港口综合业务管控系统设计与应用――以青岛港（集团）有限公司为例

耿增涛 汤雪 刘迅 邵明杰

近年来，在“一带一路”倡议的推动下，青岛港（集团）有限公司（以下简称“青岛港”）货物吞吐量和集装箱吞吐量稳健增长。2018年青岛港完成货物吞吐量4.86亿t，完成集装箱吞吐量1 932万TEU;同时，集装箱班轮航线数量也呈增长趋势，据近期统计已达160余条。在内陆服务方面，青岛港已开通包括国际班列线路在内的40余条货运班列线路，形成巨大的铁路运输线网。在此背景下，为了提升主营业务作业效率和保障生产作业安全，提升对外服务形象，青岛港开发出集生产调度、业务管控和分析决策为一体的港口综合业务管控系统。该系统综合利用船舶自动识别系统、大数据、物联网、移动端等技术，将码头生产作业监控、船舶调度、货物集疏运、码头堆场布局、数据统计分析、码头基础数据、费率等业务管理协同化，实现作业调度和数据标准统一化，促进港口生产和业务管控现代化、智能化，为港口管理层科学决策提供技术支持。

1 港口综合业务管控系统简介

如图1所示，港口综合业务管控系统以提升主营业务作业效率、保障生产作业安全、服务各单位发展为目标，融合港口、海事、引航、拖船形成“四位一体”，实现基础数据标准统一及与各相关方的业务协同。港口综合业务管控系统应用船舶自动识别系统、大数据分析、移动端应用等技术，形成集码头作业监控、船舶调度、集疏运、码头堆场、数据分析、气象水文等于一体的协同在线指挥业务管控系统，从而实现青岛港业务操作统一化和管理决策科学化。港口综合业务管控系统包括众多子系统，其需要与各个子系统进行数据交换，以便统计、分析生产数据，从而为管理层决策提供依据。

1.1 代码统一管理系统

代码统一管理系统对港口生产管理基础数据进行统一编码和下发，形成统一的共享数据资源库和标准。数据资源的共享为各个统计分析系统奠定了基础，也为大数据分析初步梳理数据，使各项数据更加有效，从而为决策分析提供支持。

1.2 基于船舶自动识别系统的船舶管控系统

基于电子海图的船舶自动識别系统（或船舶交通管理系统）是涵盖船舶代理、海事监管、船舶作业计划、引航调度、拖船调度等的综合船舶管控系统，是包括船舶作业申报、船舶靠离泊计划、船舶作业计划、船舶作业动态等的船舶调度系统，能够动态显示在港船舶作业信息，全方位管控船舶在港动态信息。

1.3 基于生产作业的实时统计分析系统

基于生产作业的实时统计分析系统覆盖集装箱、件杂货、干散货、液体化学品、物流服务等，能够快速形成统计信息，便于生产调度指挥人员及时掌握生产作业动态。

1.4 中转业务管理系统

中转业务管理系统的功能为：及时掌握进口集装箱、件杂货、干散货、液体化学品等的流向，按航线、港口、船公司、箱属公司、承运人等分国际监管、国际转运、国际中转等明确一程船和二程船箱量，按船公司、承运人、货主等明确干散货、件杂货、液体化学品转运流量和流向，实现全港区内资源统一协调支配及中转船统一调度。

1.5 商务计费管控系统

建立基于统一客户管理的商务计费管控系统，规范港口主营业务作业流程，实现商务、作业、合同、货物交付全流程管控。

1.6 基于地理信息系统的堆场管理系统

建设覆盖青岛港四大港区堆场和室内仓库资源等的堆场管理系统，系统信息包括库场位置、面积、性质、最大存货量等。基于地理信息系统的堆场管理系统有助于计划员结合生产实际，分析并及时调整生产布局，优化作业管理架构。

1.7 基于全程物流跟踪的集疏运管理系统

建设基于全程物流跟踪的集疏运管理系统，采集各港区码头铁路、公路、水路和管道四路集疏运计划和运量等动态信息，按照时间、流向、货主、货种等不同维度对四路集疏运情况进行统计分析，为码头现场作业布局、运输方式调整、市场揽货、客户服务提供信息支持和决策依据。

1.8 客户货源分析系统

客户货源分析系统广泛采集并整合港口客户、货物装卸、生产作业过程、物流集疏运等信息和港航外部市场对标数据，通过港口数据共享和深度利用，形成市场和港口运营绩效分析体系，以帮助运营管理决策，推动港口战略目标的实现。

2 港口综合业务管控系统设计架构

如图2所示，港口综合业务管控系统采用基于Spring Cloud的微服务架构，其架构设计主要考虑以下因素：（1）系统包含多个相对独立的子系统;（2）日常访问量和并发量较大，需要考虑负载均衡;（3）所有客户端均通过同一网关地址访问后台服务，网关通过路由配置来判断统一资源定位器请求的处理服务，请求转发应用负载均衡;（4）所有服务由统一的注册中心注册;（5）服务之间需要相互访问;（6）及时处理服务调用错误和其他异常情况，防止因单个服务问题而导致整个系统瘫痪，因此需要设置断路器;（7）需要监控服务状态及调用开销，以便及时发现问题并优化系统效率。针对其业务特点和技术特点，港口综合业务管控系统主要采用以下组件。

（1）Nginx服务器 用作反向代理服务器和负载均衡服务器，根据配置的调度策略为用户返回相应的请求服务结果。

（2）Zuul服务网关 Zuul的主要功能构件为路由器和过滤器，其是各种服务的统一入口，同时提供监控、授权、安全、调度等服务，还可以通过扩展Zuul Filter在执行操作之前实施检查。

（3）Sleuth链路追踪 Sleuth为服务调用提供链路追踪，以便了解服务请求过程和服务处理耗时，进而梳理各个微服务间的调用关系。

（4）Turbine集群管理 Turbine的功能是监控集群的请求量，确定系统的请求高峰期，从而找出系统短板。

（5）Hystrix断路器 若单个服务因网络或自身原因而出现问题，在调用该服务时就会出现线程阻塞;此时，若大量请求涌入，小服务程序或服务连接器的线程资源被消耗完毕后会导致服务器瘫痪，进而给整个微服务系统造成灾难性后果。Hystrix断路器具有熔断功能，能够阻止分布式系统中的联动故障，提高整个分布式系统的弹性。

（6）Consul服务治理 Consul是一个高可用分布式系统，包含多个组件，其在微服务架构中是为基础设施提供服务发现和服务配置的工具。

（7）Config配置管理 引入Spring Cloud Config配置管理，将外部配置文件集中放置在Git仓库，并新建一个管理配置文件的Config服务器。当在维护过程中需要更改配置时，只须在本地更改后推送到远程仓库即可。所有服务实例都可以通过Config服务器获取配置文件，每个服务实例就相当于配置服务的客户端。为了确保系统的稳定性，配置服务端可以进行集群部署。

3 港口综合业务管控系统流程及实施效果

3.1 船舶管控系统流程

船舶管控系统流程主要分为船舶代理、海事审批、布局调整、公司调度、船舶运营等5个板块，各个板块之间的关系如图3所示。船舶管控系统的作用在于实时监控船舶在港情况及当前作业情况，该系统流程的实施效果如图4所示。

3.2 中转业务管理系统流程

如图5所示，中转业务管理系统在合理调度资源的基础上，统一管理港口集装箱中转业务，以便各相关公司提前安排作业计划，为客户提供优质服务。

3.3 集裝箱吞吐量变化趋势

青岛港各码头集装箱吞吐量变化趋势如图6所示。通过各码头集装箱吞吐量变化趋势图可以实时掌握港口集装箱吞吐量变化情况，从而为港口管理层决策提供数据支撑。

3.4 系统审计日志

系统审计日志（见图7）的作用在于记录系统操作日志，便于相关人员查看系统操作记录以及查找、分析相应问题或故障。

3.5 费率管控界面

费率管控界面（见图8）的作用在于为港口管控码头公司合同费率提供平台，由港口相关管理部门对码头公司制订的费率进行审批。

4 结束语

港口综合业务管控系统集成船舶管控系统、费率管控系统、中转业务管理系统、代码管控系统、基于地理信息系统的堆场管理系统、客户货源分析系统、基于全程物流跟踪的集疏运系统、基于生产作业的实时统计分析系统等8大子系统，实现港口业务管理模式创新，便于港口资源的合理调配，有利于实现港口生产和业务管控的现代化、智能化，在提升港口业务管控能力和水平方面具有重要意义。此外，港口综合业务管控系统形成的业务规则具有通用性，便于推广应用，其市场前景十分光明。

（编辑：曹莉琼 收稿日期：2019-10-15）