可視化拖輪智能調度系統研究與應用

李新照，耿增濤，劉長輝，任福鑫

（1.青島港國際股份有限公司，山東 青島 266011；2.山東港口科技集團青島有限公司，山東 青島 266011）

港口是具有水陸聯運設備和條件，供船舶安全進出和停泊的運輸樞紐，是工農業產品和外貿進出口物資的集散地，船舶停泊、裝卸貨物、上下旅客、補給給養的平臺。港口與鐵路、公路、水運、航空等一起組成國民經濟的命脈，作為綜合的運輸樞紐和物流集散地，港口在整個運輸體系中起到舉足輕重的作用。

港口拖輪的主要作業是協助大船在碼頭的靠離，拖輪調度的主要業務流程是集團調度給拖輪下達作業指令，在下達指令時需對作業船名、泊位、引水、天氣，海域等情況進行描述，拖輪和調度的接收應答主要依靠高頻，工作中拖輪調度要多次進行重復高頻確認，雙方都口干舌燥，造成工作量增加。由于作業信息不暢通直觀，為不耽誤作業造成拖輪常常提前動車出航，造成燃油空耗，因為操作流程的不科學，產生了不必要的消耗，拖輪作業操作過程相對滯后，拖輪燃油消耗成本居高不下。為降低集團調度員的勞動強度，改革傳統的拖輪作業調度模式，優化拖輪作業調度流程，降低拖輪作業能耗，本文對拖輪可視化、智能化調度進行了研究。

通過本文研究，一是改進當前的調度操作模式，研究拖輪調度算法，實現拖輪的智能調度，優化拖輪調派作業，實現無聲響調度的目的，降低港調工作強度；二是將集團調度、作業船舶、引航艇、拖輪作業等多項信息的互通互聯、共享數據，實現科學調度、優化流程、節能減排的目的；三是集合基礎數據，為輪駁公司效益分析提供有效數據支持；四是實現對拖輪管理、調度、作業統計、計費的一體化管理。

1 研究內容

1.1 電子海圖研究

為實現拖輪智能化調度的直觀性，特在拖輪智能調度系統增加海圖服務。整理青島港周圍海域的海圖數據，進行坐標和格式轉換，進行海圖切片處理，搭建一套電子海圖服務系統，實現海圖與地圖的統一服務，供拖輪智能調度系統使用，實現可視化的拖輪調度。

1.2 船舶AIS 接口研究

為實時得到船舶以及拖輪的位置并在電子海圖展示，研究如何構建與集團船舶動態監控系統的接口服務，實時獲取作業船舶以及拖輪的位置信息，并調用電子海圖服務。實現拖輪及來港作業船舶的可視化調度與管理。

1.3 拖輪基地的圖形化研究

目前，作業港區的拖輪都是統一停靠，靠在一起的拖輪分不出里外檔。調度派任務時總要在高頻詢問，作業多時根本來不及詢問就將作業指令發出，導致有些時候里檔拖輪作業、外檔拉船的情況發生，造成了不必要的油耗、人力勞動。為此系統增加作業區拖輪自動派遣功能，制作模擬靠泊區泊位圖，根據拖輪每月停靠位置信息，在拖輪作業結束后自動指派固定泊位，單靠時不需要考慮算法，內外檔時按照疲勞程度進行內外檔的分配。系統及時將泊位信息上傳，使拖輪停靠泊位能夠精準定位。當泊位信息不準確時，拖輪可以自行在泊位圖上操作泊位位置信息，進行位置信息更正。

1.4 作業任務傳達監控研究

解決派送機制單一問題。首先通過4G 網絡對作業船舶下發指令，對5 分鐘內沒有確認作業指令的作業船舶進行語音提醒，3 分鐘后還有沒響應就進行短信通知，2 分鐘后無響應則對集團調度進行作業未送達提醒，由調度高頻提醒作業,整個過程預計在5-8 分鐘內完成。項目建成后除去作業海區環境的影響外，作業指令送達成功率達到99.8%以上。監控船舶作業過程的每一步狀態（接單、離碼頭、作業開始、作業結束、回基地）。

2 系統主要功能

2.1 建設了集成電子海圖、AIS、短信平臺于一體的可視化拖輪調度系統

通過集成船舶AIS 信息以及港區的電子海圖系統，實現了作業船舶以及拖輪的可視化，可以實時跟蹤相關船舶的位置信息。系統與拖輪智能調度算法進行融合，拖輪調度算法給出拖輪調度方案直觀的在系統中顯示出來，調度人員可直觀看到所要作業船舶的位置、調度方案給出拖輪調度方案中拖輪的位置，調度方案直觀、形象，調度人員可以判斷調度方案的合理性，并可以對調度方案進行更改。通過系統，調度人員實時跟蹤拖輪的接收作業指令的情況以及作業指令的執行情況，提升拖輪整體作業效率。

（1）實現了船舶及拖輪的可視化管理。

圖1 船舶及拖輪可視化管理

（2）實現調度方案的可視化，算法給出拖輪調度方案通過作業船舶以及拖輪連線的方式顯示出來，調度人員可以直觀地看到所要使用的拖輪的位置、狀態等信息。

圖2 拖輪調度方案可視化

（3）實現拖輪基地的可視化，通過點開拖輪基地示意圖，拖輪在基地的停靠情況一目了然，調度人員并可以通過點擊拖輪及船舶，可以直接調度。

圖3 拖輪基地可視化

（4）拖輪作業狀態實時跟蹤，拖輪的作業指令接收、拖輪動態信息（接收指令、備車、出發、開始作業、結束作業、回基地）在跟蹤信息表中直觀顯示，尤其是對長時間沒有接收作業指令的拖輪給出警示處理。

圖4 拖輪作業動態實時跟蹤

（5）構建多渠道通知拖輪作業的規范，當系統通知拖輪作業時，拖輪沒有進行任何操作時，給出短信提示，在短信提示后，拖輪還不執行任何操作，給出電話語音提醒，最后可以給出高頻呼叫，確保拖輪按計劃執行相關指令。

圖5 多渠道信息交互

2.2 建設了完善的拖輪調度管理以及拖輪作業系統

構建了完善的拖輪調度管理系統，實現了拖輪相關作業多信息管理，包括船舶作業計劃、拖輪狀態、駕駛員以及相關船舶代理、拖輪基地的圖形化的管理；構建了調度中心與拖輪之間的消息、短信、語音、高頻以及斷點續傳的多通道的信息通信機制，確保拖輪作業指令及時下達與響應。構建了完善的拖輪作業APP 系統，實現了拖輪作業指令的接收、執行以及反饋。

（1）拖輪終端作業系統可以實時掌握自己的的作業列表，并掌握所有作業船舶的位置、引航員的位置以及協作拖輪的位置信息。便于拖輪駕駛人員根據相關情況執行相應的操作，提升作業效率。

圖6 拖輪作業終端可視化操作

（2）構建豐富工具，保證拖輪作業人員掌握各種情況，利用系統可以查詢本拖輪的作業歷史，船舶的整體晝夜作業計劃，并可以進行交接班，在拖輪回基地時可以選擇基地的泊位。并實現了信息斷點續傳功能，保證在網絡出現故障的情況下，拖輪作業端可以進行相關的作業，作業不中斷。

圖7 拖輪作業終端各類操作工具

3 應用案例分析

該系統在青島港集團中央調度室以及輪駁公司的40 多艘拖輪以及引航艇上應用。系統應用后，效果明顯。

（1）實現了拖輪調度可視化。系統應用后，集團調度人員在本系統中即可看到作業船舶、拖輪以及引航艇的實時位置，解決了調度人員在多個系統之間進行切換的問題，減少了調度人員的工作量。

（2）實現了調度指令的實時跟蹤。當調度人員的下發拖輪作業指令后，拖輪接收指令中接單、備車、準備出發、就位、開始作業、作業完成、回基地等狀態實時在系統中進行顯示，調度人員可根據作業指令執行情況進行調整，提升了拖輪的整體作業效率。

（3）降低了拖輪的能耗。在拖輪作業系統中，駕駛員可以實時跟蹤作業船舶、協作拖輪以及引航艇的位置，便于確定備車以及出發時間，減少了拖輪的空駛時長，降低了拖輪的整體能耗，節能減排效果明顯。

4 結束語

本文通過在拖輪調度管理中集成電子海圖、AIS 以及短信平臺等系統，實現了拖輪的可視化調度，調度人員可以直觀地查看拖輪以及作業船舶的位置，并可以實時跟蹤拖輪作業指令的執行情況；在拖輪上駕駛員通過系統可以直觀的看到作業船舶的位置以及配合引航員的位置以及協同作業拖輪的位置，便于拖輪駕駛員確認備車以及出發時間，減少拖輪的空駛時長。通過該系統的實施，提升了拖輪調度的智能化水平，減少了調度人員的工作量，提升了拖輪作業整體效率，同時減少了拖輪的空駛時長，降低了拖輪的能耗。