瓊州海峽鐵路輪渡客貨運港口智能化管理系統方案研究

黎 巍， 楊剛強

（1.中國鐵路廣州局集團有限公司 海口機輛輪渡段，海口 570300；2.中國鐵路廣州局集團有限公司 廣州北羊信息技術有限公司，廣州 510100）

粵海鐵路輪渡工程海口—海安海上航線是海南省與廣東雷州半島之間重要的海運通道，客、貨滾裝運輸航線承擔了大量的貨物運輸和旅客運輸，為海南島與內陸之間的經濟、文化交流等發揮了重大作用[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，每個港口配有火車棧橋、汽車棧橋和人行棧橋。日常開行3條船作業，圖定開行14對航班。平均每年為近300萬人次過海旅客和近60萬過海車輛提供過海輪渡服務（不包含客貨列車）。年運輸量約占整個瓊州海峽運輸總量（地方53條船）的1/4，在整個海南省海運交通中占據極其重要地位。為了更好地服務于海南省國際旅游島和自由貿易港的建設，有效提升瓊州海峽運輸能力，結合鐵路輪渡的實際運輸狀況，在目前無法增加滾裝船和泊位的條件下，提出構建瓊州海峽鐵路輪渡港口智能化管理系統的方案，實現鐵路輪渡增加運能、提升效率、提高服務質量的目的：（1）通過客滾船配載能力的大數據分析和港口智能化裝備，提升港口的調度指揮能力和效率，從而優化現有的運輸組織模式；（2）通過港口客運樓和待渡場的智能化管理，提升旅客和車輛的通過效率，提高工作質量、工作效率和服務水平，從而進一步提高鐵路輪渡的市場占有份額。

1 系統總體架構

1.1 系統建設目標

最終目標和效果，主要聚焦于以下幾個方面：（1）實現港口資源統籌高效利用，降低運輸成本；（2）實現完善的基礎設施和運營網絡；（3）實現一體化智能化的運輸服務；（4）實現高水平的港口安全監管和應急救援；（5）實現創新型、高附加值的運輸組織與服務；（6）實現節能環保的可持續性和諧發展。其基本特征包括：新一代信息技術與港口業務深度融合，港口基礎設施與裝備現代化，港口生產運營智能化，港口運營組織協同化、一體化，港口運輸服務敏捷柔性化，港口管理決策智慧化[2-3]。

1.2 系統架構

根據智能港口建設的目標，構建鐵路輪渡客貨運港口智能化管理系統，系統架構如圖1所示，該系統集成港口作業涵蓋的軟件、硬件、數據及網絡等資源，滿足港口各項業務信息化、智能化的需求。

圖1 港口智能化管理系統架構

1.3 網絡架構

港口智能化管理系統通過公網方式互聯地方交通管理信息平臺，通過光纜直連方式互聯輪渡售檢票、旅客服務、廣播、視頻、樓宇自動化系統（BAS ，Building Automation System）、防災報警系統（FAS，Fire Alarm System）等港口內部相關系統。內外部應用系統通過防火墻、入侵防護等安全設備交互數據。網絡架構如圖2所示。

2 系統功能

港口智能化管理系統基于鐵路港口車站業務需求設置，預留既有普鐵港口車站相關系統處理能力。車過海方式下，該系統互聯輪渡售檢票、旅客服務、視頻、辦公、電源及機房環境監控、BAS、FAS等港口相關系統；人過海方式下，該系統還需互聯交通管理平臺、船訊網、微信等地方相關系統。

系統功能架構如圖3所示。

2.1 港口智能管理

智能運行管理包括作業計劃管理、作業流程管理、船舶運行盯控、船舶調度管理、船舶運行管理、車輛調度管理、引導廣播管理、運行風險管理、人員定位管理等。利用大數據中心的數據可視化技術手段，基于對鐵路車站、船舶、港口、車輛等專業的指標體系進行全面梳理的基礎上，從客運組織生產、安全和效率等多個維度，集成多種數據應用系統和數據資源，為鐵路港口管理方多級領導和員工提供統一的用戶管理和操作界面。

2.2 安全監控及運營維護

智能安全監控及運營維護包括智能視頻分析、客服設備管理、樓宇設備管理、船舶資產管理、故障報修管理、設備能耗管理、三維建筑模型等。利用智能視頻中心、物聯網及港口模型，基于對攝像頭、視頻會議、手持終端、智能樓宇設備、客運設備等全面管控的基礎上，通過對關鍵運營資源的關鍵指標設定閥值， 當這些關鍵指標突破閥值時，主動發出告警，相關 專業能跟蹤指標的變化，及早發現問題，規避風險。

從客運作業卡控、港口安全管理、設備運維和能耗 等多個維度，給鐵路港口現場管理方各級領導和員工提供統一的用戶管理界面。實現港口設備資產管理、能耗采集分析、狀態異常告警、故障申報維修、旅客及車輛異常行為告警、作業過程監督、應急指揮等功能。

圖2 網絡架構圖

圖3 港口智能化管理系統功能架構圖

2.3 旅客服務

整合鐵路車站、輪渡及相關旅客服務信息資源，為旅客提供出行規劃、網上購票、站內引導和乘車乘船服務等便捷出行服務。旅客服務包括客運服務、微信公眾號服務等。利用輪渡票務系統、港口旅客服務系統、待渡場車輛管理系統、微信小程序，基于對售取票、安檢、驗證、引導廣播、檢票等專業的指標體系進行梳理的基礎上，實現自助售取票、車輛預約、港口內部導航、信息發布、個性化信息推送等功能。拓展鐵路客運服務產業鏈，構建高品質、多層次、全方位、立體化的鐵路客運商旅服務網[4]。

3 系統主要組成

3.1 大數據中心

通過傳感器、視頻監控、電子標簽等設備對港口進行全方位信息采集，充分利用鐵路客票系統、車輛管理系統、安檢地磅系統、視頻監控系統等基礎業務系統提供的數據，通過分布式工具將數據庫中的數據導入到港口數據庫中；利用大數據技術對海量數據進行挖掘，發現大數據中隱含的知識和規律：利用船最大化分類原則配載各種類型車輛，實現效益最大化；利用港口待渡場車輛管理系統，解決客票系統預售車票票額問題；利用車輛預約系統，解決港口待渡場車輛停放接待能力問題。實現港口管理方式由基于經驗的“直覺型管理”向基于數據的“事實型管理”轉變，為港口管理工作提供決策支持和技術支撐[5]。建立感知靈敏、信息流暢、智能決策的服務網絡，將與港口經營生產相關的一切活動都集中在服務網絡中，實現對港口人員、車輛、設備和基礎設施的實時管理，通過港口數據挖掘和智能應用，達到港口運營的“智能”狀態。

3.2 智能視頻分析中心

通過監控視頻，按照所設定的告警條件，分析當前監控位置的警情，自動發出告警。根據目標分類分析，實現人臉識別、周界入侵監測、人數統計、交通流量統計、可疑物品偵測、人群行為分析、人員滯留監測、行走軌跡自動追蹤、越界識別、車牌識別、車輛違章識別等功能。針對監控對象異常事件等進行實時告警，準確發出告警發生的時間、地點等信息。由于采用計算機進行警情識別，能對多路視頻同時進行分析，監測更加全面，使得報警更加及時，顯著降低現場人員工作量。現場人員接到告警信息后，進行二次警情確認，進一步提高監控效率。

3.3 融合通信系統

融合通信系統是以IP通信為基礎[6]，以基于IP的語音傳輸（VoIP,Voice over Internet Protocol）、視頻通信、多媒體會議、協同辦公、通信錄、即時通信等為核心功能，融合智能手機、平板電腦的基本應用程序，用戶在任何作業區域都可以接入到網絡，享有統一的各種通信服務；融合通信系統還可以使用戶通過多樣化的終端、以IP為核心的統一控制和承載網，以及融合的業務系統實現各類通信的統一和用戶體驗的統一。系統通過建設LTE（Long Term Evdution）寬帶網、無線集群網與港口專網、物聯網及公網融合，實現物聯網動態感知、設備管理智能化、業務管理信息化，實現應急高效指揮。通過現場人員手持終端、平板電腦、視頻會議系統等與管理人員實現IP語音、即時消息、在線狀態、文件傳輸、多媒體會議等應用，提供無縫融合通信體驗，建立集語音、視頻于一體的指揮系統。

3.4 物聯網

通過射頻識別（RFID）技術、傳感器和無線通信網，采集和感知港口內車輛、人員、設備設施等信息，并傳輸至信息處理后臺進一步處理，實現對港口內的各類基礎設施和生產資料有效整合、通過信息平臺進行數據交換[7]，從而建設智能消防系統，實現火災自動報警、自動定位；建設智能樓宇安防系統，實現遠程設備的聯動，將異常情況正確地反映給現場人員；建設智能閘口系統，實現全過程無人干預，加快車輛通過閘口的通行速度，減少現場作業人員數量，提高港口作業效率；建設智能待渡場車輛管理系統，實現自動安排車輛停放、自動調度車輛出閘上船；建設智能監控系統，實現對港口內作業現場進行智能化識別，并準確判斷現場設備、車輛和作業人員的行為信息，從而實現智能化監控的目的；構建鐵路物聯網應用服務平臺，實現電子標識及其他智能硬件的跨專業、跨行業共享與協同操作，以及“云-管-端”的物聯網安全防護體系[8]；物聯網依據傳感器獲取的設備能耗數據進行判斷和管理，實現高能耗設備的節能降耗。

3.5 港口三維模型

建立虛擬的港口建筑工程三維模型，利用數字化技術，為該模型提供完整的、與實際情況一致的建筑工程信息庫。通過建立信息庫，可以查詢與設備相關的圖紙、說明、安裝、維修記錄等信息。通過實時信息管理，記錄設備的維修和保養情況，動態掌握各類設備的運行狀態。

3.6 港口智能調度指揮中心

調度指揮中心利用鐵路港口智能化管理系統，實現港口全過程作業管控、全場景可視化、快速響應與協調、智能指揮。

4 結束語

鐵路輪渡港口智能化管理系統的設計方案以實現瓊州海峽鐵路輪渡港口作業全過程智能化服務和安全管控為目標，通過客滾船配載能力的大數據分析和港口智能化裝備，以及港口客運樓和待渡場的智能化管理，提升港口的調度指揮能力和效率，提升旅客和車輛的通過效率，提高工作質量、工作效率和服務水平。目前，該設計方案已納入湛海高鐵建設設計方案中。