空間信息技術在港口管理中的應用

空間信息技術在港口管理中的應用

周　揚，　周滿林，　李振煜，　王風麗

（武漢眾智鴻圖科技有限公司，　湖北　武漢　430223）

摘要：為提升港口綜合管理水平，針對傳統港口管理存在的不足，將空間信息技術引入到港口管理中，提出空間信息技術輔助港口管理實現全面升級的3個階段：實現碼頭可視化管理、碼頭智能化管理和碼頭智慧化管理。研究表明，基於空間信息技術的港口綜合管理是實現港口智慧發展的必由之路。

關鍵詞：港口；空間信息技術；智慧港口；管理

1　空間信息技術的概念

空間信息技術是20世紀60年代興起的一門新興技術，也稱「3S」技術，它與納米技術、生物技術並稱國際3大科技前沿領域。空間信息技術主要包括地理信息系統（GIS）、衛星定位系統（GPS）和遙感測繪技術（RS）等，同時結合計算機技術和通信技術，對空間數據進行採集、量測、分析、存儲、管理、顯示、傳播和應用等。

隨著計算機技術的發展，現代化空間信息技術變得更為豐富和強大，在軍事、氣象、通信、運輸、旅遊、農業等很多領域展開應用，發展為不可替代的基礎技術手段，這也促使空間信息所涉及的相關技術快速發展。

2　空間信息技術對港口管理的意義

港口作為全球綜合運輸系統的重要節點，業務範圍包含行政管理、規劃建設、綜合服務等，核心業務則是碼頭運營和貨物裝卸。進入21世紀以來，我國航運業快速發展，各大港口的貨物吞吐量持續快速增長，對於港口企業來講，港口的綜合管理內容越來越豐富，管理對象體量也越來越龐大。

以一個碼頭公司的管理來分析，對於碼頭管理單位來講，海側泊位、岸側堆場、行政辦公區域等都是需要管理的區域，而港口基礎設施、作業設施，各類貨物、作業人員、作業車輛、作業船舶等都是需要管理的對象，這些管理對象分布在各個區域，而且大部分對象在作業過程中都存在位置的移動。在業務量較小的碼頭，可能傳統的人工管理方式還能夠滿足管理需求，但是現在，以集裝箱碼頭為例，國內各大碼頭公司的年吞吐量基本都在幾百萬TEU的體量，對於這樣的碼頭，傳統人工或者簡單信息化的管理就顯得捉襟見肘。

對於面積大、區域分散、對象眾多的需求來說，空間信息技術恰好可以很好地解決這些問題。對於碼頭的地形地貌、設備設施，可以使用GIS系統直觀地以電子地圖的形式展示出來，輔助管理者進行使用管理和規劃安排，碼頭GIS系統示意圖見圖1。對於所有移動作業對象，通過GPS進行實時定位，再將這些位置信息標註在電子地圖上，管理者就能掌握所有對象的位置信息。然後，再通過作業信息的整合集成，實現作業區域、作業對象、作業信息的聯動管理，管理者就能夠掌握碼頭所有任務的執行情況，進而實現對碼頭運營各個組成動作的精確管理。以此為基礎，空間信息技術在港口管理輔助上還能夠更加深入，通過空間分析的各類演算法，進行作業指令的調整和優化，讓所有的作業對象運轉更高效、更精準，避免資源的浪費。

圖1碼頭GIS系統示意圖

追求更高效的運營是港口行業一直在探索和嘗試的，而空間信息技術正是實現管理突破的有效手段。今後空間信息技術將推動港口行業管理的全面升級。

3　空間信息技術輔助港口管理升級的3個階段

通過總結分析空間信息技術在其他行業應用的發展歷程，可以認為，空間信息技術輔助港口管理實現全面升級將經歷3個階段：第1個階段是實現港口碼頭可視化管理；第2個階段是實現港口碼頭智能化管理；第3個階段是實現港口碼頭智慧化管理。

3.1　港口碼頭的可視化管理

港口碼頭的可視化管理是指通過GIS系統實現港口碼頭地形地貌、設備設施、堆場貨物、移動作業對象等的全可視，最終在電子地圖上呈現碼頭日常業務中所有管理對象的準確位置和作業情況。碼頭管理方能夠通過圖形化界面掌握所有管理對象的情況，實現快速的對象信息查詢、作業任務查詢、作業情況分析等。

在實際生產過程中，因為碼頭各個部門管理對象各異，關注點不一，各部門都沉浸在「點」的建設上，很難意識到「面」的重要性，業務管理者和企業管理者長期缺乏直觀的全局輔助管理工具，造成很多管理缺位，造成了重複建設，浪費了碼頭資源，也增加了碼頭的安全隱患。

引入空間信息技術進行管理之後，針對碼頭完成地形測繪和設備設施普查，可以構建碼頭管理的可視化基礎平台，再將移動作業對象（人員、車輛、船舶）的定位信息和作業信息進行集成，可以在平台上了解到碼頭所有信息。碼頭專業測繪地圖見圖2。

圖2碼頭專業測繪地圖

可視化平台的用戶範圍涵蓋也是全面的，中層領導可以通過電子地圖和實時定位的管理模式了解其管理業務範圍內的對象作業情況。碼頭高層管理人員通過平台可以全局地掌握碼頭多方面業務的生產情況，從而實現全局操盤。

實現空間信息技術的初級應用，首先是要完成基礎管理資料的整合，實際上更多的是提供一種可視化管理手段，雖然無法在裝卸效率等方面為碼頭帶來效益的提升，但這個階段至關重要，是港口和碼頭公司是否施行現代化管理的區別因素之一。

3.2　港口碼頭的智能化管理

港口碼頭實現可視化管理只是空間信息技術應用的初級形態，到了中期階段，港口碼頭打造的可視化基礎就能夠支撐企業進行很多管控應用的建設。例如，針對碼頭多種類業務的一體化調度應用，針對危險貨物的集中安全管控應用，針對移動作業對象的位置監管應用等，都是輔助碼頭企業實現智能化管理的有效工具。

針對碼頭多種類業務的一體化調度應用，可以根據作業對象空間位置數據和當前作業信息進行結合分析，判斷其作業狀態，幫助管理人員對管理對象實現更高效的調度。針對危險貨物的集中安全管控應用，通過對多種危險貨物監管監測系統數據（SCADA、溫感、火焰識別、視頻監控等）的集成，在電子地圖上結合空間信息進行綜合分析，即可實現隱患的主動發現和報警聯動，進行更有效的安全管理。基於空間信息技術對危險貨物集裝箱的監管示意圖見圖3。針對移動作業對象的位置監管應用，可以幫助管理部門掌握所有外來作業人員、作業車輛的實時位置，再結合空間分析演算法，即可實現外來作業對象超速報警、誤闖無關區域報警等。基於空間信息技術的車輛動態管理示意圖見圖4。

圖3基於空間信息技術實現對危險貨物集裝箱的監管示意圖

圖4基於空間信息技術的車輛動態管理示意圖

3.3　港口碼頭的智慧化管理

通過空間信息技術的不斷深化應用，可以打造港口碼頭可視化管理的基礎，進而實現企業智能化管控的提升。空間信息技術在港口碼頭透徹應用階段，實際上就能夠帶動港口真正實現智慧化的管理。

在此階段，空間信息技術的相關應用與AI、大數據、商業智能、圖像識別、VR、AR等技術相結合，技術主要發力點也會實現本質的改變和提升，在大數據分析思路的基礎上，對港口碼頭所有空間數據和業務數據進行多種分析演算法模型的設計、開發，再在神經網路的基礎上，為港口的行政管理、生產作業、安全管理等多方面提供指導性的信息資源。港口碼頭智慧化管理應用示意圖見圖5。

圖5港口碼頭智慧化管理應用示意圖

以碼頭作業調度為例，完全由空間信息平台結合實時位置信息、作業任務情況進行動態調度，在最大降低能耗的情況下，讓橋吊、集卡、輪胎吊等的配合作業達到最高效率。以作業對象為例，在錯峰作業上，外集卡車的進箱/提箱不再通過傳統方式進行排布，而是由空間信息平台給出最優的集卡車到場/離場時間、作業路線，並自動告知司機在每個環節可能會等待的時長。以安全管理人員為例，所有的設備設施安全狀態都在智慧化平台的分析計算下，改被動發現為主動感知，並將更有效的結果告知管理人員，有效屏蔽誤報、錯報信息，減少重複工作，從而提升工作的有效性和安全管理的時效性。

4　空間信息技術在港口的應用實踐

前期調研得知，當前大部分港口企業對空間信息技術的應用還處在初級階段，在技術的應用上還不夠充分和全面。但在部分大型港口，空間信息技術的應用目前已經取得初步成效。例如，寧波舟山港通過對空間信息技術應用的探索，目前在地理信息數據共享、智能化應用方面均有所成效，其在2016年開展的海港危險貨物安全管控平台就是對空間信息技術在危險貨物安全管控方面的有效嘗試。目前，寧波舟山港在鎮司化工區、北二集司、集團安環部等試點單位完成化工區安全管理系統、危險貨物集裝箱安全管理系統、港口安全應急指揮調度系統等多套應用的開發建設。

5　結　語

空間信息技術的實用性已經得到多個行業的實踐和證明。在港口，無論是港口的行政管理，還是生產作業管理或安全管理，空間信息技術都將是更先進的技術支撐。基於空間信息技術的管理，不僅是對傳統港口管理模式的革新，更是實現「智慧港口」發展的必由之路。

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