黎 巍， 楊剛強(qiáng)

（1.中國(guó)鐵路廣州局集團(tuán)有限公司 海口機(jī)輛輪渡段，?？?570300；2.中國(guó)鐵路廣州局集團(tuán)有限公司 廣州北羊信息技術(shù)有限公司，廣州 510100）

粵海鐵路輪渡工程?？凇０埠Ｉ虾骄€(xiàn)是海南省與廣東雷州半島之間重要的海運(yùn)通道，客、貨滾裝運(yùn)輸航線(xiàn)承擔(dān)了大量的貨物運(yùn)輸和旅客運(yùn)輸，為海南島與內(nèi)陸之間的經(jīng)濟(jì)、文化交流等發(fā)揮了重大作用[1]。

粵海鐵路輪渡由鐵路南港（位于海南省海口市）、北港輪渡（位于廣東省徐聞縣）及粵海鐵客滾船組成，每個(gè)港口配有火車(chē)棧橋、汽車(chē)棧橋和人行棧橋。日常開(kāi)行3條船作業(yè)，圖定開(kāi)行14對(duì)航班。平均每年為近300萬(wàn)人次過(guò)海旅客和近60萬(wàn)過(guò)海車(chē)輛提供過(guò)海輪渡服務(wù)（不包含客貨列車(chē)）。年運(yùn)輸量約占整個(gè)瓊州海峽運(yùn)輸總量（地方53條船）的1/4，在整個(gè)海南省海運(yùn)交通中占據(jù)極其重要地位。為了更好地服務(wù)于海南省國(guó)際旅游島和自由貿(mào)易港的建設(shè)，有效提升瓊州海峽運(yùn)輸能力，結(jié)合鐵路輪渡的實(shí)際運(yùn)輸狀況，在目前無(wú)法增加滾裝船和泊位的條件下，提出構(gòu)建瓊州海峽鐵路輪渡港口智能化管理系統(tǒng)的方案，實(shí)現(xiàn)鐵路輪渡增加運(yùn)能、提升效率、提高服務(wù)質(zhì)量的目的：（1）通過(guò)客滾船配載能力的大數(shù)據(jù)分析和港口智能化裝備，提升港口的調(diào)度指揮能力和效率，從而優(yōu)化現(xiàn)有的運(yùn)輸組織模式；（2）通過(guò)港口客運(yùn)樓和待渡場(chǎng)的智能化管理，提升旅客和車(chē)輛的通過(guò)效率，提高工作質(zhì)量、工作效率和服務(wù)水平，從而進(jìn)一步提高鐵路輪渡的市場(chǎng)占有份額。

1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

1.1 系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)

最終目標(biāo)和效果，主要聚焦于以下幾個(gè)方面：（1）實(shí)現(xiàn)港口資源統(tǒng)籌高效利用，降低運(yùn)輸成本；（2）實(shí)現(xiàn)完善的基礎(chǔ)設(shè)施和運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)；（3）實(shí)現(xiàn)一體化智能化的運(yùn)輸服務(wù)；（4）實(shí)現(xiàn)高水平的港口安全監(jiān)管和應(yīng)急救援；（5）實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新型、高附加值的運(yùn)輸組織與服務(wù)；（6）實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的可持續(xù)性和諧發(fā)展。其基本特征包括：新一代信息技術(shù)與港口業(yè)務(wù)深度融合，港口基礎(chǔ)設(shè)施與裝備現(xiàn)代化，港口生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)智能化，港口運(yùn)營(yíng)組織協(xié)同化、一體化，港口運(yùn)輸服務(wù)敏捷柔性化，港口管理決策智慧化[2-3]。

1.2 系統(tǒng)架構(gòu)

根據(jù)智能港口建設(shè)的目標(biāo)，構(gòu)建鐵路輪渡客貨運(yùn)港口智能化管理系統(tǒng)，系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示，該系統(tǒng)集成港口作業(yè)涵蓋的軟件、硬件、數(shù)據(jù)及網(wǎng)絡(luò)等資源，滿(mǎn)足港口各項(xiàng)業(yè)務(wù)信息化、智能化的需求。

圖1 港口智能化管理系統(tǒng)架構(gòu)

1.3 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

港口智能化管理系統(tǒng)通過(guò)公網(wǎng)方式互聯(lián)地方交通管理信息平臺(tái)，通過(guò)光纜直連方式互聯(lián)輪渡售檢票、旅客服務(wù)、廣播、視頻、樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)（BAS ，Building Automation System）、防災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)（FAS，F(xiàn)ire Alarm System）等港口內(nèi)部相關(guān)系統(tǒng)。內(nèi)外部應(yīng)用系統(tǒng)通過(guò)防火墻、入侵防護(hù)等安全設(shè)備交互數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖2所示。

2 系統(tǒng)功能

港口智能化管理系統(tǒng)基于鐵路港口車(chē)站業(yè)務(wù)需求設(shè)置，預(yù)留既有普鐵港口車(chē)站相關(guān)系統(tǒng)處理能力。車(chē)過(guò)海方式下，該系統(tǒng)互聯(lián)輪渡售檢票、旅客服務(wù)、視頻、辦公、電源及機(jī)房環(huán)境監(jiān)控、BAS、FAS等港口相關(guān)系統(tǒng)；人過(guò)海方式下，該系統(tǒng)還需互聯(lián)交通管理平臺(tái)、船訊網(wǎng)、微信等地方相關(guān)系統(tǒng)。

系統(tǒng)功能架構(gòu)如圖3所示。

2.1 港口智能管理

智能運(yùn)行管理包括作業(yè)計(jì)劃管理、作業(yè)流程管理、船舶運(yùn)行盯控、船舶調(diào)度管理、船舶運(yùn)行管理、車(chē)輛調(diào)度管理、引導(dǎo)廣播管理、運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)管理、人員定位管理等。利用大數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)可視化技術(shù)手段，基于對(duì)鐵路車(chē)站、船舶、港口、車(chē)輛等專(zhuān)業(yè)的指標(biāo)體系進(jìn)行全面梳理的基礎(chǔ)上，從客運(yùn)組織生產(chǎn)、安全和效率等多個(gè)維度，集成多種數(shù)據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)和數(shù)據(jù)資源，為鐵路港口管理方多級(jí)領(lǐng)導(dǎo)和員工提供統(tǒng)一的用戶(hù)管理和操作界面。

2.2 安全監(jiān)控及運(yùn)營(yíng)維護(hù)

智能安全監(jiān)控及運(yùn)營(yíng)維護(hù)包括智能視頻分析、客服設(shè)備管理、樓宇設(shè)備管理、船舶資產(chǎn)管理、故障報(bào)修管理、設(shè)備能耗管理、三維建筑模型等。利用智能視頻中心、物聯(lián)網(wǎng)及港口模型，基于對(duì)攝像頭、視頻會(huì)議、手持終端、智能樓宇設(shè)備、客運(yùn)設(shè)備等全面管控的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)關(guān)鍵運(yùn)營(yíng)資源的關(guān)鍵指標(biāo)設(shè)定閥值， 當(dāng)這些關(guān)鍵指標(biāo)突破閥值時(shí)，主動(dòng)發(fā)出告警，相關(guān) 專(zhuān)業(yè)能跟蹤指標(biāo)的變化，及早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。

從客運(yùn)作業(yè)卡控、港口安全管理、設(shè)備運(yùn)維和能耗 等多個(gè)維度，給鐵路港口現(xiàn)場(chǎng)管理方各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)和員工提供統(tǒng)一的用戶(hù)管理界面。實(shí)現(xiàn)港口設(shè)備資產(chǎn)管理、能耗采集分析、狀態(tài)異常告警、故障申報(bào)維修、旅客及車(chē)輛異常行為告警、作業(yè)過(guò)程監(jiān)督、應(yīng)急指揮等功能。

圖2 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖

圖3 港口智能化管理系統(tǒng)功能架構(gòu)圖

2.3 旅客服務(wù)

整合鐵路車(chē)站、輪渡及相關(guān)旅客服務(wù)信息資源，為旅客提供出行規(guī)劃、網(wǎng)上購(gòu)票、站內(nèi)引導(dǎo)和乘車(chē)乘船服務(wù)等便捷出行服務(wù)。旅客服務(wù)包括客運(yùn)服務(wù)、微信公眾號(hào)服務(wù)等。利用輪渡票務(wù)系統(tǒng)、港口旅客服務(wù)系統(tǒng)、待渡場(chǎng)車(chē)輛管理系統(tǒng)、微信小程序，基于對(duì)售取票、安檢、驗(yàn)證、引導(dǎo)廣播、檢票等專(zhuān)業(yè)的指標(biāo)體系進(jìn)行梳理的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)自助售取票、車(chē)輛預(yù)約、港口內(nèi)部導(dǎo)航、信息發(fā)布、個(gè)性化信息推送等功能。拓展鐵路客運(yùn)服務(wù)產(chǎn)業(yè)鏈，構(gòu)建高品質(zhì)、多層次、全方位、立體化的鐵路客運(yùn)商旅服務(wù)網(wǎng)[4]。

3 系統(tǒng)主要組成

3.1 大數(shù)據(jù)中心

通過(guò)傳感器、視頻監(jiān)控、電子標(biāo)簽等設(shè)備對(duì)港口進(jìn)行全方位信息采集，充分利用鐵路客票系統(tǒng)、車(chē)輛管理系統(tǒng)、安檢地磅系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等基礎(chǔ)業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)，通過(guò)分布式工具將數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)導(dǎo)入到港口數(shù)據(jù)庫(kù)中；利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)海量數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘，發(fā)現(xiàn)大數(shù)據(jù)中隱含的知識(shí)和規(guī)律：利用船最大化分類(lèi)原則配載各種類(lèi)型車(chē)輛，實(shí)現(xiàn)效益最大化；利用港口待渡場(chǎng)車(chē)輛管理系統(tǒng)，解決客票系統(tǒng)預(yù)售車(chē)票票額問(wèn)題；利用車(chē)輛預(yù)約系統(tǒng)，解決港口待渡場(chǎng)車(chē)輛停放接待能力問(wèn)題。實(shí)現(xiàn)港口管理方式由基于經(jīng)驗(yàn)的“直覺(jué)型管理”向基于數(shù)據(jù)的“事實(shí)型管理”轉(zhuǎn)變，為港口管理工作提供決策支持和技術(shù)支撐[5]。建立感知靈敏、信息流暢、智能決策的服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，將與港口經(jīng)營(yíng)生產(chǎn)相關(guān)的一切活動(dòng)都集中在服務(wù)網(wǎng)絡(luò)中，實(shí)現(xiàn)對(duì)港口人員、車(chē)輛、設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施的實(shí)時(shí)管理，通過(guò)港口數(shù)據(jù)挖掘和智能應(yīng)用，達(dá)到港口運(yùn)營(yíng)的“智能”狀態(tài)。

3.2 智能視頻分析中心

通過(guò)監(jiān)控視頻，按照所設(shè)定的告警條件，分析當(dāng)前監(jiān)控位置的警情，自動(dòng)發(fā)出告警。根據(jù)目標(biāo)分類(lèi)分析，實(shí)現(xiàn)人臉識(shí)別、周界入侵監(jiān)測(cè)、人數(shù)統(tǒng)計(jì)、交通流量統(tǒng)計(jì)、可疑物品偵測(cè)、人群行為分析、人員滯留監(jiān)測(cè)、行走軌跡自動(dòng)追蹤、越界識(shí)別、車(chē)牌識(shí)別、車(chē)輛違章識(shí)別等功能。針對(duì)監(jiān)控對(duì)象異常事件等進(jìn)行實(shí)時(shí)告警，準(zhǔn)確發(fā)出告警發(fā)生的時(shí)間、地點(diǎn)等信息。由于采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行警情識(shí)別，能對(duì)多路視頻同時(shí)進(jìn)行分析，監(jiān)測(cè)更加全面，使得報(bào)警更加及時(shí)，顯著降低現(xiàn)場(chǎng)人員工作量。現(xiàn)場(chǎng)人員接到告警信息后，進(jìn)行二次警情確認(rèn)，進(jìn)一步提高監(jiān)控效率。

3.3 融合通信系統(tǒng)

融合通信系統(tǒng)是以IP通信為基礎(chǔ)[6]，以基于IP的語(yǔ)音傳輸（VoIP,Voice over Internet Protocol）、視頻通信、多媒體會(huì)議、協(xié)同辦公、通信錄、即時(shí)通信等為核心功能，融合智能手機(jī)、平板電腦的基本應(yīng)用程序，用戶(hù)在任何作業(yè)區(qū)域都可以接入到網(wǎng)絡(luò)，享有統(tǒng)一的各種通信服務(wù)；融合通信系統(tǒng)還可以使用戶(hù)通過(guò)多樣化的終端、以IP為核心的統(tǒng)一控制和承載網(wǎng)，以及融合的業(yè)務(wù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)各類(lèi)通信的統(tǒng)一和用戶(hù)體驗(yàn)的統(tǒng)一。系統(tǒng)通過(guò)建設(shè)LTE（Long Term Evdution）寬帶網(wǎng)、無(wú)線(xiàn)集群網(wǎng)與港口專(zhuān)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)及公網(wǎng)融合，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)動(dòng)態(tài)感知、設(shè)備管理智能化、業(yè)務(wù)管理信息化，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急高效指揮。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)人員手持終端、平板電腦、視頻會(huì)議系統(tǒng)等與管理人員實(shí)現(xiàn)IP語(yǔ)音、即時(shí)消息、在線(xiàn)狀態(tài)、文件傳輸、多媒體會(huì)議等應(yīng)用，提供無(wú)縫融合通信體驗(yàn)，建立集語(yǔ)音、視頻于一體的指揮系統(tǒng)。

3.4 物聯(lián)網(wǎng)

通過(guò)射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)、傳感器和無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)，采集和感知港口內(nèi)車(chē)輛、人員、設(shè)備設(shè)施等信息，并傳輸至信息處理后臺(tái)進(jìn)一步處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)港口內(nèi)的各類(lèi)基礎(chǔ)設(shè)施和生產(chǎn)資料有效整合、通過(guò)信息平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換[7]，從而建設(shè)智能消防系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)定位；建設(shè)智能樓宇安防系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程設(shè)備的聯(lián)動(dòng)，將異常情況正確地反映給現(xiàn)場(chǎng)人員；建設(shè)智能閘口系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)全過(guò)程無(wú)人干預(yù)，加快車(chē)輛通過(guò)閘口的通行速度，減少現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員數(shù)量，提高港口作業(yè)效率；建設(shè)智能待渡場(chǎng)車(chē)輛管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)安排車(chē)輛停放、自動(dòng)調(diào)度車(chē)輛出閘上船；建設(shè)智能監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)港口內(nèi)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行智能化識(shí)別，并準(zhǔn)確判斷現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、車(chē)輛和作業(yè)人員的行為信息，從而實(shí)現(xiàn)智能化監(jiān)控的目的；構(gòu)建鐵路物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)電子標(biāo)識(shí)及其他智能硬件的跨專(zhuān)業(yè)、跨行業(yè)共享與協(xié)同操作，以及“云-管-端”的物聯(lián)網(wǎng)安全防護(hù)體系[8]；物聯(lián)網(wǎng)依據(jù)傳感器獲取的設(shè)備能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷和管理，實(shí)現(xiàn)高能耗設(shè)備的節(jié)能降耗。

3.5 港口三維模型

建立虛擬的港口建筑工程三維模型，利用數(shù)字化技術(shù)，為該模型提供完整的、與實(shí)際情況一致的建筑工程信息庫(kù)。通過(guò)建立信息庫(kù)，可以查詢(xún)與設(shè)備相關(guān)的圖紙、說(shuō)明、安裝、維修記錄等信息。通過(guò)實(shí)時(shí)信息管理，記錄設(shè)備的維修和保養(yǎng)情況，動(dòng)態(tài)掌握各類(lèi)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。

3.6 港口智能調(diào)度指揮中心

調(diào)度指揮中心利用鐵路港口智能化管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)港口全過(guò)程作業(yè)管控、全場(chǎng)景可視化、快速響應(yīng)與協(xié)調(diào)、智能指揮。

4 結(jié)束語(yǔ)

鐵路輪渡港口智能化管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案以實(shí)現(xiàn)瓊州海峽鐵路輪渡港口作業(yè)全過(guò)程智能化服務(wù)和安全管控為目標(biāo)，通過(guò)客滾船配載能力的大數(shù)據(jù)分析和港口智能化裝備，以及港口客運(yùn)樓和待渡場(chǎng)的智能化管理，提升港口的調(diào)度指揮能力和效率，提升旅客和車(chē)輛的通過(guò)效率，提高工作質(zhì)量、工作效率和服務(wù)水平。目前，該設(shè)計(jì)方案已納入湛海高鐵建設(shè)設(shè)計(jì)方案中。