大连港港口设施数字化管理平台建设与应用研究

刘 伟

（大连港集团有限公司，大连116600）

大连港港口设施数字化管理平台建设与应用研究

刘 伟

（大连港集团有限公司，大连116600）

港口设施是港口发展中最重要的基础性战略资源，为港口正常经营、安全生产、科学发展提供着重要保障。文章阐述了大连港港口设施数字化管理平台的建设目标和“一个平台、八个系统”总体架构，并从信息技术和设施维护专业两个层面介绍了平台的数据库和功能模块设计。通过对大连港港口设施管理工作中的业务流程梳理和系统开发，实现了设施管理的数字化和信息化。

港口设施；数字化；综合管理；大连港

港口设施是港口发展中最重要的基础性战略资源，为港口正常经营、安全生产、科学发展提供着重要保障。交通运输部于2012年12月印发了《港口设施维护管理规定（试行）》（以下简称《管理规定》），提出港口设施维护管理应贯彻“安全至上、预防为主和防治结合”的工作方针，要求各级港口管理部门应加强港口设施信息管理，建立健全港口设施维护技术档案，应用信息化技术促进港口设施管理效率［1-7］。2016年全国交通会议中指出全面推进“互联网+交通运输”，加快云计算、大数据等现代信息技术的集成创新与应用。

大连港地处东北亚经济圈中心，港阔水深，不淤不冻，是中国北方面向太平洋、走向世界的海上门户。大连港拥有集装箱、原油、成品油、散矿、粮食、煤炭、滚装等现代化专业泊位80多个，万吨级以上泊位50多个；拥有大港区航道、甘井子航道、新港原油码头航道、大窑湾航道、大连湾码头航道，水深在-9～-17.5 m，大部分为天然航道，吃水在10 m左右的船舶可随时进出，全港共有防波堤9座，总长7 000 m。大连港所拥有的基础设施数据和规模都处于全国前列，随着大连港经济的快速发展和货物吞吐量的持续增长，对港口设施使用提出了越来越高的要求。

对这些港口基础设施进行规范、科学、有序的管理，是保障大连港安全生产和运营的前提。按照“科学管理、合理使用、定期检测、适时维修”的原则，掌握港口设施运行信息，及时获得设施技术状态，定期进行检测，确保港口设施的健康运行，对保障大连港港口生产的安全运营具有重大意义。因此，建设大连港港口设施数字化管理平台是转变港口发展方式、打造核心竞争力的需要；是贯彻执行管理规定和落实交通工作会议精神的重要切入点；是落实打造幸福、创新、生态、高效、智慧“五型”港口的要求。

在港口设施管理的信息化发展的程度上，各个港口之间存在较大的不平衡。有些港口建立了设施技术台账，开发建设了港口设施动态管理信息系统；有些港口至今仍采用纸质账簿或Excel电子表格进程设施台账管理；有些港口甚至从未建立设施台账［5］。大连港港口设施数字化管理平台是在严格遵循交通运输部《管理规定》基础上设计开发建设的，具有以下特点：

（1）平台是交通运输部《管理规定》颁布实施后，全国较早建设的专业性较强、功能较为全面、符合规范的企业级港口设施维护管理信息综合平台。

（2）平台实现了全港设施的精细化管理，重点掌握码头泊位、防波堤护岸、港池、进出港航道、锚地、港区道路、桥梁、隧道、港区铁路、堆场、仓库、储罐、散粮筒仓、运输管道、排水管线、供水管线、建构筑物、档土墙护坡、电子通讯管线等19类设施的维护管理资料，建立了设施管理台账。实现了检测评估管理、维护维修管理、损坏报废管理、智能提醒管理、决策支持管理、地理信息管理等。

（3）平台将设施技术台账与设施地理信息进行无缝关联，实现了台账与地图的双向交互功能，并接入了港区视频监控和环境监测数据，在系统中可调取摄像头监控信号和潮位水文气象信息，真正实现了港口现场可视化图像监视。在用户体验、数据可视化方面实现了创新。

图1 系统总体架构图Fig.1System architecture

1 平台总体架构

结合对系统的整体分析，在系统设计中，采用多层体系结构。大连港港口设施数字化管理平台从层次结构上分为技术层、数据层、服务层和应用层，平台总体架构如图1所示。

（1）技术层。技术层是大连港港口设施数字化管理平台的理论基石，关键技术包括数据库技术、地理信息技术、系统集成技术、SOA技术等。

（2）数据层。数据层是平台的信息集散和传输中心，主要由数据中心和宽带网络组成。数据中心建设本质上就是数据库的建设。系统的数据库划分为基础数据库、应用数据库、视频数据库。网络建设就是网络工程的建设，在既有的内部通讯系统和外部通讯系统的基础上，采用防火墙、入侵检测系统和病毒防治系统等保证信息传输安全。

（3）服务层。服务层相当于中间类的作用，中间的工厂类提供了另一个通用的接口让调用者可以使用接口，无需关注架构或底层发生怎样的变化，通过与数据层的衔接，提供出相应的服务，将数据层以服务的形式对外开放。

（4）应用层。应用层是平台的核心部分，大连港港口设施数字化管理平台建设的目的就是为了应用。运用技术层的技术方法，利用服务层提供的各种接口信息，为大连港设施管理的各项工作提供查询、统计、分析的结果，为设施数字化管理提供申报、管理的平台，为集团领导的决策提供智能支持。

大连港港口设施数字化管理平台能够具备数字化、网络化、标准化、整合化、开放化和智能化等6个方面的特性。在整个系统框架中，政策法规、标准规范和安全保障、组织机构这四大部分贯穿于系统构架的始终，起着支持和指导的作用。

2 数据库设计

根据各项应用所需数据资源的属性和使用要求，并按照相关技术要求，确定本平台将建设三大类数据库［3］。数据库总体结构如图2所示。

（1）基础数据库。包括港区基本信息、港口企业基本信息、港口设施基本信息、水运工程设计单位信息、水运工程施工单位信息、水运工程监理单位信息、检测评估单位信息、维护工程数字档案信息、地理空间数据库、用户管理信息等10类子数据库。

（2）业务数据库。包括港口设施日常巡查记录、定期检测信息特殊检测信息、维护维修工程计划、维护维修工程记录、港口设施大修备案、港口设施损坏备案、港口设施报废备案、港口设施安全突发事件、潮位、水文、气象信息、港口设施统计分析库11类子数据库。

（3）视频数据库。包括各港口企业监控系统采集的视频。

图2 数据库总体结构图Fig.2Structure of database

3 平台功能设计

3.1功能模块设计

大连港港口设施数字化管理平台由8个功能模块构成，主要包括：技术台账管理、检测评估管理、维护维修管理、损坏报废管理、智能提醒管理、决策支持管理、地理信息系统、系统后台管理等模块，总体功能模块如图3所示。

图3 总体功能模块图Fig.3Function block diagram

（1）技术台账管理。本模块建立19种港口设施数字化的技术台账，并建立港口设施的更新改造台账，实现设施技术台账的查询和汇总功能。

（2）检测评估管理。本模块功能包括：检测评估资质单位管理、日常设施巡查记录、定期检测信息填报、特殊检测信息填报。

（3）维护维修管理。大连港股份公司每年对需要进行维修和维护的设施制定计划，二级公司根据计划进行设施的修护维修，包括计划执行情况、维护维修工程记录管理等。本模块功能包括：设计、施工、监理单位管理、维护维修计划制定、维护维修工程月度计划、维护维修工程月度计划完成情况、维护维修工程记录、维护维修工程数字档案管理。

（4）损坏报废管理。《管理规定》要求对技术状态为四类的设施应根据情况立即进行中修或大修，五类的港口设施应停止使用并立即进行大修，对无修复价值的港口设施应报废。本模块功能包括：设施大修备案、设施损坏备案、设施报废备案。

（5）智能提醒管理。智能提醒实现设施维护管理中对常用信息和影响设施安全的信息自动智能提醒，避免由于疏忽而导致的设施安全问题发生。本模块功能包括：定期检测实时提醒、需维护设施提醒、设计年限到期提醒、信息报送提醒。

（6）决策支持管理。决策支持系统主要功能包括设施综合查询19类设施分类统计、全港设施整体情况统计报告等功能，通过数据的分类统计汇总，以总结性文字、数据表格、数据图表、图文并茂的报告等形式，为领导和业务管理人员提供掌握全局、辅助决策的数据支持服务。

（7）地理信息系统。地理信息系统主要为结合大连港原有设施地理信息系统中的MapGIS格式数据，对港区实例CAD数据进行分析、处理、制图、服务发布等操作，开发基础的地理信息功能，将原有设施数据进行展现，为后期设施台账与地理信息数据集成奠定基础。

（8）系统后台管理。系统后台管理作为支撑和保证整个系统正常运行的基础。本模块主要功能有：用户中心、组织机构管理、用户管理、权限管理、系统日志、通知公告、系统参数设置等。

3.2平台体系结构设计

平台是港口设施数据填报、管理以及分析、统计与应用于一体的大型系统，系统的用户既有专业技术人员，也有业务管理人员，还有各级决策人员，系统应用的范围遍布各个层面，空间跨度也极为广阔，针对这种复杂的应用对象，系统功能应用满足对专业处理的高效率、高速度要求，又满足多接入、服务广泛的要求，因此，根据系统应用需求，用户使用系统的现状，以及对系统平台安全性、稳定性、用户使用的方便性考虑，将采用B/S模式。

B/S是Brower/Server的缩写，客户机上只要安装一个浏览器（Browser），如Netscape Navigator或Internet Explorer，服务器安装Oracle、Sybase、Informix或SQL Server等数据库。在这种结构下，用户界面完全通过WWW浏览器实现，一部分事务逻辑在前端实现，但是主要事务逻辑在服务器端实现。浏览器通过Web Server同数据库进行数据交互。B/S最大的优点就是可以在任何地方进行操作而不用安装任何专门的软件，只要有一台能上网的电脑就能使用，客户端零维护，系统的扩展非常容易。

3.3平台关键技术

信息系统的建设离不开功能处理和数据库两大基石，因此在系统总体设计时，必须从功能处理和数据库两方面进行科学合理的设计，在构造系统的数据库时，既要考虑结构的完备性、格式和编码的规范化，又要尽可能地避免数据的冗余。在构造系统的功能模型时，为使系统结构合理，层次清晰，并具有较强的开放性和可伸缩性，将系统划分为若干既相对独立又相互协调、可共享信息的子模块。这些子模块在依据一定的通讯规则和集成模式完成各自独立的功能的同时，能够有机的集成在一起，服务于整个系统的信息处理目标，同时应用子模块通过对数据库的合理调度、组织，形成数据的合理流向，完成系统的整体功能，维持系统的旺盛的生命力。

（1）统一集成的应用环境。统一、集成的应用环境是系统建设的重要目标之一。平台采用统一的设计思想和先进的网络控制技术，综合利用大型数据库、系统容错等先进技术，充分考虑系统间各部分的联系和配合，实现整体性能最优化，完成整个系统的综合设计。

（2）数字权限控制技术。为保证网络环境下的数据安全，防止病毒入侵、非法访问、恶意更改毁坏，系统采取完备的数据保护和备份机制。为了防止非授权用户的非法入侵和授权用户的越权使用，系统应进行各种级别的权限控制，自动记录用户访问的情况和操作过程，以备日后查询。

（3）SOA技术。面向服务的体系结构（service⁃oriented architecture，SOA）是一个组件模型，它将应用程序的不同功能单元（称为服务）通过这些服务之间定义良好的接口和契约联系起来。接口是采用中立的方式进行定义的，它应该独立于实现服务的硬件平台、操作系统和编程语言。这使得构建在各种这样的系统中的服务可以以一种统一和通用的方式进行交互。

（4）功能部件式系统开发。基于GIS的项目开发是一项极其复杂的工程。如何合理地组织软件的结构，一直是软件技术专家们研究的问题。平台采用了基于GIS功能部件库的系统集成开发策略，建立GIS通用功能部件库、专业功能部件库，结合商用GIS平台和通用部件，利用面向对象的编程技术实现系统集成。

（5）关联操作与关联查询。在平台设计中，将业务管理的主要应用作为系统的核心，具有针对性地进行系统数据的组织、系统的应用以及分析模型的设计。在数据一体化基础上，以港口设施台账为依托建立各类业务数据与空间对象关联，从而实现由图形到业务，由业务到图形的多项关联查询，保障大连港港口设施数字化管理平台的高效流通和便于操作，保证系统数据更新的一致性。

4 应用效果

大连港港口设施数字化管理平台于2015年12月上线，从运行状态和抽检情况看来，系统运行稳定，经过各项功能测试，符合系统设计要求，基本没有出现系统错误，性能指标满足需求。目前为20多个港口设施管理部门和港口企业开设账户，建立包括码头泊位、防波堤和护岸、港池、航道、锚地、港区道路、桥梁、港区铁路、隧道、堆场、仓库、储罐、散粮筒仓、港口运输管道、排水管线、供水管线、建构筑物、挡土墙护坡、电力通信管线的19个设施大类的技术管理台账约2 000项，涉及9个港区。地理信息子系统将码头泊位、堆场、道路、油罐、地下管线、散粮筒仓等重要设施进行了地理位置的确认，可以在地图上方便查询设施的地理位置分布。

系统平台的上线运行，理顺了大连港港口设施管理工作中的业务流程，实现了设施管理的数字化和信息化；有效支撑了港口设施维护相关工作的开展，提高了管理效率；提高了港口设施维护管理水平，进一步保障了全市港口设施安全，促进了大连市港口科学发展和安全发展。后期平台稳定运行后，将再拓展港口船舶停靠泊管理、码头结构健康监测、供水及工业管道监测、港口设施网格化管理等方向的功能，为大连港港口的正常生产运行和安全高效发展提供保障。

［1］交水发［2012］728号，港口设施维护管理规定（试行）［S］.

［2］JTS310-2013，港口设施维护技术规范［S］.

［3］JT/T 697.3-2007，交通信息基础数据元第3部分：港口信息基础数据元［S］.

［4］赵立鹏，张建国.对港口设施维护与管理对策的思考［J］.港工技术，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］杨凯，许家帅，陈艳萍.港口设施维护管理信息化智能化系统设计与应用开发［J］.水道港口，2014，35（S2）：130-134.

［6］张忠贵，齐培培.基于GIS的港口设施集成管理平台研究［J］.中国港口，2011（5）：61-63.

［7］张伟，苏林王，应宗权.现役码头结构健康数据库系统开发及应用［J］.水运工程，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

刘伟(1967-)，女，辽宁省人，高级工程师，主要从事港口工程项目管理工作。

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