可視化拖輪智能調(diào)度系統(tǒng)研究與應(yīng)用

李新照，耿增濤，劉長(zhǎng)輝，任福鑫

（1.青島港國(guó)際股份有限公司，山東 青島 266011；2.山東港口科技集團(tuán)青島有限公司，山東 青島 266011）

港口是具有水陸聯(lián)運(yùn)設(shè)備和條件，供船舶安全進(jìn)出和停泊的運(yùn)輸樞紐，是工農(nóng)業(yè)產(chǎn)品和外貿(mào)進(jìn)出口物資的集散地，船舶停泊、裝卸貨物、上下旅客、補(bǔ)給給養(yǎng)的平臺(tái)。港口與鐵路、公路、水運(yùn)、航空等一起組成國(guó)民經(jīng)濟(jì)的命脈，作為綜合的運(yùn)輸樞紐和物流集散地，港口在整個(gè)運(yùn)輸體系中起到舉足輕重的作用。

港口拖輪的主要作業(yè)是協(xié)助大船在碼頭的靠離，拖輪調(diào)度的主要業(yè)務(wù)流程是集團(tuán)調(diào)度給拖輪下達(dá)作業(yè)指令，在下達(dá)指令時(shí)需對(duì)作業(yè)船名、泊位、引水、天氣，海域等情況進(jìn)行描述，拖輪和調(diào)度的接收應(yīng)答主要依靠高頻，工作中拖輪調(diào)度要多次進(jìn)行重復(fù)高頻確認(rèn)，雙方都口干舌燥，造成工作量增加。由于作業(yè)信息不暢通直觀，為不耽誤作業(yè)造成拖輪常常提前動(dòng)車出航，造成燃油空耗，因?yàn)椴僮髁鞒痰牟豢茖W(xué)，產(chǎn)生了不必要的消耗，拖輪作業(yè)操作過程相對(duì)滯后，拖輪燃油消耗成本居高不下。為降低集團(tuán)調(diào)度員的勞動(dòng)強(qiáng)度，改革傳統(tǒng)的拖輪作業(yè)調(diào)度模式，優(yōu)化拖輪作業(yè)調(diào)度流程，降低拖輪作業(yè)能耗，本文對(duì)拖輪可視化、智能化調(diào)度進(jìn)行了研究。

通過本文研究，一是改進(jìn)當(dāng)前的調(diào)度操作模式，研究拖輪調(diào)度算法，實(shí)現(xiàn)拖輪的智能調(diào)度，優(yōu)化拖輪調(diào)派作業(yè)，實(shí)現(xiàn)無聲響調(diào)度的目的，降低港調(diào)工作強(qiáng)度；二是將集團(tuán)調(diào)度、作業(yè)船舶、引航艇、拖輪作業(yè)等多項(xiàng)信息的互通互聯(lián)、共享數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)科學(xué)調(diào)度、優(yōu)化流程、節(jié)能減排的目的；三是集合基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為輪駁公司效益分析提供有效數(shù)據(jù)支持；四是實(shí)現(xiàn)對(duì)拖輪管理、調(diào)度、作業(yè)統(tǒng)計(jì)、計(jì)費(fèi)的一體化管理。

1 研究?jī)?nèi)容

1.1 電子海圖研究

為實(shí)現(xiàn)拖輪智能化調(diào)度的直觀性，特在拖輪智能調(diào)度系統(tǒng)增加海圖服務(wù)。整理青島港周圍海域的海圖數(shù)據(jù)，進(jìn)行坐標(biāo)和格式轉(zhuǎn)換，進(jìn)行海圖切片處理，搭建一套電子海圖服務(wù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)海圖與地圖的統(tǒng)一服務(wù)，供拖輪智能調(diào)度系統(tǒng)使用，實(shí)現(xiàn)可視化的拖輪調(diào)度。

1.2 船舶AIS 接口研究

為實(shí)時(shí)得到船舶以及拖輪的位置并在電子海圖展示，研究如何構(gòu)建與集團(tuán)船舶動(dòng)態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的接口服務(wù)，實(shí)時(shí)獲取作業(yè)船舶以及拖輪的位置信息，并調(diào)用電子海圖服務(wù)。實(shí)現(xiàn)拖輪及來港作業(yè)船舶的可視化調(diào)度與管理。

1.3 拖輪基地的圖形化研究

目前，作業(yè)港區(qū)的拖輪都是統(tǒng)一?？浚吭谝黄鸬耐陷喎植怀隼锿鈾n。調(diào)度派任務(wù)時(shí)總要在高頻詢問，作業(yè)多時(shí)根本來不及詢問就將作業(yè)指令發(fā)出，導(dǎo)致有些時(shí)候里檔拖輪作業(yè)、外檔拉船的情況發(fā)生，造成了不必要的油耗、人力勞動(dòng)。為此系統(tǒng)增加作業(yè)區(qū)拖輪自動(dòng)派遣功能，制作模擬靠泊區(qū)泊位圖，根據(jù)拖輪每月停靠位置信息，在拖輪作業(yè)結(jié)束后自動(dòng)指派固定泊位，單靠時(shí)不需要考慮算法，內(nèi)外檔時(shí)按照疲勞程度進(jìn)行內(nèi)外檔的分配。系統(tǒng)及時(shí)將泊位信息上傳，使拖輪停靠泊位能夠精準(zhǔn)定位。當(dāng)泊位信息不準(zhǔn)確時(shí)，拖輪可以自行在泊位圖上操作泊位位置信息，進(jìn)行位置信息更正。

1.4 作業(yè)任務(wù)傳達(dá)監(jiān)控研究

解決派送機(jī)制單一問題。首先通過4G 網(wǎng)絡(luò)對(duì)作業(yè)船舶下發(fā)指令，對(duì)5 分鐘內(nèi)沒有確認(rèn)作業(yè)指令的作業(yè)船舶進(jìn)行語音提醒，3 分鐘后還有沒響應(yīng)就進(jìn)行短信通知，2 分鐘后無響應(yīng)則對(duì)集團(tuán)調(diào)度進(jìn)行作業(yè)未送達(dá)提醒，由調(diào)度高頻提醒作業(yè),整個(gè)過程預(yù)計(jì)在5-8 分鐘內(nèi)完成。項(xiàng)目建成后除去作業(yè)海區(qū)環(huán)境的影響外，作業(yè)指令送達(dá)成功率達(dá)到99.8%以上。監(jiān)控船舶作業(yè)過程的每一步狀態(tài)（接單、離碼頭、作業(yè)開始、作業(yè)結(jié)束、回基地）。

2 系統(tǒng)主要功能

2.1 建設(shè)了集成電子海圖、AIS、短信平臺(tái)于一體的可視化拖輪調(diào)度系統(tǒng)

通過集成船舶AIS 信息以及港區(qū)的電子海圖系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了作業(yè)船舶以及拖輪的可視化，可以實(shí)時(shí)跟蹤相關(guān)船舶的位置信息。系統(tǒng)與拖輪智能調(diào)度算法進(jìn)行融合，拖輪調(diào)度算法給出拖輪調(diào)度方案直觀的在系統(tǒng)中顯示出來，調(diào)度人員可直觀看到所要作業(yè)船舶的位置、調(diào)度方案給出拖輪調(diào)度方案中拖輪的位置，調(diào)度方案直觀、形象，調(diào)度人員可以判斷調(diào)度方案的合理性，并可以對(duì)調(diào)度方案進(jìn)行更改。通過系統(tǒng)，調(diào)度人員實(shí)時(shí)跟蹤拖輪的接收作業(yè)指令的情況以及作業(yè)指令的執(zhí)行情況，提升拖輪整體作業(yè)效率。

（1）實(shí)現(xiàn)了船舶及拖輪的可視化管理。

圖1 船舶及拖輪可視化管理

（2）實(shí)現(xiàn)調(diào)度方案的可視化，算法給出拖輪調(diào)度方案通過作業(yè)船舶以及拖輪連線的方式顯示出來，調(diào)度人員可以直觀地看到所要使用的拖輪的位置、狀態(tài)等信息。

圖2 拖輪調(diào)度方案可視化

（3）實(shí)現(xiàn)拖輪基地的可視化，通過點(diǎn)開拖輪基地示意圖，拖輪在基地的?？壳闆r一目了然，調(diào)度人員并可以通過點(diǎn)擊拖輪及船舶，可以直接調(diào)度。

圖3 拖輪基地可視化

（4）拖輪作業(yè)狀態(tài)實(shí)時(shí)跟蹤，拖輪的作業(yè)指令接收、拖輪動(dòng)態(tài)信息（接收指令、備車、出發(fā)、開始作業(yè)、結(jié)束作業(yè)、回基地）在跟蹤信息表中直觀顯示，尤其是對(duì)長(zhǎng)時(shí)間沒有接收作業(yè)指令的拖輪給出警示處理。

圖4 拖輪作業(yè)動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)跟蹤

（5）構(gòu)建多渠道通知拖輪作業(yè)的規(guī)范，當(dāng)系統(tǒng)通知拖輪作業(yè)時(shí)，拖輪沒有進(jìn)行任何操作時(shí)，給出短信提示，在短信提示后，拖輪還不執(zhí)行任何操作，給出電話語音提醒，最后可以給出高頻呼叫，確保拖輪按計(jì)劃執(zhí)行相關(guān)指令。

圖5 多渠道信息交互

2.2 建設(shè)了完善的拖輪調(diào)度管理以及拖輪作業(yè)系統(tǒng)

構(gòu)建了完善的拖輪調(diào)度管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了拖輪相關(guān)作業(yè)多信息管理，包括船舶作業(yè)計(jì)劃、拖輪狀態(tài)、駕駛員以及相關(guān)船舶代理、拖輪基地的圖形化的管理；構(gòu)建了調(diào)度中心與拖輪之間的消息、短信、語音、高頻以及斷點(diǎn)續(xù)傳的多通道的信息通信機(jī)制，確保拖輪作業(yè)指令及時(shí)下達(dá)與響應(yīng)。構(gòu)建了完善的拖輪作業(yè)APP 系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了拖輪作業(yè)指令的接收、執(zhí)行以及反饋。

（1）拖輪終端作業(yè)系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)掌握自己的的作業(yè)列表，并掌握所有作業(yè)船舶的位置、引航員的位置以及協(xié)作拖輪的位置信息。便于拖輪駕駛?cè)藛T根據(jù)相關(guān)情況執(zhí)行相應(yīng)的操作，提升作業(yè)效率。

圖6 拖輪作業(yè)終端可視化操作

（2）構(gòu)建豐富工具，保證拖輪作業(yè)人員掌握各種情況，利用系統(tǒng)可以查詢本拖輪的作業(yè)歷史，船舶的整體晝夜作業(yè)計(jì)劃，并可以進(jìn)行交接班，在拖輪回基地時(shí)可以選擇基地的泊位。并實(shí)現(xiàn)了信息斷點(diǎn)續(xù)傳功能，保證在網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障的情況下，拖輪作業(yè)端可以進(jìn)行相關(guān)的作業(yè)，作業(yè)不中斷。

圖7 拖輪作業(yè)終端各類操作工具

3 應(yīng)用案例分析

該系統(tǒng)在青島港集團(tuán)中央調(diào)度室以及輪駁公司的40 多艘拖輪以及引航艇上應(yīng)用。系統(tǒng)應(yīng)用后，效果明顯。

（1）實(shí)現(xiàn)了拖輪調(diào)度可視化。系統(tǒng)應(yīng)用后，集團(tuán)調(diào)度人員在本系統(tǒng)中即可看到作業(yè)船舶、拖輪以及引航艇的實(shí)時(shí)位置，解決了調(diào)度人員在多個(gè)系統(tǒng)之間進(jìn)行切換的問題，減少了調(diào)度人員的工作量。

（2）實(shí)現(xiàn)了調(diào)度指令的實(shí)時(shí)跟蹤。當(dāng)調(diào)度人員的下發(fā)拖輪作業(yè)指令后，拖輪接收指令中接單、備車、準(zhǔn)備出發(fā)、就位、開始作業(yè)、作業(yè)完成、回基地等狀態(tài)實(shí)時(shí)在系統(tǒng)中進(jìn)行顯示，調(diào)度人員可根據(jù)作業(yè)指令執(zhí)行情況進(jìn)行調(diào)整，提升了拖輪的整體作業(yè)效率。

（3）降低了拖輪的能耗。在拖輪作業(yè)系統(tǒng)中，駕駛員可以實(shí)時(shí)跟蹤作業(yè)船舶、協(xié)作拖輪以及引航艇的位置，便于確定備車以及出發(fā)時(shí)間，減少了拖輪的空駛時(shí)長(zhǎng)，降低了拖輪的整體能耗，節(jié)能減排效果明顯。

4 結(jié)束語

本文通過在拖輪調(diào)度管理中集成電子海圖、AIS 以及短信平臺(tái)等系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了拖輪的可視化調(diào)度，調(diào)度人員可以直觀地查看拖輪以及作業(yè)船舶的位置，并可以實(shí)時(shí)跟蹤拖輪作業(yè)指令的執(zhí)行情況；在拖輪上駕駛員通過系統(tǒng)可以直觀的看到作業(yè)船舶的位置以及配合引航員的位置以及協(xié)同作業(yè)拖輪的位置，便于拖輪駕駛員確認(rèn)備車以及出發(fā)時(shí)間，減少拖輪的空駛時(shí)長(zhǎng)。通過該系統(tǒng)的實(shí)施，提升了拖輪調(diào)度的智能化水平，減少了調(diào)度人員的工作量，提升了拖輪作業(yè)整體效率，同時(shí)減少了拖輪的空駛時(shí)長(zhǎng)，降低了拖輪的能耗。