交通大數(shù)據(jù)技術(shù)及應(yīng)用 課件 第7、8章 港口應(yīng)用、交通大數(shù)據(jù)發(fā)展展望

交通大數(shù)據(jù)技術(shù)及應(yīng)用（第七章課

港口應(yīng)用）0201港口業(yè)務(wù)及數(shù)據(jù)港口主要系統(tǒng)及發(fā)展方向03港口作業(yè)調(diào)度04集卡到港預(yù)約港口是水路運(yùn)輸?shù)暮诵沫h(huán)節(jié)，水路運(yùn)輸?shù)臉I(yè)務(wù)主要圍繞港口進(jìn)行，是水運(yùn)客流、物流的核心集散地，是船舶?？俊⒕S修、服務(wù)的集中地。港口業(yè)務(wù)及數(shù)據(jù)01港口主要業(yè)務(wù)根據(jù)《中華人民共和國港口法》規(guī)定，港口業(yè)務(wù)包括了港口規(guī)劃、建設(shè)、維護(hù)、經(jīng)營、管理及其相關(guān)活動。港口規(guī)劃由縣級及以上政府部門執(zhí)行并公布?？h級以上有關(guān)人民政府應(yīng)當(dāng)保證必要的資金投入，用于港口公用的航道、防波堤、錨地等基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和維護(hù)。港口經(jīng)營主體由企業(yè)承擔(dān)，相關(guān)企業(yè)應(yīng)取得港口經(jīng)營許可，并依法辦理工商登記。港口經(jīng)營包括碼頭和其他港口設(shè)施的經(jīng)營，港口旅客運(yùn)輸服務(wù)經(jīng)營，在港區(qū)內(nèi)從事貨物的裝卸、駁運(yùn)、倉儲的經(jīng)營和港口拖輪經(jīng)營等。港口經(jīng)營企業(yè)必須依法，加強(qiáng)安全生產(chǎn)管理，建立健全安全生產(chǎn)責(zé)任制等規(guī)章制度，完善安全生產(chǎn)條件，采取保障安全生產(chǎn)的有效措施，確保安全生產(chǎn)。政府相關(guān)部門應(yīng)當(dāng)依法對港口安全生產(chǎn)情況實(shí)施監(jiān)督檢查和執(zhí)法。數(shù)字交通體系圈港口主要數(shù)據(jù)根據(jù)港口業(yè)務(wù)產(chǎn)生對應(yīng)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。碼頭和其他設(shè)施可以分設(shè)施基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、設(shè)備數(shù)據(jù)、設(shè)施養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)、設(shè)施設(shè)備維修數(shù)據(jù)、資產(chǎn)登記及折舊數(shù)據(jù)、輔助地圖數(shù)據(jù)、BIM數(shù)據(jù)等。港口旅客運(yùn)輸服務(wù)數(shù)據(jù)包括了，客運(yùn)航班數(shù)據(jù)、售票計(jì)劃數(shù)據(jù)、售票預(yù)訂數(shù)據(jù)、檢票上船數(shù)據(jù)、客船基本信息數(shù)據(jù)、從業(yè)人員基本信息數(shù)據(jù)、配套服務(wù)營業(yè)數(shù)據(jù)、應(yīng)急管理數(shù)據(jù)、配套物資數(shù)據(jù)、物資采購數(shù)據(jù)、人員工資數(shù)據(jù)等。港口貨運(yùn)服務(wù)數(shù)據(jù)包括了貨車預(yù)約到港數(shù)據(jù)、裝卸作業(yè)調(diào)度數(shù)據(jù)、碼頭堆場貨物數(shù)據(jù)、船舶基本信息數(shù)據(jù)、船舶靠岸數(shù)據(jù)、船舶裝卸計(jì)劃數(shù)據(jù)、設(shè)備調(diào)配計(jì)劃數(shù)據(jù)、AIS數(shù)據(jù)、貨車進(jìn)閘數(shù)據(jù)、貨物報(bào)關(guān)數(shù)據(jù)、貨物檢驗(yàn)數(shù)據(jù)、貨物倉儲數(shù)據(jù)、集裝箱提箱數(shù)據(jù)、散貨數(shù)據(jù)、引航作業(yè)數(shù)據(jù)等。圖7.3為HiFleet平臺提供的可以公開訪問的AIS數(shù)據(jù)服務(wù)界面，上面密密麻麻的點(diǎn)就是一條條正在海上航行的輪船。數(shù)字交通體系圈港口主要系統(tǒng)及發(fā)展方向02“公路

國內(nèi)在港口信息化管理研究和使用上與國外幾乎同步，招商局集團(tuán)有限公司在1993為香港集裝箱碼頭設(shè)計(jì)了“集裝箱動態(tài)跟蹤系統(tǒng)（ContainerDynamicTrackingSystem，CDTS）”、“堆場集裝箱管理系統(tǒng)（DepotContainerManagermentSystem，DCMS）”持續(xù)提升了集裝箱碼頭的作業(yè)管理效率[102]。上海在上世紀(jì)90年代末的時(shí)候，引入并應(yīng)用集裝箱實(shí)時(shí)管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)的使用大大提高了港口工作效率。經(jīng)過30多年的發(fā)展，以信息化為特征的港口現(xiàn)代化管理有了長足的進(jìn)步，目前國內(nèi)港口主要業(yè)務(wù)信息化系統(tǒng)歸納如下。國內(nèi)港口主要業(yè)務(wù)信息化系統(tǒng)港口大數(shù)據(jù)中心平臺單擊此處添加文本具體內(nèi)容港口客運(yùn)服務(wù)系統(tǒng)單擊此處添加文本具體內(nèi)容船舶自動識別系統(tǒng)單擊此處添加文本具體內(nèi)容港口作業(yè)管理系統(tǒng)單擊此處添加文本具體內(nèi)容港口物流系統(tǒng)單擊此處添加文本具體內(nèi)容港口自動化管理系統(tǒng)單擊此處添加文本具體內(nèi)容港口作業(yè)調(diào)度03港口作業(yè)調(diào)度需求分析港口特別是大型海港最重要的業(yè)務(wù)之一是集裝箱作業(yè)調(diào)度，調(diào)度核心對象為裝卸機(jī)力的合理安排，裝卸機(jī)力包括了岸橋、場橋、輪式吊車等，其作業(yè)調(diào)度類型分5類，如下圖所示0201050403集裝箱作業(yè)調(diào)度類型其他機(jī)力調(diào)度內(nèi)堆場移箱、翻箱機(jī)力調(diào)度內(nèi)堆場-外堆場調(diào)度到港集卡-裝卸機(jī)力調(diào)度靠岸船舶-裝卸機(jī)力調(diào)度研究進(jìn)展港口集裝箱調(diào)度作業(yè)研究可以分碼頭裝卸機(jī)械設(shè)備資源分配、集裝箱船舶進(jìn)出港調(diào)度、集卡到港排隊(duì)調(diào)度、堆場集裝箱堆放策略、作業(yè)工具智能化等。上述研究主要集中于碼頭內(nèi)部調(diào)度作業(yè)的研究，而缺少對碼頭外面的集卡調(diào)度的系統(tǒng)研究和應(yīng)用實(shí)踐。而碼頭外面的集卡到港規(guī)律，會嚴(yán)重影響港口作業(yè)調(diào)度計(jì)劃和效率。

碼頭外部主要影響因素分析對于港口作業(yè)調(diào)度效率的研究，在真實(shí)的港口集裝箱作業(yè)環(huán)境下，除了碼頭內(nèi)部各種影響因素外，還需要考慮碼頭外面的因素，圖為碼頭外部主要影響因素分析圖。基于云緩沖區(qū)設(shè)計(jì)思路利用集卡自帶的衛(wèi)星定位系統(tǒng)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，可以準(zhǔn)確預(yù)知即將到港口的集卡數(shù)量，為港口裝卸機(jī)械機(jī)力做提早預(yù)分配；利用集卡駕駛?cè)祟A(yù)約到港數(shù)據(jù)，為碼頭堆場計(jì)劃提供調(diào)度依據(jù)；在集卡進(jìn)入碼頭閘口后，引導(dǎo)集卡到指定碼頭堆場作業(yè)區(qū)進(jìn)行作業(yè)安排；利用集卡到港及作業(yè)歷史大數(shù)據(jù)，做深度學(xué)習(xí)算法預(yù)測，為裝卸機(jī)械保養(yǎng)、調(diào)度，預(yù)約調(diào)度計(jì)劃調(diào)整做參考依據(jù)。利用碼頭作業(yè)數(shù)據(jù)，對碼頭不同作業(yè)場地進(jìn)行監(jiān)控，在頁面實(shí)時(shí)顯示出各個(gè)場地當(dāng)前的作業(yè)車輛數(shù)。利用Flink、MongoDB、Kafka等大數(shù)據(jù)技術(shù)結(jié)合GIS、云計(jì)算技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí)虛擬化電子緩沖區(qū)集卡到港預(yù)測。并要求做到15分鐘、30分鐘、60分鐘分級實(shí)時(shí)預(yù)測。三級云緩沖區(qū)模型及實(shí)現(xiàn)在地圖上劃定合理的三級“云緩沖區(qū)”，展示基于云緩沖的電子圍欄區(qū)、臨港擁堵區(qū)、碼頭緩沖區(qū)擁堵情況。進(jìn)一步優(yōu)化壓縮緩沖區(qū)到碼頭堆場的調(diào)度時(shí)間。優(yōu)化貨車預(yù)測到港數(shù)據(jù)與碼頭作業(yè)設(shè)備從2小時(shí)一調(diào)度安排，改為近實(shí)時(shí)調(diào)度安排。利用歷史數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)建立動態(tài)電子圍欄，實(shí)現(xiàn)集疏港卡車的精確識別和數(shù)量的動態(tài)統(tǒng)計(jì)；實(shí)現(xiàn)進(jìn)入圍欄區(qū)車輛信息動態(tài)統(tǒng)計(jì)、進(jìn)入臨港擁堵區(qū)車輛信息服務(wù)提醒。動態(tài)生成以天津港為中心的15分鐘、30分鐘、60分鐘三級圍欄邊界并可以由調(diào)度員對電子圍欄進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。云緩沖區(qū)調(diào)度模型及實(shí)現(xiàn)在集卡實(shí)時(shí)采集的衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上結(jié)合港口裝卸機(jī)械調(diào)度作業(yè)數(shù)據(jù)、進(jìn)出港閘口記錄數(shù)據(jù)、及三級電子圍欄集卡預(yù)測到港數(shù)據(jù)，通過大數(shù)據(jù)技術(shù)實(shí)時(shí)計(jì)算，就可以精準(zhǔn)地得到作業(yè)區(qū)場地監(jiān)控、調(diào)度模型。集卡到港預(yù)約04集卡到港預(yù)約需求分析港口運(yùn)輸規(guī)模達(dá)到一定程度后，集裝箱調(diào)度作業(yè)工作會變得日趨復(fù)雜，碼頭內(nèi)因素和碼頭外因素的聯(lián)合干擾，經(jīng)常性的會導(dǎo)致集卡到港擁堵、裝卸機(jī)械使用效率不均衡不高、尾氣集中排放等問題。在集卡無序到港的情況下，給港口作業(yè)帶來了很大壓力，于是一些國際大港，如加拿大的溫哥華港、美國的長灘港洛杉磯港、國內(nèi)的天津港、寧波港等，提出了集卡提早到港預(yù)約方法，希望通過集卡與港口提早約定到港時(shí)間段，來有序引導(dǎo)集卡到港行為，改善港口作業(yè)狀況研究進(jìn)展2011年，我國天津東方海陸集裝箱碼頭開始實(shí)施預(yù)約集港機(jī)制。同樣的，天津東方海陸集裝箱碼頭由于港口吞吐量的提高，發(fā)現(xiàn)碼頭器械工作效率不高，集裝箱到港過多時(shí)器械又難以滿足裝卸需求，在集卡大量到達(dá)港口時(shí)產(chǎn)生了集卡到港的高峰時(shí)段，碼頭嚴(yán)重?fù)矶?；在集卡到港的低谷時(shí)段器械空閑，人在崗卻無事可做，造成了人力和物力的浪費(fèi)。因此，碼頭開始采用預(yù)約集港的模式對送箱集卡進(jìn)行預(yù)約，碼頭根據(jù)預(yù)約情況提前對人力和物力進(jìn)行妥善安排，自實(shí)施以后，效果顯著，大大減小了集卡在碼頭的平均排隊(duì)等待時(shí)間，解決了港口擁堵的問題。研基于大數(shù)據(jù)預(yù)約模型設(shè)計(jì)方法預(yù)約業(yè)務(wù)部分，提供了集卡去碼頭提空箱、提重箱的預(yù)約要求，提供了集卡送空箱、重箱去碼頭卸載預(yù)約要求；當(dāng)集卡在預(yù)約履約過程發(fā)生車輛故障、道路封路、駕駛?cè)藗€(gè)人原因等問題時(shí)，允許臨時(shí)在線申請預(yù)約時(shí)間變更；當(dāng)碼頭發(fā)生大霧臺風(fēng)等惡劣天氣、船舶靠岸計(jì)劃調(diào)整、公路封路等情況時(shí)，允許臨時(shí)調(diào)整預(yù)約計(jì)劃，并能及時(shí)通知預(yù)約集卡駕駛?cè)?；?dāng)集卡沒有任何原因做出失約行為后，必須要有響應(yīng)的約束機(jī)制，這里可以是港口集卡的履約信用評價(jià)，對于守信的集卡予以調(diào)度排隊(duì)等優(yōu)惠措施，對應(yīng)經(jīng)常失約的予以排隊(duì)等懲罰措施?？紤]集卡到港存在提早到的問題，友好的到港預(yù)約系統(tǒng)可以提供港口周圍的臨時(shí)停車、住宿、車輛維修等配套服務(wù)信息，提升平臺對集卡駕駛?cè)耸褂玫奈?。提空箱預(yù)約提重箱預(yù)約集港重箱預(yù)約集港空箱預(yù)約預(yù)約時(shí)間變更預(yù)約信息服務(wù)碼頭預(yù)約計(jì)劃算法碼頭預(yù)約機(jī)力配置算法集卡履約信用評價(jià)算法預(yù)約信用評價(jià)預(yù)約配套服務(wù)集卡配套服務(wù)算法大數(shù)據(jù)中心集卡履約實(shí)時(shí)跟蹤算法預(yù)約信息服務(wù)算法船舶靠岸計(jì)劃數(shù)據(jù)預(yù)約船舶作業(yè)算法......集卡實(shí)時(shí)運(yùn)輸數(shù)據(jù)碼頭機(jī)力計(jì)劃數(shù)據(jù)集卡預(yù)約數(shù)據(jù)預(yù)約計(jì)劃分配數(shù)據(jù)船舶、碼頭、道路、氣象等異常數(shù)據(jù)集卡臨時(shí)出行變化數(shù)據(jù)集卡維修服務(wù)數(shù)據(jù)停車場停車服務(wù)數(shù)據(jù)預(yù)約大數(shù)據(jù)支撐......集卡預(yù)約報(bào)備數(shù)據(jù)地理信息數(shù)據(jù)集卡履約信用數(shù)據(jù)預(yù)約業(yè)務(wù)預(yù)約算法交通大數(shù)據(jù)（TrafficBigData）是指在交通運(yùn)輸行業(yè)產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)集。交通行業(yè)是天然的大數(shù)據(jù)應(yīng)用行業(yè)。交通大數(shù)據(jù)定義交通大數(shù)據(jù)的標(biāo)志性產(chǎn)物是建立交通大數(shù)據(jù)中心或平臺，要求其具備PB級數(shù)據(jù)存儲及使用能力，建立了數(shù)據(jù)采集、傳輸、存儲、共享、分析、應(yīng)用于一體的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)交通大數(shù)據(jù)標(biāo)志性產(chǎn)物國內(nèi)最早的交通大數(shù)據(jù)中心2011年北京交通運(yùn)輸委員會建立了國內(nèi)第一個(gè)TOCC[中文名稱為交通運(yùn)行監(jiān)測調(diào)度中心]，其建設(shè)內(nèi)容內(nèi)含了交通數(shù)據(jù)中心的建設(shè)功能，是國內(nèi)最早的具有代表性的交通大數(shù)據(jù)中心，其建設(shè)初期側(cè)重于交通運(yùn)輸體系內(nèi)41個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)匯集、統(tǒng)一存儲、交換共享國內(nèi)交通大數(shù)據(jù)具有的優(yōu)勢由于大數(shù)據(jù)技術(shù)發(fā)展起步不久，加上國內(nèi)交通信息化建設(shè)速度加快，國內(nèi)交通市場體量龐大等優(yōu)勢，在交通大數(shù)據(jù)建設(shè)及應(yīng)用方面，國內(nèi)整體居于全球先進(jìn)水平。課后練習(xí)交通大數(shù)據(jù)技術(shù)及應(yīng)用（第八章課

交通大數(shù)據(jù)發(fā)展展望）0201運(yùn)輸行業(yè)新業(yè)態(tài)發(fā)展數(shù)據(jù)深入融合應(yīng)用發(fā)展03高級分布式數(shù)據(jù)中心發(fā)展04數(shù)據(jù)安全、確權(quán)及交易發(fā)展運(yùn)輸行業(yè)新業(yè)態(tài)發(fā)展01交通運(yùn)輸新業(yè)態(tài)是指以互聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)為依托構(gòu)建服務(wù)平臺，通過服務(wù)模式、技術(shù)、管理上的創(chuàng)新，整合供需信息，從事交通運(yùn)輸服務(wù)的經(jīng)營活動，包括網(wǎng)絡(luò)預(yù)約出租汽車、汽車分時(shí)租賃和互聯(lián)網(wǎng)租賃自行車等數(shù)字交通體系圈數(shù)據(jù)深入融合應(yīng)用發(fā)展02交通領(lǐng)域大數(shù)據(jù)、人工智能、5G、衛(wèi)星定位等新一代技術(shù)的應(yīng)用，促進(jìn)了交通數(shù)據(jù)的大規(guī)模積累和深入應(yīng)用。高級分布式數(shù)據(jù)中心發(fā)展03以數(shù)據(jù)具備統(tǒng)一歸集、共享、大數(shù)據(jù)級別存儲的政務(wù)數(shù)據(jù)中心為例，國內(nèi)經(jīng)過10來年發(fā)展，在省市級行政范圍，已經(jīng)具有如下三種典型分布設(shè)計(jì)模式。公安數(shù)據(jù)中心交通數(shù)據(jù)中心城市管理數(shù)據(jù)中心城市規(guī)劃數(shù)據(jù)中心氣象數(shù)據(jù)中心教育規(guī)劃數(shù)據(jù)中心...數(shù)據(jù)中心城市大腦數(shù)據(jù)中心公安數(shù)據(jù)中心交通數(shù)據(jù)中心城市管理數(shù)據(jù)中心城市規(guī)劃數(shù)據(jù)中心氣象數(shù)據(jù)中心教育規(guī)劃數(shù)據(jù)中心...數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)安全、確權(quán)及交易發(fā)展04大數(shù)據(jù)建設(shè)和使用，必然會遇到數(shù)據(jù)安全問題、數(shù)據(jù)歸屬及使用確權(quán)問題、數(shù)據(jù)交易問題。國內(nèi)外都對數(shù)據(jù)安全問題十分重視，以國內(nèi)為例，發(fā)布了一系列法律法規(guī)，強(qiáng)化了對數(shù)據(jù)安全管理。2021年9月1日，發(fā)布《中華人民共和國數(shù)據(jù)安全法》，則是我國第一部有關(guān)數(shù)據(jù)安全的專門法律。2021年11月1日，發(fā)布《中華人民共和國個(gè)人信息保護(hù)法》，第我國第一部保護(hù)個(gè)人信息的法律條款。2022年9月1日，《數(shù)據(jù)出境安全評估辦法》發(fā)布，對數(shù)據(jù)出入境安全管理要求進(jìn)行了明確規(guī)定。國內(nèi)交通領(lǐng)域數(shù)據(jù)主要產(chǎn)生自政府部門，對政府部門數(shù)據(jù)歸屬及確權(quán)，現(xiàn)階段屬于法律模糊的狀態(tài)。由于數(shù)據(jù)歸屬及確權(quán)模糊，本著謹(jǐn)慎的、利益保護(hù)原則，絕大多數(shù)政府部門不太樂意共享數(shù)據(jù)，最主流的數(shù)據(jù)共享局限于政府部門之間，政府與企業(yè)、政府與個(gè)人之間的數(shù)據(jù)共享交流急需從法律及制度上進(jìn)行突破整體來看，數(shù)據(jù)交易仍然處于探索階段，在法律法規(guī)、行業(yè)制度、政府?dāng)?shù)據(jù)交易等方面需要大力完善。交通大數(shù)據(jù)（TrafficBigData）是指在交通運(yùn)輸行業(yè)產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)集。交通行業(yè)是天然的大數(shù)據(jù)應(yīng)用行業(yè)。交通大數(shù)據(jù)定義交通大數(shù)據(jù)的標(biāo)志性產(chǎn)物是建立交通大數(shù)據(jù)中心或平臺，要求其具備PB級數(shù)據(jù)存儲及使用能力，建立了數(shù)據(jù)采集、傳輸、存