交通大数据技术及应用 课件 第7、8章 港口应用、交通大数据发展展望

交通大数据技术及应用（第七章课

港口应用）0201港口业务及数据港口主要系统及发展方向03港口作业调度04集卡到港预约港口是水路运输的核心环节，水路运输的业务主要围绕港口进行，是水运客流、物流的核心集散地，是船舶停靠、维修、服务的集中地。港口业务及数据01港口主要业务根据《中华人民共和国港口法》规定，港口业务包括了港口规划、建设、维护、经营、管理及其相关活动。港口规划由县级及以上政府部门执行并公布。县级以上有关人民政府应当保证必要的资金投入，用于港口公用的航道、防波堤、锚地等基础设施的建设和维护。港口经营主体由企业承担，相关企业应取得港口经营许可，并依法办理工商登记。港口经营包括码头和其他港口设施的经营，港口旅客运输服务经营，在港区内从事货物的装卸、驳运、仓储的经营和港口拖轮经营等。港口经营企业必须依法，加强安全生产管理，建立健全安全生产责任制等规章制度，完善安全生产条件，采取保障安全生产的有效措施，确保安全生产。政府相关部门应当依法对港口安全生产情况实施监督检查和执法。数字交通体系圈港口主要数据根据港口业务产生对应的业务数据。码头和其他设施可以分设施基础数据、设备数据、设施养护数据、设施设备维修数据、资产登记及折旧数据、辅助地图数据、BIM数据等。港口旅客运输服务数据包括了，客运航班数据、售票计划数据、售票预订数据、检票上船数据、客船基本信息数据、从业人员基本信息数据、配套服务营业数据、应急管理数据、配套物资数据、物资采购数据、人员工资数据等。港口货运服务数据包括了货车预约到港数据、装卸作业调度数据、码头堆场货物数据、船舶基本信息数据、船舶靠岸数据、船舶装卸计划数据、设备调配计划数据、AIS数据、货车进闸数据、货物报关数据、货物检验数据、货物仓储数据、集装箱提箱数据、散货数据、引航作业数据等。图7.3为HiFleet平台提供的可以公开访问的AIS数据服务界面，上面密密麻麻的点就是一条条正在海上航行的轮船。数字交通体系圈港口主要系统及发展方向02“公路

国内在港口信息化管理研究和使用上与国外几乎同步，招商局集团有限公司在1993为香港集装箱码头设计了“集装箱动态跟踪系统（ContainerDynamicTrackingSystem，CDTS）”、“堆场集装箱管理系统（DepotContainerManagermentSystem，DCMS）”持续提升了集装箱码头的作业管理效率[102]。上海在上世纪90年代末的时候，引入并应用集装箱实时管理系统，该系统的使用大大提高了港口工作效率。经过30多年的发展，以信息化为特征的港口现代化管理有了长足的进步，目前国内港口主要业务信息化系统归纳如下。国内港口主要业务信息化系统港口大数据中心平台单击此处添加文本具体内容港口客运服务系统单击此处添加文本具体内容船舶自动识别系统单击此处添加文本具体内容港口作业管理系统单击此处添加文本具体内容港口物流系统单击此处添加文本具体内容港口自动化管理系统单击此处添加文本具体内容港口作业调度03港口作业调度需求分析港口特别是大型海港最重要的业务之一是集装箱作业调度，调度核心对象为装卸机力的合理安排，装卸机力包括了岸桥、场桥、轮式吊车等，其作业调度类型分5类，如下图所示0201050403集装箱作业调度类型其他机力调度内堆场移箱、翻箱机力调度内堆场-外堆场调度到港集卡-装卸机力调度靠岸船舶-装卸机力调度研究进展港口集装箱调度作业研究可以分码头装卸机械设备资源分配、集装箱船舶进出港调度、集卡到港排队调度、堆场集装箱堆放策略、作业工具智能化等。上述研究主要集中于码头内部调度作业的研究，而缺少对码头外面的集卡调度的系统研究和应用实践。而码头外面的集卡到港规律，会严重影响港口作业调度计划和效率。

码头外部主要影响因素分析对于港口作业调度效率的研究，在真实的港口集装箱作业环境下，除了码头内部各种影响因素外，还需要考虑码头外面的因素，图为码头外部主要影响因素分析图。基于云缓冲区设计思路利用集卡自带的卫星定位系统所产生的数据，可以准确预知即将到港口的集卡数量，为港口装卸机械机力做提早预分配；利用集卡驾驶人预约到港数据，为码头堆场计划提供调度依据；在集卡进入码头闸口后，引导集卡到指定码头堆场作业区进行作业安排；利用集卡到港及作业历史大数据，做深度学习算法预测，为装卸机械保养、调度，预约调度计划调整做参考依据。利用码头作业数据，对码头不同作业场地进行监控，在页面实时显示出各个场地当前的作业车辆数。利用Flink、MongoDB、Kafka等大数据技术结合GIS、云计算技术等，实现在线实时虚拟化电子缓冲区集卡到港预测。并要求做到15分钟、30分钟、60分钟分级实时预测。三级云缓冲区模型及实现在地图上划定合理的三级“云缓冲区”，展示基于云缓冲的电子围栏区、临港拥堵区、码头缓冲区拥堵情况。进一步优化压缩缓冲区到码头堆场的调度时间。优化货车预测到港数据与码头作业设备从2小时一调度安排，改为近实时调度安排。利用历史数据和实时数据建立动态电子围栏，实现集疏港卡车的精确识别和数量的动态统计；实现进入围栏区车辆信息动态统计、进入临港拥堵区车辆信息服务提醒。动态生成以天津港为中心的15分钟、30分钟、60分钟三级围栏边界并可以由调度员对电子围栏进行参数设置。云缓冲区调度模型及实现在集卡实时采集的卫星定位数据的基础上结合港口装卸机械调度作业数据、进出港闸口记录数据、及三级电子围栏集卡预测到港数据，通过大数据技术实时计算，就可以精准地得到作业区场地监控、调度模型。集卡到港预约04集卡到港预约需求分析港口运输规模达到一定程度后，集装箱调度作业工作会变得日趋复杂，码头内因素和码头外因素的联合干扰，经常性的会导致集卡到港拥堵、装卸机械使用效率不均衡不高、尾气集中排放等问题。在集卡无序到港的情况下，给港口作业带来了很大压力，于是一些国际大港，如加拿大的温哥华港、美国的长滩港洛杉矶港、国内的天津港、宁波港等，提出了集卡提早到港预约方法，希望通过集卡与港口提早约定到港时间段，来有序引导集卡到港行为，改善港口作业状况研究进展2011年，我国天津东方海陆集装箱码头开始实施预约集港机制。同样的，天津东方海陆集装箱码头由于港口吞吐量的提高，发现码头器械工作效率不高，集装箱到港过多时器械又难以满足装卸需求，在集卡大量到达港口时产生了集卡到港的高峰时段，码头严重拥堵；在集卡到港的低谷时段器械空闲，人在岗却无事可做，造成了人力和物力的浪费。因此，码头开始采用预约集港的模式对送箱集卡进行预约，码头根据预约情况提前对人力和物力进行妥善安排，自实施以后，效果显著，大大减小了集卡在码头的平均排队等待时间，解决了港口拥堵的问题。研基于大数据预约模型设计方法预约业务部分，提供了集卡去码头提空箱、提重箱的预约要求，提供了集卡送空箱、重箱去码头卸载预约要求；当集卡在预约履约过程发生车辆故障、道路封路、驾驶人个人原因等问题时，允许临时在线申请预约时间变更；当码头发生大雾台风等恶劣天气、船舶靠岸计划调整、公路封路等情况时，允许临时调整预约计划，并能及时通知预约集卡驾驶人；当集卡没有任何原因做出失约行为后，必须要有响应的约束机制，这里可以是港口集卡的履约信用评价，对于守信的集卡予以调度排队等优惠措施，对应经常失约的予以排队等惩罚措施。考虑集卡到港存在提早到的问题，友好的到港预约系统可以提供港口周围的临时停车、住宿、车辆维修等配套服务信息，提升平台对集卡驾驶人使用的吸引力。提空箱预约提重箱预约集港重箱预约集港空箱预约预约时间变更预约信息服务码头预约计划算法码头预约机力配置算法集卡履约信用评价算法预约信用评价预约配套服务集卡配套服务算法大数据中心集卡履约实时跟踪算法预约信息服务算法船舶靠岸计划数据预约船舶作业算法......集卡实时运输数据码头机力计划数据集卡预约数据预约计划分配数据船舶、码头、道路、气象等异常数据集卡临时出行变化数据集卡维修服务数据停车场停车服务数据预约大数据支撑......集卡预约报备数据地理信息数据集卡履约信用数据预约业务预约算法交通大数据（TrafficBigData）是指在交通运输行业产生的大数据集。交通行业是天然的大数据应用行业。交通大数据定义交通大数据的标志性产物是建立交通大数据中心或平台，要求其具备PB级数据存储及使用能力，建立了数据采集、传输、存储、共享、分析、应用于一体的数据管理系统交通大数据标志性产物国内最早的交通大数据中心2011年北京交通运输委员会建立了国内第一个TOCC[中文名称为交通运行监测调度中心]，其建设内容内含了交通数据中心的建设功能，是国内最早的具有代表性的交通大数据中心，其建设初期侧重于交通运输体系内41个业务系统数据汇集、统一存储、交换共享国内交通大数据具有的优势由于大数据技术发展起步不久，加上国内交通信息化建设速度加快，国内交通市场体量庞大等优势，在交通大数据建设及应用方面，国内整体居于全球先进水平。课后练习交通大数据技术及应用（第八章课

交通大数据发展展望）0201运输行业新业态发展数据深入融合应用发展03高级分布式数据中心发展04数据安全、确权及交易发展运输行业新业态发展01交通运输新业态是指以互联网等信息技术为依托构建服务平台，通过服务模式、技术、管理上的创新，整合供需信息，从事交通运输服务的经营活动，包括网络预约出租汽车、汽车分时租赁和互联网租赁自行车等数字交通体系圈数据深入融合应用发展02交通领域大数据、人工智能、5G、卫星定位等新一代技术的应用，促进了交通数据的大规模积累和深入应用。高级分布式数据中心发展03以数据具备统一归集、共享、大数据级别存储的政务数据中心为例，国内经过10来年发展，在省市级行政范围，已经具有如下三种典型分布设计模式。公安数据中心交通数据中心城市管理数据中心城市规划数据中心气象数据中心教育规划数据中心...数据中心城市大脑数据中心公安数据中心交通数据中心城市管理数据中心城市规划数据中心气象数据中心教育规划数据中心...数据中心数据安全、确权及交易发展04大数据建设和使用，必然会遇到数据安全问题、数据归属及使用确权问题、数据交易问题。国内外都对数据安全问题十分重视，以国内为例，发布了一系列法律法规，强化了对数据安全管理。2021年9月1日，发布《中华人民共和国数据安全法》，则是我国第一部有关数据安全的专门法律。2021年11月1日，发布《中华人民共和国个人信息保护法》，第我国第一部保护个人信息的法律条款。2022年9月1日，《数据出境安全评估办法》发布，对数据出入境安全管理要求进行了明确规定。国内交通领域数据主要产生自政府部门，对政府部门数据归属及确权，现阶段属于法律模糊的状态。由于数据归属及确权模糊，本着谨慎的、利益保护原则，绝大多数政府部门不太乐意共享数据，最主流的数据共享局限于政府部门之间，政府与企业、政府与个人之间的数据共享交流急需从法律及制度上进行突破整体来看，数据交易仍然处于探索阶段，在法律法规、行业制度、政府数据交易等方面需要大力完善。交通大数据（TrafficBigData）是指在交通运输行业产生的大数据集。交通行业是天然的大数据应用行业。交通大数据定义交通大数据的标志性产物是建立交通大数据中心或平台，要求其具备PB级数据存储及使用能力，建立了数据采集、传输、存