港口設施數字化管理平臺建設范文

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港口設施是港口發展中最重要的基礎性戰略資源，為港口正常經營、安全生產、科學發展提供著重要保障。交通運輸部于2012年12月印發了《港口設施維護管理規定（試行）》（以下簡稱《管理規定》），提出港口設施維護管理應貫徹“安全至上、預防為主和防治結合”的工作方針，要求各級港口管理部門應加強港口設施信息管理，建立健全港口設施維護技術檔案，應用信息化技術促進港口設施管理效率［1-7］。2016年全國交通會議中指出全面推進“互聯網+交通運輸”，加快云計算、大數據等現代信息技術的集成創新與應用。大連港地處東北亞經濟圈中心，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、滾裝等現代化專業泊位80多個，萬噸級以上泊位50多個；擁有大港區航道、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~-17.5m，大部分為天然航道，吃水在10m左右的船舶可隨時進出，全港共有防波堤9座，總長7000m。大連港所擁有的基礎設施數據和規模都處于全國前列，隨著大連港經濟的快速發展和貨物吞吐量的持續增長，對港口設施使用提出了越來越高的要求。對這些港口基礎設施進行規范、科學、有序的管理，是保障大連港安全生產和運營的前提。按照“科學管理、合理使用、定期檢測、適時維修”的原則，掌握港口設施運行信息，及時獲得設施技術狀態，定期進行檢測，確保港口設施的健康運行，對保障大連港港口生產的安全運營具有重大意義。因此，建設大連港港口設施數字化管理平臺是轉變港口發展方式、打造核心競爭力的需要；是貫徹執行管理規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、創新、生態、高效、智慧“五型”港口的要求。

在港口設施管理的信息化發展的程度上，各個港口之間存在較大的不平衡。有些港口建立了設施技術臺賬，開發建設了港口設施動態管理信息系統；有些港口至今仍采用紙質賬簿或Excel電子表格進程設施臺賬管理；有些港口甚至從未建立設施臺賬［5］。大連港港口設施數字化管理平臺是在嚴格遵循交通運輸部《管理規定》基礎上設計開發建設的，具有以下特點：（1）平臺是交通運輸部《管理規定》頒布實施后，全國較早建設的專業性較強、功能較為全面、符合規范的企業級港口設施維護管理信息綜合平臺。（2）平臺實現了全港設施的精細化管理，重點掌握碼頭泊位、防波堤護岸、港池、進出港航道、錨地、港區道路、橋梁、隧道、港區鐵路、堆場、倉庫、儲罐、散糧筒倉、運輸管道、排水管線、供水管線、建構筑物、檔土墻護坡、電子通訊管線等19類設施的維護管理資料，建立了設施管理臺賬。實現了檢測評估管理、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）平臺將設施技術臺賬與設施地理信息進行無縫關聯，實現了臺賬與地圖的雙向交互功能，并接入了港區視頻監控和環境監測數據，在系統中可調取攝像頭監控信號和潮位水文氣象信息，真正實現了港口現場可視化圖像監視。在用戶體驗、數據可視化方面實現了創新。

1平臺總體架構

結合對系統的整體分析，在系統設計中，采用多層體系結構。大連港港口設施數字化管理平臺從層次結構上分為技術層、數據層、服務層和應用層，平臺總體架構如圖1所示。（1）技術層。技術層是大連港港口設施數字化管理平臺的理論基石，關鍵技術包括數據庫技術、地理信息技術、系統集成技術、SOA技術等。（2）數據層。數據層是平臺的信息集散和傳輸中心，主要由數據中心和寬帶網絡組成。數據中心建設本質上就是數據庫的建設。系統的數據庫劃分為基礎數據庫、應用數據庫、視頻數據庫。網絡建設就是網絡工程的建設，在既有的內部通訊系統和外部通訊系統的基礎上，采用防火墻、入侵檢測系統和病毒防治系統等保證信息傳輸安全。（3）服務層。服務層相當于中間類的作用，中間的工廠類提供了另一個通用的接口讓調用者可以使用接口，無需關注架構或底層發生怎樣的變化，通過與數據層的銜接，提供出相應的服務，將數據層以服務的形式對外開放。（4）應用層。應用層是平臺的核心部分，大連港港口設施數字化管理平臺建設的目的就是為了應用。運用技術層的技術方法，利用服務層提供的各種接口信息，為大連港設施管理的各項工作提供查詢、統計、分析的結果，為設施數字化管理提供申報、管理的平臺，為集團領導的決策提供智能支持。大連港港口設施數字化管理平臺能夠具備數字化、網絡化、標準化、整合化、開放化和智能化等6個方面的特性。在整個系統框架中，政策法規、標準規范和安全保障、組織機構這四大部分貫穿于系統構架的始終，起著支持和指導的作用。

2數據庫設計

根據各項應用所需數據資源的屬性和使用要求，并按照相關技術要求，確定本平臺將建設三大類數據庫［3］。數據庫總體結構如圖2所示。（1）基礎數據庫。包括港區基本信息、港口企業基本信息、港口設施基本信息、水運工程設計單位信息、水運工程施工單位信息、水運工程監理單位信息、檢測評估單位信息、維護工程數字檔案信息、地理空間數據庫、用戶管理信息等10類子數據庫。（2）業務數據庫。包括港口設施日常巡查記錄、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、港口設施大修備案、港口設施損壞備案、港口設施報廢備案、港口設施安全突發事件、潮位、水文、氣象信息、港口設施統計分析庫11類子數據庫。（3）視頻數據庫。包括各港口企業監控系統采集的視頻。

3平臺功能設計

3.1功能模塊設計大連港港口設施數字化管理平臺由8個功能模塊構成，主要包括：技術臺賬管理、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、系統后臺管理等模塊，總體功能模塊如圖3所示。（1）技術臺賬管理。本模塊建立19種港口設施數字化的技術臺賬，并建立港口設施的更新改造臺賬，實現設施技術臺賬的查詢和匯總功能。（2）檢測評估管理。本模塊功能包括：檢測評估資質單位管理、日常設施巡查記錄、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施制定計劃，二級公司根據計劃進行設施的修護維修，包括計劃執行情況、維護維修工程記錄管理等。本模塊功能包括：設計、施工、監理單位管理、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、維護維修工程數字檔案管理。（4）損壞報廢管理。《管理規定》要求對技術狀態為四類的設施應根據情況立即進行中修或大修，五類的港口設施應停止使用并立即進行大修，對無修復價值的港口設施應報廢。本模塊功能包括：設施大修備案、設施損壞備案、設施報廢備案。（5）智能提醒管理。智能提醒實現設施維護管理中對常用信息和影響設施安全的信息自動智能提醒，避免由于疏忽而導致的設施安全問題發生。本模塊功能包括：定期檢測實時提醒、需維護設施提醒、設計年限到期提醒、信息報送提醒。（6）決策支持管理。決策支持系統主要功能包括設施綜合查詢19類設施分類統計、全港設施整體情況統計報告等功能，通過數據的分類統計匯總，以總結性文字、數據表格、數據圖表、圖文并茂的報告等形式，為領導和業務管理人員提供掌握全局、輔助決策的數據支持服務。（7）地理信息系統。地理信息系統主要為結合大連港原有設施地理信息系統中的MapGIS格式數據，對港區實例CAD數據進行分析、處理、制圖、服務等操作，開發基礎的地理信息功能，將原有設施數據進行展現，為后期設施臺賬與地理信息數據集成奠定基礎。（8）系統后臺管理。系統后臺管理作為支撐和保證整個系統正常運行的基礎。本模塊主要功能有：用戶中心、組織機構管理、用戶管理、權限管理、系統日志、通知公告、系統參數設置等。

3.2平臺體系結構設計平臺是港口設施數據填報、管理以及分析、統計與應用于一體的大型系統，系統的用戶既有專業技術人員，也有業務管理人員，還有各級決策人員，系統應用的范圍遍布各個層面，空間跨度也極為廣闊，針對這種復雜的應用對象，系統功能應用滿足對專業處理的高效率、高速度要求，又滿足多接入、服務廣泛的要求，因此，根據系統應用需求，用戶使用系統的現狀，以及對系統平臺安全性、穩定性、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NetscapeNavigator或InternetExplorer，服務器安裝Oracle、Sybase、Informix或SQLServer等數據庫。在這種結構下，用戶界面完全通過WWW瀏覽器實現，一部分事務邏輯在前端實現，但是主要事務邏輯在服務器端實現。瀏覽器通過WebServer同數據庫進行數據交互。B/S最大的優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，只要有一臺能上網的電腦就能使用，客戶端零維護，系統的擴展非常容易。3.3平臺關鍵技術信息系統的建設離不開功能處理和數據庫兩大基石，因此在系統總體設計時，必須從功能處理和數據庫兩方面進行科學合理的設計，在構造系統的數據庫時，既要考慮結構的完備性、格式和編碼的規范化，又要盡可能地避免數據的冗余。在構造系統的功能模型時，為使系統結構合理，層次清晰，并具有較強的開放性和可伸縮性，將系統劃分為若干既相對獨立又相互協調、可共享信息的子模塊。這些子模塊在依據一定的通訊規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，服務于整個系統的信息處理目標，同時應用子模塊通過對數據庫的合理調度、組織，形成數據的合理流向，完成系統的整體功能，維持系統的旺盛的生命力。（1）統一集成的應用環境。統一、集成的應用環境是系統建設的重要目標之一。平臺采用統一的設計思想和先進的網絡控制技術，綜合利用大型數據庫、系統容錯等先進技術，充分考慮系統間各部分的聯系和配合，實現整體性能最優化，完成整個系統的綜合設計。（2）數字權限控制技術。為保證網絡環境下的數據安全，防止病毒入侵、非法訪問、惡意更改毀壞，系統采取完備的數據保護和備份機制。為了防止非授權用戶的非法入侵和授權用戶的越權使用，系統應進行各種級別的權限控制，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。面向服務的體系結構是一個組件模型，它將應用程序的不同功能單元（稱為服務）通過這些服務之間定義良好的接口和契約聯系起來。接口是采用中立的方式進行定義的，它應該獨立于實現服務的硬件平臺、操作系統和編程語言。這使得構建在各種這樣的系統中的服務可以以一種統一和通用的方式進行交互。（4）功能部件式系統開發。基于GIS的項目開發是一項極其復雜的工程。如何合理地組織軟件的結構，一直是軟件技術專家們研究的問題。平臺采用了基于GIS功能部件庫的系統集成開發策略，建立GIS通用功能部件庫、專業功能部件庫，結合商用GIS平臺和通用部件，利用面向對象的編程技術實現系統集成。（5）關聯操作與關聯查詢。在平臺設計中，將業務管理的主要應用作為系統的核心，具有針對性地進行系統數據的組織、系統的應用以及分析模型的設計。在數據一體化基礎上，以港口設施臺賬為依托建立各類業務數據與空間對象關聯，從而實現由圖形到業務，由業務到圖形的多項關聯查詢，保障大連港港口設施數字化管理平臺的高效流通和便于操作，保證系統數據更新的一致性。

4應用效果

大連港港口設施數字化管理平臺于2015年12月上線，從運行狀態和抽檢情況看來，系統運行穩定，經過各項功能測試，符合系統設計要求，基本沒有出現系統錯誤，性能指標滿足需求。目前為20多個港口設施管理部門和港口企業開設賬戶，建立包括碼頭泊位、防波堤和護岸、港池、航道、錨地、港區道路、橋梁、港區鐵路、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、建構筑物、擋土墻護坡、電力通信管線的19個設施大類的技術管理臺賬約2000項，涉及9個港區。地理信息子系統將碼頭泊位、堆場、道路、油罐、地下管線、散糧筒倉等重要設施進行了地理位置的確認，可以在地圖上方便查詢設施的地理位置分布。系統平臺的上線運行，理順了大連港港口設施管理工作中的業務流程，實現了設施管理的數字化和信息化；有效支撐了港口設施維護相關工作的開展，提高了管理效率；提高了港口設施維護管理水平，進一步保障了全市港口設施安全，促進了大連市港口科學發展和安全發展。后期平臺穩定運行后，將再拓展港口船舶停靠泊管理、碼頭結構健康監測、供水及工業管道監測、港口設施網格化管理等方向的功能，為大連港港口的正常生產運行和安全高效發展提供保障。

參考文獻：

［1］交水發［2012］728號，港口設施維護管理規定（試行）［S］.

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［5］楊凱，許家帥，陳艷萍.港口設施維護管理信息化智能化系統設計與應用開發［J］.水道港口，2014，35（S2）：130-134.

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［7］張偉，蘇林王，應宗權.現役碼頭結構健康數據庫系統開發及應用［J］.水運工程，2010（10）：138-140.

作者：劉偉 單位：大連港集團有限公司