開放。

（4）應(yīng)用層。應(yīng)用層是平臺的核心部分，大連港港口設(shè)施數(shù)字化管理平臺建設(shè)的目的就是為了應(yīng)用。運用技術(shù)層的技術(shù)方法，利用服務(wù)層提供的各種接口信息，為大連港設(shè)施管理的各項工作提供查詢、統(tǒng)計、分析的結(jié)果，為設(shè)施數(shù)字化管理提供申報、管理的平臺，為集團領(lǐng)導(dǎo)的決策提供智能支持。

大連港港口設(shè)施數(shù)字化管理平臺能夠具備數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、標(biāo)準(zhǔn)化、整合化、開放化和智能化等6個方面的特性。在整個系統(tǒng)框架中，政策法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和安全保障、組織機構(gòu)這四大部分貫穿于系統(tǒng)構(gòu)架的始終，起著支持和指導(dǎo)的作用。

2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

根據(jù)各項應(yīng)用所需數(shù)據(jù)資源的屬性和使用要求，并按照相關(guān)技術(shù)要求，確定本平臺將建設(shè)三大類數(shù)據(jù)庫［3］。數(shù)據(jù)庫總體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

（1）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫。包括港區(qū)基本信息、港口企業(yè)基本信息、港口設(shè)施基本信息、水運工程設(shè)計單位信息、水運工程施工單位信息、水運工程監(jiān)理單位信息、檢測評估單位信息、維護工程數(shù)字檔案信息、地理空間數(shù)據(jù)庫、用戶管理信息等10類子數(shù)據(jù)庫。

（2）業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫。包括港口設(shè)施日常巡查記錄、定期檢測信息特殊檢測信息、維護維修工程計劃、維護維修工程記錄、港口設(shè)施大修備案、港口設(shè)施損壞備案、港口設(shè)施報廢備案、港口設(shè)施安全突發(fā)事件、潮位、水文、氣象信息、港口設(shè)施統(tǒng)計分析庫11類子數(shù)據(jù)庫。

（3）視頻數(shù)據(jù)庫。包括各港口企業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)采集的視頻。

圖2 數(shù)據(jù)庫總體結(jié)構(gòu)圖Fig.2Structure of database

3 平臺功能設(shè)計

3.1功能模塊設(shè)計

大連港港口設(shè)施數(shù)字化管理平臺由8個功能模塊構(gòu)成，主要包括：技術(shù)臺賬管理、檢測評估管理、維護維修管理、損壞報廢管理、智能提醒管理、決策支持管理、地理信息系統(tǒng)、系統(tǒng)后臺管理等模塊，總體功能模塊如圖3所示。

圖3 總體功能模塊圖Fig.3Function block diagram

（1）技術(shù)臺賬管理。本模塊建立19種港口設(shè)施數(shù)字化的技術(shù)臺賬，并建立港口設(shè)施的更新改造臺賬，實現(xiàn)設(shè)施技術(shù)臺賬的查詢和匯總功能。

（2）檢測評估管理。本模塊功能包括：檢測評估資質(zhì)單位管理、日常設(shè)施巡查記錄、定期檢測信息填報、特殊檢測信息填報。

（3）維護維修管理。大連港股份公司每年對需要進行維修和維護的設(shè)施制定計劃，二級公司根據(jù)計劃進行設(shè)施的修護維修，包括計劃執(zhí)行情況、維護維修工程記錄管理等。本模塊功能包括：設(shè)計、施工、監(jiān)理單位管理、維護維修計劃制定、維護維修工程月度計劃、維護維修工程月度計劃完成情況、維護維修工程記錄、維護維修工程數(shù)字檔案管理。

（4）損壞報廢管理。《管理規(guī)定》要求對技術(shù)狀態(tài)為四類的設(shè)施應(yīng)根據(jù)情況立即進行中修或大修，五類的港口設(shè)施應(yīng)停止使用并立即進行大修，對無修復(fù)價值的港口設(shè)施應(yīng)報廢。本模塊功能包括：設(shè)施大修備案、設(shè)施損壞備案、設(shè)施報廢備案。

（5）智能提醒管理。智能提醒實現(xiàn)設(shè)施維護管理中對常用信息和影響設(shè)施安全的信息自動智能提醒，避免由于疏忽而導(dǎo)致的設(shè)施安全問題發(fā)生。本模塊功能包括：定期檢測實時提醒、需維護設(shè)施提醒、設(shè)計年限到期提醒、信息報送提醒。

（6）決策支持管理。決策支持系統(tǒng)主要功能包括設(shè)施綜合查詢19類設(shè)施分類統(tǒng)計、全港設(shè)施整體情況統(tǒng)計報告等功能，通過數(shù)據(jù)的分類統(tǒng)計匯總，以總結(jié)性文字、數(shù)據(jù)表格、數(shù)據(jù)圖表、圖文并茂的報告等形式，為領(lǐng)導(dǎo)和業(yè)務(wù)管理人員提供掌握全局、輔助決策的數(shù)據(jù)支持服務(wù)。

（7）地理信息系統(tǒng)。地理信息系統(tǒng)主要為結(jié)合大連港原有設(shè)施地理信息系統(tǒng)中的MapGIS格式數(shù)據(jù)，對港區(qū)實例CAD數(shù)據(jù)進行分析、處理、制圖、服務(wù)發(fā)布等操作，開發(fā)基礎(chǔ)的地理信息功能，將原有設(shè)施數(shù)據(jù)進行展現(xiàn)，為后期設(shè)施臺賬與地理信息數(shù)據(jù)集成奠定基礎(chǔ)。

（8）系統(tǒng)后臺管理。系統(tǒng)后臺管理作為支撐和保證整個系統(tǒng)正常運行的基礎(chǔ)。本模塊主要功能有：用戶中心、組織機構(gòu)管理、用戶管理、權(quán)限管理、系統(tǒng)日志、通知公告、系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置等。

3.2平臺體系結(jié)構(gòu)設(shè)計

平臺是港口設(shè)施數(shù)據(jù)填報、管理以及分析、統(tǒng)計與應(yīng)用于一體的大型系統(tǒng)，系統(tǒng)的用戶既有專業(yè)技術(shù)人員，也有業(yè)務(wù)管理人員，還有各級決策人員，系統(tǒng)應(yīng)用的范圍遍布各個層面，空間跨度也極為廣闊，針對這種復(fù)雜的應(yīng)用對象，系統(tǒng)功能應(yīng)用滿足對專業(yè)處理的高效率、高速度要求，又滿足多接入、服務(wù)廣泛的要求，因此，根據(jù)系統(tǒng)應(yīng)用需求，用戶使用系統(tǒng)的現(xiàn)狀，以及對系統(tǒng)平臺安全性、穩(wěn)定性、用戶使用的方便性考慮，將采用B/S模式。

B/S是Brower/Server的縮寫，客戶機上只要安裝一個瀏覽器（Browser），如Netscape Navigator或Internet Explorer，服務(wù)器安裝Oracle、Sybase、Informix或SQL Server等數(shù)據(jù)庫。在這種結(jié)構(gòu)下，用戶界面完全通過WWW瀏覽器實現(xiàn)，一部分事務(wù)邏輯在前端實現(xiàn)，但是主要事務(wù)邏輯在服務(wù)器端實現(xiàn)。瀏覽器通過Web Server同數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)交互。B/S最大的優(yōu)點就是可以在任何地方進行操作而不用安裝任何專門的軟件，只要有一臺能上網(wǎng)的電腦就能使用，客戶端零維護，系統(tǒng)的擴展非常容易。

3.3平臺關(guān)鍵技術(shù)

信息系統(tǒng)的建設(shè)離不開功能處理和數(shù)據(jù)庫兩大基石，因此在系統(tǒng)總體設(shè)計時，必須從功能處理和數(shù)據(jù)庫兩方面進行科學(xué)合理的設(shè)計，在構(gòu)造系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫時，既要考慮結(jié)構(gòu)的完備性、格式和編碼的規(guī)范化，又要盡可能地避免數(shù)據(jù)的冗余。在構(gòu)造系統(tǒng)的功能模型時，為使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理，層次清晰，并具有較強的開放性和可伸縮性，將系統(tǒng)劃分為若干既相對獨立又相互協(xié)調(diào)、可共享信息的子模塊。這些子模塊在依據(jù)一定的通訊規(guī)則和集成模式完成各自獨立的功能的同時，能夠有機的集成在一起，服務(wù)于整個系統(tǒng)的信息處理目標(biāo)，同時應(yīng)用子模塊通過對數(shù)據(jù)庫的合理調(diào)度、組織，形成數(shù)據(jù)的合理流向，完成系統(tǒng)的整體功能，維持系統(tǒng)的旺盛的生命力。

（1）統(tǒng)一集成的應(yīng)用環(huán)境。統(tǒng)一、集成的應(yīng)用環(huán)境是系統(tǒng)建設(shè)的重要目標(biāo)之一。平臺采用統(tǒng)一的設(shè)計思想和先進的網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)，綜合利用大型數(shù)據(jù)庫、系統(tǒng)容錯等先進技術(shù)，充分考慮系統(tǒng)間各部分的聯(lián)系和配合，實現(xiàn)整體性能最優(yōu)化，完成整個系統(tǒng)的綜合設(shè)計。

（2）數(shù)字權(quán)限控制技術(shù)。為保證網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的數(shù)據(jù)安全，防止病毒入侵、非法訪問、惡意更改毀壞，系統(tǒng)采取完備的數(shù)據(jù)保護和備份機制。為了防止非授權(quán)用戶的非法入侵和授權(quán)用戶的越權(quán)使用，系統(tǒng)應(yīng)進行各種級別的權(quán)限控制，自動記錄用戶訪問的情況和操作過程，以備日后查詢。

（3）SOA技術(shù)。面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)（service?oriented architecture，SOA）是一個組件模型，它將應(yīng)用程序的不同功能單元（稱為服務(wù)）通過這些服務(wù)之間定義良好的接口和契約聯(lián)系起來。接口是采用中立的方式進行定義的，它應(yīng)該獨立于實現(xiàn)服務(wù)的硬件平臺、操作系統(tǒng)和編程語言。這使得構(gòu)建在各種這樣的系統(tǒng)中的服務(wù)可以以一種統(tǒng)一和通用的方式進行交互。

（4）功能部件式系統(tǒng)開發(fā)。基于GIS的項目開發(fā)是一項極其復(fù)雜的工程。如何合理地組織軟件的結(jié)構(gòu)，一直是軟件技術(shù)專家們研究的問題。平臺采用了基于GIS功能部件庫的系統(tǒng)集成開發(fā)策略，建立GIS通用功能部件庫、專業(yè)功能部件庫，結(jié)合商用GIS平臺和通用部件，利用面向?qū)ο蟮木幊碳夹g(shù)實現(xiàn)系統(tǒng)集成。

（5）關(guān)聯(lián)操作與關(guān)聯(lián)查詢。在平臺設(shè)計中，將業(yè)務(wù)管理的主要應(yīng)用作為系統(tǒng)的核心，具有針對性地進行系統(tǒng)數(shù)據(jù)的組織、系統(tǒng)的應(yīng)用以及分析模型的設(shè)計。在數(shù)據(jù)一體化基礎(chǔ)上，以港口設(shè)施臺賬為依托建立各類業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)與空間對象關(guān)聯(lián)，從而實現(xiàn)由圖形到業(yè)務(wù)，由業(yè)務(wù)到圖形的多項關(guān)聯(lián)查詢，保障大連港港口設(shè)施數(shù)字化管理平臺的高效流通和便于操作，保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)更新的一致性。

4 應(yīng)用效果

大連港港口設(shè)施數(shù)字化管理平臺于2015年12月上線，從運行狀態(tài)和抽檢情況看來，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，經(jīng)過各項功能測試，符合系統(tǒng)設(shè)計要求，基本沒有出現(xiàn)系統(tǒng)錯誤，性能指標(biāo)滿足需求。目前為20多個港口設(shè)施管理部門和港口企業(yè)開設(shè)賬戶，建立包括碼頭泊位、防波堤和護岸、港池、航道、錨地、港區(qū)道路、橋梁、港區(qū)鐵路、隧道、堆場、倉庫、儲罐、散糧筒倉、港口運輸管道、排水管線、供水管線、建構(gòu)筑物、擋土墻護坡、電力通信管線的19個設(shè)施大類的技術(shù)管理臺賬約2 000項，涉及9個港區(qū)。地理信息子系統(tǒng)將碼頭泊位、堆場、道路、油罐、地下管線、散糧筒倉等重要設(shè)施進行了地理位置的確認，可以在地圖上方便查詢設(shè)施的地理位置分布。

系統(tǒng)平臺的上線運行，理順了大連港港口設(shè)施管理工作中的業(yè)務(wù)流程，實現(xiàn)了設(shè)施管理的數(shù)字化和信息化；有效支撐了港口設(shè)施維護相關(guān)工作的開展，提高了管理效率；提高了港口設(shè)施維護管理水平，進一步保障了全市港口設(shè)施安全，促進了大連市港口科學(xué)發(fā)展和安全發(fā)展。后期平臺穩(wěn)定運行后，將再拓展港口船舶停靠泊管理、碼頭結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測、供水及工業(yè)管道監(jiān)測、港口設(shè)施網(wǎng)格化管理等方向的功能，為大連港港口的正常生產(chǎn)運行和安全高效發(fā)展提供保障。

［1］交水發(fā)［2012］728號，港口設(shè)施維護管理規(guī)定（試行）［S］.

［2］JTS310-2013，港口設(shè)施維護技術(shù)規(guī)范［S］.

［3］JT/T 697.3-2007，交通信息基礎(chǔ)數(shù)據(jù)元第3部分：港口信息基礎(chǔ)數(shù)據(jù)元［S］.

［4］趙立鵬，張建國.對港口設(shè)施維護與管理對策的思考［J］.港工技術(shù)，2014（1）：28-30. ZHAO L P，ZHANG J G.Maintenance and Management Measures of Port Facilities［J］.Port Engineering Technology，2014（1）：28-30.

［5］楊凱，許家?guī)洠惼G萍.港口設(shè)施維護管理信息化智能化系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用開發(fā)［J］.水道港口，2014，35（S2）：130-134.

［6］張忠貴，齊培培.基于GIS的港口設(shè)施集成管理平臺研究［J］.中國港口，2011（5）：61-63.

［7］張偉，蘇林王，應(yīng)宗權(quán).現(xiàn)役碼頭結(jié)構(gòu)健康數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)開發(fā)及應(yīng)用［J］.水運工程，2010（10）：138-140. ZHANG W，SU L W，YING Z Q.Development and Application of Structural Health Database System for Existing Wharf［J］.Port& Waterway Engineering，2010（10）：138-140.

Construction and application of Digital Infrastructure Management Platform of Dalian Port

LIU Wei
（Dalian Port Group Co.,Ltd.,Dalian 116600,China）

Port infrastructure is the most important basic strategic resource of the port development.It is an im?portant guarantee for the normal port operation,safety production and scientific management.In this paper,the con?struction goal of Digital Infrastructure Management Platform of Dalian Port and an architecture called“one platform, eight systems”were proposed,and the design of database and function modules were introduced from information technology and infrastructure maintenance aspects.By analyzing the business processes and the system develop?ment,the digitization and informatization of infrastructure management was realized,and a good application effect was achieved.Eventually,Digital Infrastructure Management Platform of Dalian Port provides a guarantee on the normal production and the safer and more efficient development of Dalian Port.

port infrastructure;digitization;comprehensive management;Dalian Port

TP 315

A

1005-8443（2016）02-0208-05

2015-03-30；

2016-01-25

劉偉(1967-)，女，遼寧省人，高級工程師，主要從事港口工程項目管理工作。

Biography：LIU Wei（1967-），female，senior engineer.