海南洋浦國際集裝箱碼頭信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

汪作凡，呂曉威，鞠進(jìn)

（中交第四航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司，廣東 廣州 510290）

0 引言

集裝箱運(yùn)輸是現(xiàn)代物流的主要方式，集裝箱運(yùn)輸以其安全、優(yōu)質(zhì)、運(yùn)量大、成本低、適合多式聯(lián)運(yùn)，成為國際貿(mào)易通用的最優(yōu)運(yùn)輸方式。集裝箱碼頭是集裝箱運(yùn)輸船舶靠泊、裝卸的場所，亦是集裝箱運(yùn)輸?shù)闹饕⒌?。隨著集裝箱運(yùn)輸船舶的大型化，集裝箱碼頭的吞吐量也大幅提升，集裝箱專用碼頭的建設(shè)也蓬勃發(fā)展起來了。集裝箱碼頭由各種設(shè)備和系統(tǒng)組成，是一個(gè)多環(huán)節(jié)又相互平行的空間作業(yè)系統(tǒng)，要求各種設(shè)備、各種系統(tǒng)高度融合，這就需要合理規(guī)劃設(shè)計(jì)，讓其有機(jī)組成一個(gè)高效作業(yè)系統(tǒng)。每個(gè)碼頭由于地理位置、商業(yè)模式、碼頭規(guī)模、操作流程、業(yè)務(wù)種類的差異，其碼頭規(guī)劃設(shè)計(jì)也具有獨(dú)特個(gè)性化[1]。集裝箱碼頭信息系統(tǒng)是集裝箱碼頭所有系統(tǒng)的“神經(jīng)中樞”，直接關(guān)系到集裝箱碼頭作業(yè)方式和運(yùn)行效率，尤其是現(xiàn)代化集裝箱碼頭充分利用高效港口裝卸設(shè)備以及涵蓋全球的物流網(wǎng)絡(luò)，對信息系統(tǒng)依賴更高。只有充分了解集裝箱碼頭特點(diǎn)、作業(yè)流程和管理方式，借助“互聯(lián)網(wǎng)+”、“大數(shù)據(jù)”、“人工智能”等前沿科技，利用自動化、智能化等現(xiàn)代信息技術(shù)手段，才能建立高效、安全的集裝箱碼頭信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化、標(biāo)準(zhǔn)化、科學(xué)化管理，滿足集裝箱碼頭未來業(yè)務(wù)需求。本文結(jié)合海南洋浦國際集裝箱碼頭工程設(shè)計(jì)實(shí)例，系統(tǒng)研究集裝箱碼頭信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的系統(tǒng)需求、系統(tǒng)組成、系統(tǒng)功能及采用的核心技術(shù)。重點(diǎn)對集裝箱碼頭管理系統(tǒng)（TOS）和智能閘口系統(tǒng)的作業(yè)流程、系統(tǒng)架構(gòu)及主要功能進(jìn)行論述，為現(xiàn)代化集裝箱專業(yè)碼頭信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與建設(shè)提供真實(shí)工程參考案例。

1 設(shè)計(jì)概述

1.1 工程簡介

海南洋浦國際集裝箱碼頭工程位于海南自貿(mào)區(qū)洋浦港洋浦港區(qū)小鏟灘作業(yè)區(qū)，設(shè)計(jì)3 個(gè)5 萬噸級多用途泊位（實(shí)際按2 個(gè)10 萬噸級集裝箱泊位運(yùn)行），設(shè)計(jì)集裝箱吞吐量60 萬TEU/a。遠(yuǎn)期設(shè)計(jì)1 個(gè)10 萬噸級集裝箱泊位和5 個(gè)5 000 噸級集裝箱泊位，最終集裝箱吞吐量為120 萬TEU/a。堆場平行于碼頭布置，碼頭主要裝卸工藝設(shè)備包括：碼頭前沿集裝箱裝卸橋、堆場中電驅(qū)動輪胎起重機(jī)和平面運(yùn)輸集卡。碼頭集裝箱主要為外貿(mào)進(jìn)出口箱，海關(guān)等相關(guān)職能部門對進(jìn)出貨物按A類卡口進(jìn)行監(jiān)管。

1.2 信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)范圍

本工程信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括：集裝箱碼頭管理系統(tǒng)（TOS）、自動化辦公系統(tǒng)（OA）、設(shè)備管理（DMS）、財(cái)務(wù)管理、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（含服務(wù)器和終端）、智能閘口及信息中心機(jī)房工程等。

本文主要論述集裝箱碼頭管理系統(tǒng)（TOS）、信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和智能閘口等方面的設(shè)計(jì)內(nèi)容[2]。

1.3 信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

1）實(shí)用性

信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)更好滿足工程的實(shí)際需求。采取成熟的技術(shù)和可靠的并經(jīng)過市場驗(yàn)證的產(chǎn)品，合理選用系統(tǒng)設(shè)備和系統(tǒng)軟件。

2）先進(jìn)性

在滿足實(shí)用性的基礎(chǔ)上，結(jié)合在類似項(xiàng)目上的經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)信息技術(shù)發(fā)展趨勢，保障所選用產(chǎn)品在相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)保持先進(jìn)水平，以適應(yīng)客戶進(jìn)一步管理發(fā)展的需要[3]。

3）開放性

在信息系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)中，采用開放式、模塊化的體系結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)易于擴(kuò)充，為系統(tǒng)今后的擴(kuò)展提供保證。

4）經(jīng)濟(jì)性

本信息系統(tǒng)將根據(jù)客戶的實(shí)際需求及實(shí)際情況，在保障一定技術(shù)先進(jìn)性基礎(chǔ)上，力爭做到低投入、高產(chǎn)出，使經(jīng)濟(jì)效益最大化。

5）可管理性

本信息系統(tǒng)較為復(fù)雜，設(shè)備種類繁多，所選產(chǎn)品應(yīng)具有良好的可管理性和可維護(hù)性。

6）易用性

本信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求提供友好、易用用戶界面，并根據(jù)業(yè)界的使用習(xí)慣、慣例進(jìn)行開發(fā)，盡量采用較為直觀的圖形化操作模式。

2 集裝箱碼頭管理系統(tǒng)

2.1 基本需求

建立以中控室為核心的生產(chǎn)實(shí)時(shí)調(diào)度控制體系，以網(wǎng)絡(luò)中心為核心的信息處理、交換、共享、存儲系統(tǒng)，以優(yōu)質(zhì)服務(wù)為宗旨的客戶服務(wù)體系和以科學(xué)統(tǒng)計(jì)分析為依據(jù)的經(jīng)營決策體系[4]。在信息交換方面，碼頭與船公司（船代）、貨主（貨代）、海關(guān)、檢驗(yàn)部門、理貨公司之間有密切聯(lián)系。系統(tǒng)產(chǎn)生各種電子報(bào)文或統(tǒng)計(jì)報(bào)表，滿足船公司和貨主的需求，達(dá)到口岸單位之間數(shù)據(jù)共享的目的。滿足整個(gè)集裝箱碼頭集裝箱吞吐量120 萬TEU/a處理能力要求。

2.2 主要業(yè)務(wù)流程

1）卸船流程

碼頭單證員接收船公司（船代）發(fā)送的船舶進(jìn)口相關(guān)單證，驗(yàn)證導(dǎo)入系統(tǒng)。

碼頭計(jì)劃員根據(jù)單證信息編制卸船作業(yè)計(jì)劃，包括卸船作業(yè)線分配、堆場堆存計(jì)劃、卸船翻搗計(jì)劃、直取卸船計(jì)劃、過駁計(jì)劃等[5-6]。

中控員根據(jù)卸船計(jì)劃和碼頭機(jī)械情況，編制卸船資源計(jì)劃，通知機(jī)械司機(jī)和理貨人員到作業(yè)區(qū)待命；打印船舶總圖、分貝圖、特種箱清單、作業(yè)指導(dǎo)書等紙面單證。

2）裝船流程

碼頭單證員接收船公司（船代）發(fā)送的船舶出口相關(guān)單證，驗(yàn)證導(dǎo)入系統(tǒng)。

碼頭計(jì)劃員根據(jù)單證信息編制裝船作業(yè)計(jì)劃，包括裝船作業(yè)線分配、裝船翻搗計(jì)劃等。

中控員根據(jù)裝船計(jì)劃和碼頭機(jī)械情況，編制裝船資源計(jì)劃，通知機(jī)械司機(jī)和理貨人員到作業(yè)區(qū)待命；打印船舶總圖、分貝圖、特種箱清單、作業(yè)指導(dǎo)書等紙面單證。

3）進(jìn)口提箱流程

客戶持提貨單到碼頭辦單大廳辦理提箱業(yè)務(wù)，碼頭辦單員進(jìn)行進(jìn)口提箱預(yù)約，打印碼頭作業(yè)單。

大廳財(cái)務(wù)人員對提箱業(yè)務(wù)進(jìn)行財(cái)務(wù)審核，月結(jié)客戶直接加蓋作業(yè)章，備用金客戶進(jìn)行計(jì)費(fèi)后，做賬戶抵減處理，即結(jié)客戶則先進(jìn)行預(yù)收款，待作業(yè)完畢后進(jìn)行結(jié)算。財(cái)務(wù)審核處理完畢后在碼頭作業(yè)單上加蓋碼頭作業(yè)章。

司機(jī)持設(shè)備交接單、碼頭作業(yè)單等相關(guān)單據(jù)進(jìn)閘提箱，閘口文員進(jìn)行車輛進(jìn)閘作業(yè)處理，并打印碼頭作業(yè)指南。

車輛進(jìn)閘后，堆場機(jī)械終端會自動顯示提箱作業(yè)指令，司機(jī)根據(jù)指令進(jìn)行提箱放箱操作。

拖車拖箱到出閘口，閘口文員根據(jù)作業(yè)單據(jù)、車載箱和系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行一致性核對，若無誤，則進(jìn)行出閘確認(rèn)；若有異常，則根據(jù)實(shí)際情況選擇退箱、換箱操作。

4）進(jìn)口拆箱提貨流程

客戶持提貨單到碼頭辦單大廳進(jìn)行進(jìn)口拆箱預(yù)約，碼頭辦單人員接受預(yù)約，打印碼頭拆箱作業(yè)單。

大廳財(cái)務(wù)人員進(jìn)行財(cái)務(wù)審核，在作業(yè)單上加蓋財(cái)務(wù)審核章。

客戶持加蓋公章的作業(yè)單到碼頭集裝箱貨運(yùn)站（以下簡稱CFS）計(jì)劃室申請作業(yè)。

CFS 計(jì)劃員安排并確認(rèn)計(jì)劃，系統(tǒng)產(chǎn)生堆場內(nèi)移箱申請。計(jì)劃員通知中控員開始進(jìn)行移箱作業(yè)。

移箱完成后，計(jì)劃員安排現(xiàn)場作業(yè)人員進(jìn)行拆箱作業(yè)，CFS 理貨員使用無線手持系統(tǒng)對拆箱作業(yè)進(jìn)行記錄。

根據(jù)拆箱類型，拆出的貨物可選擇入庫或直接提走。

拆箱完成后，系統(tǒng)自動產(chǎn)生回移申請，中控員根據(jù)移箱申請安排空箱回場作業(yè)。

入庫的貨物若客戶需要提走，則要到辦單大廳辦理提貨申請。經(jīng)財(cái)務(wù)審核后可直接到倉庫提貨，貨物出檢查口時(shí)需出示經(jīng)倉庫管理員確認(rèn)的出口作業(yè)單。

5）送箱流程

客戶填制集裝箱貨物訂艙單，訂艙后完成報(bào)關(guān)手續(xù)，提取合適空箱并在海關(guān)人員監(jiān)督下完成貨物裝箱。根據(jù)碼頭船舶班期和預(yù)約時(shí)間，將集裝箱運(yùn)送至碼頭，碼頭閘口對進(jìn)場集裝箱進(jìn)行檢查，滿足要求后進(jìn)場，并按照閘口要求送至指定位置等待裝船[7]。

2.3 功能架構(gòu)

集裝箱碼頭管理系統(tǒng)功能架構(gòu)圖見圖1。

圖1 集裝箱碼頭管理系統(tǒng)功能架構(gòu)圖Fig.1 Functional architecture of container terminal management system

從圖1 可以看出，該系統(tǒng)由對外Web 和對內(nèi)業(yè)務(wù)服務(wù)層以及一個(gè)技術(shù)支撐平臺組成，其中業(yè)務(wù)層為系統(tǒng)核心，技術(shù)支撐平臺為基礎(chǔ)，Web 為企業(yè)窗口，為集裝箱碼頭提供全方位的信息交換與管理。

集裝箱碼頭管理系統(tǒng)主要需求和功能如下：

1）碼頭泊位、堆場代碼設(shè)定

對碼頭泊位編號、堆場區(qū)域劃分進(jìn)行設(shè)置。碼頭管理者可以根據(jù)自身碼頭的具體情況，任意定義碼頭泊位編號和堆場區(qū)域，通過簡單的參數(shù)調(diào)整，定義自己的操作規(guī)則。

2）船舶設(shè)定

對進(jìn)入集裝箱碼頭的船舶的屬性、船圖及貝位圖等進(jìn)行設(shè)置。主要包括船舶基本資料的維護(hù)，船舶結(jié)構(gòu)維護(hù)，船舶裝載要求維護(hù)，船舶水尺、靜水力曲線參數(shù)、吃水差等參數(shù)設(shè)定，打印艙位圖等。

3）系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定

對系統(tǒng)運(yùn)行的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，并可對系統(tǒng)運(yùn)行日志、操作員操作日志進(jìn)行跟蹤和分析。

4）系統(tǒng)基礎(chǔ)代碼設(shè)置

對船舶航線、客戶資料、集裝箱屬性、機(jī)械設(shè)備等各種系統(tǒng)基礎(chǔ)代碼進(jìn)行設(shè)定。

5）商務(wù)管理

對與集裝箱碼頭有進(jìn)出口業(yè)務(wù)關(guān)系的單位（貨主、貨代、船公司及其代理）的客戶資料及協(xié)議進(jìn)行管理，對商務(wù)結(jié)算業(yè)務(wù)進(jìn)行處理。為客戶提供協(xié)議查詢、商務(wù)結(jié)算項(xiàng)目查詢、原始收費(fèi)憑證的查詢等。

6）計(jì)劃管理

船舶計(jì)劃：船舶計(jì)劃主要是滿足船舶配載，船舶計(jì)劃應(yīng)具有單船作業(yè)計(jì)劃功能，船舶配載功能，船舶穩(wěn)定計(jì)算功能，船舶資料編輯功能，同時(shí)支持船圖、倉單等信息的自動導(dǎo)入和手動錄入功能。

堆場計(jì)劃：堆場計(jì)劃主要對進(jìn)入碼頭堆場的集裝箱進(jìn)行堆位規(guī)劃安排，堆場計(jì)劃系統(tǒng)應(yīng)符合智能性、便利性、直觀性、可控性要求，具有友好的數(shù)據(jù)圖示化操作界面，具有成熟、優(yōu)化的進(jìn)出場、裝卸船配位規(guī)則的進(jìn)出場算法，具有管理各家船公司箱子的箱務(wù)管理能力?？赏ㄟ^與外部數(shù)據(jù)交換使用以支持堆場計(jì)劃安排，以圖形化方式顯示堆場示意圖，可以方便進(jìn)行整體和局部堆場信息及計(jì)劃查詢，實(shí)現(xiàn)計(jì)劃界面與實(shí)際界面、監(jiān)控界面的合成，提供系統(tǒng)對工作量控制和配位邏輯的智能化考慮，進(jìn)行堆場未來作業(yè)量及密度預(yù)測。

泊位計(jì)劃：提供圖形化的泊位計(jì)劃功能，可以根據(jù)船舶的靠港、離港時(shí)間及碼頭目前的船舶作業(yè)情況安排泊位計(jì)劃。系統(tǒng)根據(jù)合理利用泊位，滿足船期、堆場集裝箱堆放等原則，自動提供泊位計(jì)劃方案。

機(jī)械與派工計(jì)劃：主要是進(jìn)行碼頭橋吊、輪胎吊、鏟車、集卡等機(jī)械的出勤安排和機(jī)械司機(jī)的安排，完成碼頭生產(chǎn)作業(yè)，便于機(jī)械司機(jī)作業(yè)量的統(tǒng)計(jì)。

7）進(jìn)出口單證管理

處理船舶的進(jìn)口單證（進(jìn)口船圖、進(jìn)口艙單等）及出口單證（出口清單、出口空箱清單、出口預(yù)配圖等）。

8）堆場箱務(wù)管理

主要對堆場的集裝箱進(jìn)行管理，包括集裝箱屬性的編輯、內(nèi)部移箱作業(yè)、海關(guān)查驗(yàn)作業(yè)、集裝箱預(yù)冷記錄等功能。

9）拆裝箱庫（CFS）管理

系統(tǒng)主要進(jìn)行貨運(yùn)站內(nèi)收發(fā)貨、拆裝箱全部業(yè)務(wù)的控制管理。管理人員可以定義CFS 倉庫和貨位的位置，通過圖形方式查看貨物堆放信息。支持以箱代倉、倉庫外定義堆場等特殊業(yè)務(wù)。

10）Web 客服系統(tǒng)

建立公司網(wǎng)站。包含公司介紹、碼頭資源狀況、碼頭新聞、信息發(fā)布、服務(wù)指南、用戶驗(yàn)證等。提供互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)；船公司可以在網(wǎng)上登錄服務(wù)航線、錄入船期停泊信息；貨主可通過互聯(lián)網(wǎng)直接在網(wǎng)上預(yù)約、網(wǎng)上出口預(yù)配、網(wǎng)上預(yù)錄裝箱信息、查詢船舶及集裝箱信息，了解裝卸情況，通過互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程登記辦單、下載等功能。該系統(tǒng)為碼頭周邊單位和客戶提供信息服務(wù)，是集裝箱碼頭宣傳形象窗口。

3 智能閘口系統(tǒng)

閘口作為集裝箱碼頭集裝箱集、疏港主要通道，對港口作業(yè)正常運(yùn)轉(zhuǎn)起著關(guān)鍵作用。為了滿足閘口通行效率和海關(guān)等監(jiān)管部門要求，本工程4 條超寬車道（進(jìn)、出口各2 條）按B 類卡口設(shè)計(jì)，其余14 條車道（進(jìn)口8 條、出口6 條）按A 類卡口設(shè)計(jì)。

3.1 系統(tǒng)組成

海南洋浦國際集裝箱碼頭智能閘口系統(tǒng)主要包括：集裝箱箱號識別系統(tǒng)、箱體殘損檢驗(yàn)系統(tǒng)、電子車牌識別系統(tǒng)、司機(jī)身份識別系統(tǒng)、自動稱重系統(tǒng)、車輛交通控制系統(tǒng)等。

智能閘口系統(tǒng)對通過閘口通道的運(yùn)載集裝箱的貨車自動進(jìn)行重量采集、箱號識別（OCR）、電子車牌及司機(jī)身份（RFID）等數(shù)據(jù)采集，并將所有記錄的數(shù)據(jù)和相關(guān)圖像存入本機(jī)，然后將采集到的數(shù)據(jù)與口岸和業(yè)主相關(guān)區(qū)域信息平臺進(jìn)行比對，系統(tǒng)根據(jù)返回的比對結(jié)果確認(rèn)是否放行，由車輛交通控制系統(tǒng)控制車輛通行，從而實(shí)現(xiàn)閘口通道貨運(yùn)進(jìn)出的有效監(jiān)管[5-6]。

3.2 關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用

1）箱號自動識別（OCR）

通過視頻圖像抓拍，利用計(jì)算機(jī)模式識別技術(shù)，從抓拍圖像中獲取集裝箱代碼。通過測量控制技術(shù)自動檢測集裝箱拖車上單、雙箱，并抓拍箱號圖片。箱號自動識別系統(tǒng)具有識別率高（95%），識別速度快、不停車識別等特點(diǎn)。

2）車牌及司機(jī)身份識別（RFID）

采用無線射頻技術(shù)（RFID），通過車道車輛識別裝置（雷達(dá)或地感線圈）喚醒讀卡設(shè)備，讀取車載電子標(biāo)簽，獲取存儲在電子標(biāo)簽中的車牌及司機(jī)身份等信息。RFID 具有識別距離遠(yuǎn)（最遠(yuǎn)超過10 m），方向性好，不產(chǎn)生相互干擾，讀寫速率快（小于30 ms/byte）等優(yōu)點(diǎn)。

3）箱體殘損檢測

箱體殘損檢測與箱號識別工作原理基本相同，通過視頻系統(tǒng)抓拍箱體5 個(gè)箱面圖像，再經(jīng)過圖像模式識別技術(shù)識別箱體表面的凸、凹、割傷、破損等情況。

3.3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

智能閘口系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖見圖2。

圖2 智能閘口系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖Fig.2 Architecture diagram of intelligent gate system

3.4 管理功能

智能閘口要求采用先進(jìn)有效的辦法，用于管理拖車和集裝箱進(jìn)/出碼頭閘口，盡量縮短閘口處理時(shí)間。

主要功能包括：支持聯(lián)檢單位電子閘口、閘口監(jiān)管的需要。支持閘口預(yù)約功能，并根據(jù)預(yù)約號提供最優(yōu)提箱，減少翻箱。閘口能記錄違規(guī)車輛的違規(guī)記錄并限制和提示違規(guī)車輛。閘口能自動記錄車輛、集裝箱及其貨物稱重?cái)?shù)據(jù)并可以打印磅單。閘口能自動記錄進(jìn)出閘口車輛、集裝箱流量并可統(tǒng)計(jì)分析閘口作業(yè)效率。支持閘口使用手持機(jī)操作、入閘送箱或提箱、拖車提箱出閘或空車出閘、取消作業(yè)、拖車檢查、集裝箱檢查及箱況信息錄入、處理特殊箱（如電子資料不符、超重、殘損等）進(jìn)出場、堆存計(jì)劃預(yù)控提示、提取空箱規(guī)則提示、緩沖區(qū)管理優(yōu)化與堆場作業(yè)控制和計(jì)劃的聯(lián)動、打印設(shè)備交接單或作業(yè)便條、查詢集裝箱或拖車、作業(yè)流量統(tǒng)計(jì)和報(bào)表、打印閘口運(yùn)轉(zhuǎn)日志、預(yù)配入閘等。

3.5 業(yè)務(wù)流程及通道布置

智能閘口業(yè)務(wù)流程如圖3 所示，單通道布置如圖4 所示。

圖3 智能閘口業(yè)務(wù)流程圖Fig.3 Business process diagram of intelligent gate

圖4 智能閘口單通道布置圖Fig.4 Single channel layout diagram of intelligent gate

4 集裝箱碼頭信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

4.1 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)拓?fù)?/h3>

本工程信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用快速交換式以太網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，主干鏈路采用冗余配置。設(shè)有1 個(gè)核心交換區(qū)、2 個(gè)匯聚交換區(qū)和若干個(gè)接入交換區(qū)，其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖見圖5。

圖5 信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖Fig.5 Network topological diagram of information system

核心交換區(qū)配置2 臺模塊化核心交換機(jī)，互為冗余。匯聚交換區(qū)分別配置2 臺固定式交換機(jī)，互為備份。接入交換區(qū)配置固定端口交換機(jī)[8]。

4.2 網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)計(jì)

1）防火墻

在網(wǎng)絡(luò)中心配備2 臺防火墻，做雙機(jī)熱備用于保護(hù)港區(qū)內(nèi)網(wǎng)。防火墻通過千兆端口與核心交換機(jī)連接。

2）入侵檢測

在核心交換機(jī)與服務(wù)器間設(shè)置1 臺防入侵傳感器（IPS），防止網(wǎng)絡(luò)中的間諜軟件、木馬、惡意軟件等其他新型攻擊[9]。

4.3 網(wǎng)絡(luò)管理

本工程設(shè)計(jì)使用基于Windows 的網(wǎng)絡(luò)管理工具，網(wǎng)絡(luò)管理人員通過易于使用的界面集中配置、更新、監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)設(shè)備并進(jìn)行故障排除。網(wǎng)絡(luò)管理人員可以配置模板策略，自動響應(yīng)來自各方的網(wǎng)絡(luò)事件。結(jié)合插件模塊一起使用時(shí)可通過簡單且直觀的界面動態(tài)管理用戶訪問、設(shè)備和流量。

實(shí)現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的快速實(shí)時(shí)監(jiān)測和故障告警，支持100 個(gè)管理對象監(jiān)控。

4.4 無線通信

為保障集裝箱碼頭流動作業(yè)機(jī)械及調(diào)度管理人員通信要求，本工程設(shè)計(jì)1 套無線通信系統(tǒng)，無線通信系統(tǒng)采用第四代蜂窩通信技術(shù)TD-LTE（4G），更好地滿足數(shù)據(jù)、語音應(yīng)用。這是LTE（4G）網(wǎng)絡(luò)較早在實(shí)際工程中的應(yīng)用實(shí)例。

LTE（4G）無線通信系統(tǒng)包括：LTE 基站系統(tǒng)、LTE 核心網(wǎng)系統(tǒng)、LTE 調(diào)度系統(tǒng)、LTE 基站配套設(shè)備及終端設(shè)備。無線通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖6。

圖6 無線通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖Fig.6 Architecture diagram of wireless communication system

其中eBBU（1 套）是基帶控制單元，安裝在機(jī)房，主要完成相關(guān)傳輸協(xié)議棧的處理、上下行基帶信號的處理和整個(gè)基站系統(tǒng)的集中管理。

eRRU（共3 套）為遠(yuǎn)端射頻單元，安裝在室外，直接連接天線。主要完成基帶信號和射頻信號的發(fā)射、調(diào)制解調(diào)、數(shù)據(jù)處理、合/分路等。

LTE（4G）通信技術(shù)對比傳統(tǒng)WIFI 通信技術(shù)具有高可靠、低延時(shí)、無縫漫游、抗干擾能力強(qiáng)、覆蓋面廣、數(shù)據(jù)加密安全等多種優(yōu)勢，大大減少現(xiàn)場無線基站AP（ACCESS POINT）數(shù)量。

5 集裝箱碼頭計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

5.1 服務(wù)器

1）業(yè)務(wù)需求

海南洋浦國際集裝箱碼頭工程服務(wù)器系統(tǒng)主要用于搭建生產(chǎn)、管理、運(yùn)營各系統(tǒng)的物理平臺以及各個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理，包括了應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)服務(wù)器。

2）系統(tǒng)設(shè)計(jì)

服務(wù)器拓?fù)鋱D如圖7 所示。

圖7 服務(wù)器拓?fù)鋱DFig.7 Topology diagram of server

從本服務(wù)器拓?fù)鋱D中可以看出整個(gè)工程服務(wù)器系統(tǒng)包括集裝箱管理系統(tǒng)和其他輔助系統(tǒng)，而集裝箱管理系統(tǒng)為本工程重點(diǎn)設(shè)計(jì)內(nèi)容。下面僅對集裝箱管理系統(tǒng)服務(wù)器進(jìn)行介紹。在集裝箱管理系統(tǒng)硬件的搭建上，采用前端應(yīng)用和后臺數(shù)據(jù)庫分離設(shè)計(jì)，前端應(yīng)用和后臺數(shù)據(jù)庫均為雙機(jī)熱備。

5.2 存儲系統(tǒng)

存儲系統(tǒng)采用SAN 存儲架構(gòu)，由磁盤陣列、光纖交換機(jī)和磁帶庫系統(tǒng)組成。所有服務(wù)器接入存儲系統(tǒng)中統(tǒng)一存儲，通過磁帶庫系統(tǒng)進(jìn)行備份。SAN 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖見圖8。

圖8 SAN 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖Fig.8 SAN system architecture diagram

6 結(jié)語

通過海南洋浦國際集裝箱碼頭工程設(shè)計(jì)實(shí)例研究，總結(jié)了集裝箱碼頭信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中所涉及的范圍和內(nèi)容，由于集裝箱碼頭的“個(gè)性化”特性，在集裝箱碼頭信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)中需要特別關(guān)注集裝箱碼頭作業(yè)流程和信息管理需求，只有在充分調(diào)研基礎(chǔ)上才能規(guī)劃設(shè)計(jì)出適合集裝箱碼頭工程的信息管理系統(tǒng)。隨著新技術(shù)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)變革，只有不斷引入互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、4G/5G 通信等先進(jìn)技術(shù)，才能更好地滿足集裝箱碼頭信息系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)、建設(shè)和營運(yùn)管理要求。該碼頭工程自2016 年通過驗(yàn)收并投入運(yùn)行以來，整個(gè)信息系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)良好，為其他集裝箱碼頭工程的信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)和建設(shè)提供參考和借鑒。