利用BIM技术打造的客货滚装智慧港口是什么样?

来源:建筑界编辑:黄子俊发布时间:2020-03-09 13:32:53

[摘要] 结合BIM技术,湛江港徐闻港区客货滚装智慧港口推动港口作业无纸化、渡海车票电子化、闸口作业智能化、安全监管智能化等数字智能化应用,提高客货滚装港口物流运作效率和客户服务水平。

  针对现有客货滚装在生产效率、客户体验、监控监管、信息业务融合等方面存在的缺点,依托湛江港徐闻港区客货滚装工程,通过“智能、高效、便捷、安全、互通”示范主题,结合BIM技术,打造湛江港徐闻港区客货滚装智慧港口,推动“互联网+票务”、港口作业无纸化、渡海车票电子化、闸口作业智能化、安全监管智能化等数字化、智能化应用,创新客货滚装物流运作新模式,提高客货滚装港口物流运作效率和客户服务水平。

  1、客货滚装港口现有业务流程

  1.1 现有业务流程

  (1)旅客工艺流程:购票—安检—检票—待渡场—登船。

  (2)小车工艺流程:购票—安检—待渡场—检票—登船。

  (3)客车工艺流程:购票—安检—待渡场—检票—登船。

  (4)货车工艺流程:安检—计重购票—待渡场—检票—登船。

  (5)危险品车辆工艺流程:预约购票—待渡场—登船(危险品有专用通道)。

  1.2 现有工艺流程存在的问题

  (1)人工查验效率低。多采用全程人工查验,查验时间长,环节不流畅,导致生产运作效率下降,港口资源也无法做到有效利用。

  (2)互联网售票模式不够完善。购票方式基本采用人工窗口售票、微信平台购票和自动售取票机购票,互联网售票系统不完善,难以满足发展需求。

  (3)传统工艺技术落后,生产效率不高,无法实现快速、高效、无障碍的工艺流程,不能达到生产的智能和高效。

  (4)生产安全存在死角。危险品车辆和普通车辆多从同一闸口进出,具有较大的安全隐患,需要添加防护隔离,同时危险品泊位与普通泊位间距较小,需要进行改进。

  因此,通过对原有的工艺方案进行分析,在此基础上进行新的功能布局和工艺方案设计,实现车辆全程无障碍快速高效通行,实现客货滚装生产作业的智能高效,从而将湛江港徐闻港区打造为新型智慧港口。

  2、客货滚装智慧港口“三位一体”方案设计

  2.1 客货滚装港口渡海车辆预约机制

  以渡海货车为例,可以提前在网上或手机App预约购票,也可以在现场购票,预约购票到港后首先经过自动安检闸口进行自动安检,随后到达自动收费闸口进行核算收费,进行船舶配载后再到达待渡区等待检票登船。若没有在网上预约购票,则先到达安检闸口进行安检,安检结束后进行核算收费购票,拿到票后到达指定待渡场等待检票登船。

  2.2 客货滚装港口“三位一体”集成机制

  通过物联网和智能决策技术,将渡海车辆的安检、计费称重、渡海车辆在船上的配载等3个环节进行整合,结合RFID制定客货滚装港口“三位一体”决策方案,实现安检、计重、售取票、船舶配载的智能协同决策。客货滚装港口“三位一体”决策方案见图1。

客货滚装港口“三位一体”决策方案

  2.3 客货滚装港口智能化待渡场方案

  由于待渡场为16个且发船频次由2 h缩短为0.5 h,若渡海车辆误入其他待渡场,极有可能导致港口待渡场交通流出现混乱,且渡海车辆容易误上船舶,不利于港口生产组织调度。因此,通过图像识别车牌或读取车辆上的RFID卡,并在港区内通过LED屏幕进行引导,将避免渡海车辆误入其他待渡场。智能化待渡场示意图见图2。此外,通过GIS+BIM的方式设置电子围栏,若渡海车辆即将误入其他待渡场,LED及其音控设备提示司机。

智能化待渡场


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  3、客货滚装智慧港口功能架构

  客货滚装智慧港口是面向客货滚装港口数字化、网络化、智能化需求,构建安检、计重、售取票、配载、验票等多位一体的智能感知体系,支撑港口资源的广泛连接、弹性供给和高效配置,实现港口客货滚装服务和监管的全流程自动化和智能化。客货滚装智慧港口的本质是通过构建客货滚装港口精准、实时、高效的数据采集互联体系,建立客货滚装生产数据和业务数据的存储、集成、访问、分析、管理的应用环境,实现港口业务、经验、知识、服务、应用的模型化、标准化、软件化、复用化,不断优化客货滚装港口的业务流程、生产组织和上下游生态链,形成资源丰富、信息共享、多方参与、合作共赢、协同推进的港口物流新生态。

  建设客货滚装智慧港口是一项大型的、复杂的、长期的系统工程,它主要包括总体规划设计、感知层和传感网基础设施建设、云计算(网络)数据中心建设、信息安全体系建设、应用服务平台建设、指挥中心建设、统一门户平台建设、可持续发展保障体系建设等8项内容。客货滚装智慧港口功能架构见图3。客货滚装智慧港口的核心应用是生产运营、安全监管和客户服务,基础是感知体系和数据中心的搭建。

智慧港口功能架构

  4、客货滚装港口数字化、智能化构建技术

  4.1 客货滚装港口 “三位一体”智能化方案

  结合IOT、BIM和智能决策等技术,实现客货滚装港口安检、售票、配载等环节的“三位一体”深度融合。在“三位一体”智能化方案及其工艺和业务流程优化基础上,基于移动互联和IOT技术,提出渡海车辆的预约机制和智能化待渡方案。“三位一体”智能化方案可实现渡海车辆的安检、售票、待渡场等待、船舶配载等全过程的自动化和数字化,并能够解决客货滚装港口信息流转不畅、生产智能运作协同难等问题。

  4.2 基于BIM的客货滚装港口数字化技术

  结合数字孪生理念,提出一种基于BIM的客货滚装港口数字孪生架构,通过IOT、通信和控制等技术构建客货滚装港口物理空间,利用BIM模型数据化优势构建客货滚装港口虚拟空间,实现客货滚装港口数字化、智能化驱动。同时,使用Bentley、Revit、Catia等BIM设计软件,构建客货滚装港口BIM数字化模型,利用BIM模型标准格式IFC转化到三维GIS标准格式CityGML,将转化后的信息存储在Firebird中,利用PROJ4对数据库进行坐标转换,转换后加载到三维地理信息平台CityMaker中进行精确定位,实现客货滚装港口BIM与GIS的深度融合。

  4.3 带二维装箱约束的2阶段客货滚装船舶配载决策方法

  客货滚装船舶配载需要综合考虑货车、小车、客车在船舱内的具体位置,并满足船舶稳性要求。现有研究主要针对商品车,现实中依靠人工经验,不利于客货滚装港口船舶配载的智能化。本项目提出一种带二维装箱约束的客货滚装船配载决策方法,以船舱面积利用率最大为目标,构建客货滚装船配载决策模型,设计偏随机密钥混合遗传算法进行求解,并将2阶段启发式嵌入到偏随机密钥遗传算法中,实现客货滚装船的智能化配载,保障客货滚装船航行安全。

  5、客货滚装智慧港口BIM综合应用

  5.1 协同设计

  利用设计管理平台进行多专业协同设计。总图专业初步确定平面布置,建立总图中心文件。工艺、管线、电气、消防等专业在总体中心文件上进行港区的各专业设计,生成总图设计模型。各单体建筑建立单体的中心文件,最后在设计管理平台上集成。


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  5.2 精细建模

  根据企业建模标准要求,搭建工程各部件精细模型,主要包括建筑、结构、水工、机电等专业。BIM协同设计及其建模界面截图见图4。通过模型的构件尺寸、材质、名称等信息,提取各构件工程量,获取成本控制的主要信息,反馈至项目部,节省造价约500余万元。

BIM协同设计

  5.3 碰撞检查

  对项目进行全专业分析,生成并导出各专业类型子系统模型,通过专业内碰撞检测和专业间碰撞检测,检查设计疏漏和施工缺失,并将各类型碰撞生成碰撞报告,反馈至项目部和设计人员。本项目共发现碰撞3 000余处,节省施工返工成本约300余万元,节省施工工期约1.5个月。

  5.4 空间优化

  本项目主要建构筑物为枢纽大楼,建筑面积约8万m2。建筑物内含生活给水管道、生活排水管道、消防给水管道、新风管道、空调冷凝水管道等,种类众多,铺设复杂,为充分利用和节省室内空间,通过对室内机电管道进行碰撞检测并调整,实现空间优化。

  5.5 绿建分析

  本项目通过BIM技术对枢纽大楼进行绿建分析,主要包括通风、光照等,实现枢纽中心建造的合理化和科学化。

  5.6 BIM+VR虚拟漫游

  本项目工程量大、子项目多、工艺复杂,存在较多的特殊施工点,施工难度大。利用BIM软件,模拟建筑物的三维空间,通过漫游动画的形式,虚拟仿真漫游,查找不易察觉的设计缺陷和施工问题,在BIM模型的基础上附加标准化的施工方法、施工工艺和施工顺序等信息,进行施工方案的可视化模拟,帮助技术和管理人员掌握施工工艺和质量控制要点,强化施工标准化意识,实现施工方案的可视化交底。

  5.7 方案优化比选

  BIM+UNITY漫游展示技术,对枢纽大楼屋面盖板形式进行多方案对比,可对不同角度、不同方位、不同材质、不同形式的方案进行实时切换,对比效果更加机动灵活。此外,对交通流进行优化,改善部分交叉口的堵车情况。交通流优化对比见图5。

交通流优化

  5.8 进度模拟

  通过将BIM与施工进度计划相连接,将空间信息与时间信息整合在同一个可视的4D模型中,可以精确、直观地反映整个建筑的施工过程。4D施工模拟技术可以在项目建造过程中合理制定施工计划、精确掌握施工进度,优化使用施工资源、科学进行场地布置,对工程的整体施工进度、资源和质量进行统一管理和控制,以缩短工期,降低成本,提高质量。

  BIM技术助力打造湛江港徐闻港区客货滚装智慧港口,有效实现港口作业无纸化、渡海车票电子化、闸口作业智能化、安全监管智能化等数字化、智能化应用,创新客货滚装物流运作新模式,提高客货滚装港口物流运作效率和客户服务水平。建筑界BIM频道与您一同关注更多BIM最新资讯,分享更多BIM的研究成果,欢迎关注我们~

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