港口岸電信息資源建設(shè)方案研究

摘要：針對(duì)我國(guó)港口岸電監(jiān)管與服務(wù)信息資源、岸電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不匹配所產(chǎn)生的設(shè)施資源難以得到充分利用的問題，結(jié)合港口企業(yè)、航運(yùn)企業(yè)、管理部門不同的使用，以及服務(wù)與監(jiān)管等不同類別需求，提出了集港口岸電信息采集、數(shù)據(jù)資源庫(kù)建設(shè)、信息資源的共享與發(fā)布于一體的港口岸電信息資源建設(shè)方案。該方案可為港口岸電電控系統(tǒng)、監(jiān)管系統(tǒng)、對(duì)外服務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與建設(shè)提供參考。

關(guān)鍵詞：港口岸電信息資源數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)分析

ResearchontheConstructionPlanofPortShorePowerInformationResources

YUJiaheng1WANGXue2CAIJinyi2

1.ElectricControlCenterofShuikeYuanda（Beijing）TransportDesignInstituteCo.，Ltd.，Beijing，100088China;2.ChinaWaterborneTransportResearchInstitute，Beijing，100088China

Abstract：Inresponsetotheproblemoftheinsufficientutilizationoffacilityresourcescausedbythemismatchbetweenportshorepowersupervisionandserviceinformationresources，aswellasshorepowerinfrastructureconstructioninChina，aportshorepowerinformationresourceconstructionplanisproposed，whichintegratesportpowerinformationcollection，dataresourcelibraryconstruction，andinformationresourcesharingandpublishing，andbasedonthedifferentusesofportenterprises，shippingenterprises，andmanagementdepartments，aswellasdifferenttypesofserviceandsupervisionneeds.Theplancanprovidereferenceforthedesignandconstructionofportshorepowercontrolsystem，supervisionsystem，andexternalservicesystem.

KeyWords：Portshorepower;Informationresource;Datacollection;Dataanalysis

港口岸電工程規(guī)模的不斷擴(kuò)大有效降低了靠港船舶的污染排放，提升了港口的綠色化水平。國(guó)內(nèi)港口在設(shè)備用能替代、港口岸電建設(shè)等方面相對(duì)較完善，新能源在港口能源系統(tǒng)的滲透率也逐步提高[1]。但是，伴隨船舶岸電工程的推進(jìn)實(shí)施，船舶岸電所配套的信息化程度依然不高，往往僅限于本地化、非聯(lián)動(dòng)性業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)的監(jiān)測(cè)與具體操作。鑒于港口船舶岸電運(yùn)行、管理、使用和服務(wù)涉及的港口集團(tuán)（碼頭公司）、航運(yùn)公司（船方）、電力企業(yè)（供電公司）、行業(yè)主管部門等多類別和多層級(jí)主體，如何有效地促進(jìn)各方信息交互與業(yè)務(wù)協(xié)同，形成船舶岸電流程的全周期化、精細(xì)化和智能化管理，提高岸電服務(wù)質(zhì)量，對(duì)于充分發(fā)揮岸電系統(tǒng)效能有重要意義。本文針對(duì)港口船舶岸電所涉及的港口企業(yè)、航運(yùn)企業(yè)、電力企業(yè)，以及行業(yè)管理單位的實(shí)際的管理、使用和服務(wù)需求，研究提出了集港口岸電信息采集、數(shù)據(jù)資源庫(kù)建設(shè)、信息資源的共享與發(fā)布于一體的港口岸電信息資源建設(shè)方案。

1岸電信息采集

對(duì)航運(yùn)企業(yè)、港口企業(yè)、供電企業(yè)和行業(yè)管理部門的信息使用需求進(jìn)行調(diào)研，采集數(shù)據(jù)類別具體如下。

1.1靜態(tài)信息

1.1.1碼頭岸電信息

碼頭泊位信息：名稱，泊位信息、類型、規(guī)模、位置，經(jīng)營(yíng)人，聯(lián)系電話。

岸電設(shè)施信息：基本信息，供電類型、頻率、容量、符合標(biāo)準(zhǔn)，主要電氣特性，電纜管理裝置、性能、接插件信息、符合標(biāo)準(zhǔn)情況、規(guī)格、制造信息。

岸電相關(guān)人員信息：負(fù)責(zé)人，操作人，維護(hù)人。

岸電服務(wù)支持信息：聯(lián)系方式，責(zé)任單位。

1.1.2船舶岸電數(shù)據(jù)

船舶信息：船名，MMSI，IMO編號(hào)，經(jīng)營(yíng)人。

船舶受電信息：形式，電壓，頻率，符合船規(guī)情況，用電負(fù)荷，船岸電纜連接裝置、位置，電纜管理裝置、性能，船岸連接電纜接插件信息、符合標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)格、制造信息。

1.2動(dòng)態(tài)信息

（1）碼頭岸電設(shè)施狀態(tài)。完好情況：正常，故障。使用狀態(tài)：空閑，正常使用，維護(hù)檢修，故障中。

（2）船舶受電設(shè)施狀態(tài)：正常，故障，報(bào)警。

（3）運(yùn)行過程信息。用戶情況：船舶負(fù)荷特性、船舶信息。運(yùn)行情況：電壓，電流，頻率，用電量，溫度，諧波，開始用電時(shí)間，結(jié)束用電時(shí)間，停止原因，故障報(bào)警情況。計(jì)費(fèi)情況：電費(fèi)單價(jià)，本次費(fèi)用，結(jié)算方式。

2岸電數(shù)據(jù)資源庫(kù)建設(shè)

岸電數(shù)據(jù)資源庫(kù)采用概念數(shù)據(jù)模型（ConceptualDataModel，CDM）進(jìn)行構(gòu)建。CDM定義高層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，是描述元模型的基礎(chǔ)模型概念數(shù)據(jù)模型[2]，主要表達(dá)數(shù)據(jù)分類，以及數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，不涉及數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的表示，以主題數(shù)據(jù)庫(kù)形式展現(xiàn)。

本文按照數(shù)據(jù)規(guī)范化理論和實(shí)體關(guān)系的基本要求，參考用戶視圖和業(yè)務(wù)描述，在拆分用戶視圖的基礎(chǔ)上，對(duì)拆分后的數(shù)據(jù)實(shí)體進(jìn)行合理的歸并，將邏輯關(guān)系緊密的實(shí)體進(jìn)行聚類成同一主題數(shù)據(jù)庫(kù)。

主題數(shù)據(jù)庫(kù)的劃分遵循以下原則。（1）信息無損原則：用戶視圖拆分后的數(shù)據(jù)實(shí)體不一定是用戶視圖的原樣，但應(yīng)能完全支撐所有視圖及業(yè)務(wù)需求，歸并后的主題數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)元素不能損失用戶視圖中的數(shù)據(jù)項(xiàng)。（2）高內(nèi)聚原則：內(nèi)聚性是主題數(shù)據(jù)庫(kù)獨(dú)立性的度量，同一主題庫(kù)內(nèi)的相關(guān)數(shù)據(jù)實(shí)體應(yīng)緊密關(guān)聯(lián)，同一業(yè)務(wù)對(duì)象生命周期不同階段的數(shù)據(jù)實(shí)體應(yīng)歸并到同一主題，與單一業(yè)務(wù)對(duì)象緊密相關(guān)的數(shù)據(jù)實(shí)體應(yīng)合并到同一主題。（3）松耦合原則：耦合性是主題數(shù)據(jù)庫(kù)互相間聯(lián)系緊密程度的度量，應(yīng)盡量減少各主題之間的耦合性和關(guān)聯(lián)程度。

根據(jù)以上構(gòu)建原則，將岸電信息數(shù)據(jù)面向不同業(yè)務(wù)主題進(jìn)行了數(shù)據(jù)庫(kù)組織和劃分，如表1所示。

3信息資源的共享與發(fā)布

面向行業(yè)主管部門、港口經(jīng)營(yíng)人和岸電供電企業(yè)提供信息發(fā)布功能。發(fā)布信息包括以下內(nèi)容。（1）岸電設(shè)施所在泊位信息，包括港口企業(yè)或碼頭單位名稱和聯(lián)系方式、泊位所在港口和港區(qū)、泊位名稱等；（2）碼頭岸電設(shè)施信息，包括岸電建成年份、供電容量、電壓、頻率、岸電設(shè)施套數(shù)、接插件額定載流量等。

信息發(fā)布功能支持發(fā)布用戶、內(nèi)容、時(shí)間，以及接收用戶的自由調(diào)整。采用預(yù)發(fā)布模式，發(fā)布審核后的信息。信息發(fā)布功支持自動(dòng)發(fā)布、手動(dòng)發(fā)布、定時(shí)發(fā)布等多種發(fā)布方式。

發(fā)布信息可在發(fā)布終端（包括但不限于PC端、移動(dòng)端等）接收。

發(fā)布形式支持RESTful服務(wù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密和請(qǐng)求的認(rèn)證，主要從數(shù)據(jù)加密、計(jì)數(shù)限流等方面考量[3]，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?；支持消息?duì)列服務(wù)，異步處理和解耦業(yè)務(wù)，提高消息發(fā)布的擴(kuò)展性和可靠性，確保消息傳遞的可靠性；支持WebSocket協(xié)議服務(wù)，對(duì)于需要實(shí)時(shí)更新和實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)推送功能業(yè)務(wù)場(chǎng)景，當(dāng)有岸電設(shè)施信息發(fā)布或更新時(shí)，能夠及時(shí)將數(shù)據(jù)推送至相關(guān)客戶端；支持OPC協(xié)議服務(wù)，隨著工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，OPCUA作為一種開放、跨平臺(tái)的工業(yè)通信協(xié)議，已被廣泛采用[4]，對(duì)于實(shí)時(shí)采集岸電設(shè)施的指標(biāo)、不同廠商的數(shù)據(jù)兼容通信起到了關(guān)鍵作用。

信息發(fā)布接口應(yīng)包括接口地址、接口請(qǐng)求輸入?yún)?shù)、接口調(diào)用響應(yīng)參數(shù)等，請(qǐng)求參數(shù)采用JSON傳輸格式以滿足數(shù)據(jù)高可讀性、簡(jiǎn)單傳輸?shù)男枨骩5]，信息交互接口編碼符合IETFRFC3629規(guī)定的UTF-8字符集，且接口支持用戶合法性、數(shù)據(jù)規(guī)范性等校驗(yàn)。

4信息資源庫(kù)使用范例

針對(duì)上述岸電信息需求，開發(fā)了面向港口企業(yè)、航運(yùn)船舶和政府管理部門的PC端和移動(dòng)端的岸電使用監(jiān)管與服務(wù)系統(tǒng)。系統(tǒng)采用前后端分離的方式，通過HTTP請(qǐng)求方式，從數(shù)據(jù)資源庫(kù)中以JSON形式獲取岸電使用監(jiān)管及服務(wù)數(shù)據(jù)，通過PC端、移動(dòng)端和現(xiàn)地系統(tǒng)3種不同的應(yīng)用模式的驗(yàn)證。

5結(jié)語(yǔ)

本文從港口岸電數(shù)據(jù)資源建設(shè)的角度，研究了岸端信息資源及其采集、資源庫(kù)建設(shè)和數(shù)據(jù)訪問交換使用的方案，并通過PC端、移動(dòng)端和現(xiàn)地控制端3種常用岸電監(jiān)管與服務(wù)系統(tǒng)構(gòu)建方式，與岸電資源庫(kù)進(jìn)行了對(duì)接，均取得了良好效果，證明了本文提出的岸電信息資源構(gòu)建方案切實(shí)可行，為相關(guān)工程的落地奠定了良好的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]宋天立.計(jì)及需求響應(yīng)的港口綜合能源系統(tǒng)研究[D].南京：東南大學(xué)，2020.

[2]王暖臣，王小龍，穆歌，等.基于元模型的裝備體系知識(shí)圖譜構(gòu)建[J/OL].系統(tǒng)工程與電子技術(shù)：1-9[2024-06-27].http：//kns.cnki.net/kcms/detail/11.2422.TN.20231120.1010.002.html.

[3]范帝鑫，王楓，何嘉欣.基于RESTful的EAST工程數(shù)據(jù)訪問方法[J].儀表技術(shù)，2023（4）：1-5，81.

[4]毛艷芳.物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)系統(tǒng)運(yùn)行保障關(guān)鍵技術(shù)研究[D].北京：北京郵電大學(xué)，2023.

[5]易學(xué)明，繆翀鶯，謝曉軍.面向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的低代碼開發(fā)平臺(tái)研究[J].廣東通信技術(shù)，2024，44（2）：2-10.