1、1上海市市区生活垃圾内河集装化转运系统的研究与实现摘要 ：将生活垃圾内河集装化转运是为了改善运输环境、提升城市形象、提高垃圾转运和集中处理的效率。管理和调度一个 拥有几千万人口的超大现代都市中产生的生活垃圾将是一个巨大而又富有挑战的任务。垃圾转运又跟这个城市的水文地理位置、 交通状况、垃圾处置方式息息相关。上海市生活垃圾内河集装化转运系统以上海这样一个千万级人口规模的大都市作为切入点，做了比较深入和细致的研究，利用现代化的计算机技术和信息管理系统去管理码头生产、短驳作业、船舶调度、数据及报表管理和作业监控，使其形成一个有机的整体，并利用成熟的数据处理技术，使数据转化为生产力。 关键词 上海市生
2、活垃圾集装化转运信息管理 系统数据仓库 中图分类号 TP315 文献标识码 ADOI: 10.3969/j.issn.1000-386x.2012.10.001 Abstract The garbage inland containerized transshipment to enhance the image of the city, in order to improve the transportation environment to improve waste transporter and focus on efficiency. Management and schedulin
3、g of a large modern city has a population of tens of millions of garbage is 2a huge and challenging task. The refuse transfer any connection with the hydrology of the city location, traffic conditions, is closely related to garbage disposal. Shanghai garbage inland container transport system in Shan
4、ghai, the metropolis of the ten million population size as an entry point to do a more in-depth and meticulous research, the use of modern computer technology and information management systems to manage the terminal production, short barge operations, ship scheduling, data and report management and
5、 job monitoring, to form an organic whole. Keywords Shanghai Municipal garbage containerized transshipment Information Management System Data Warehouse 0 引言 目前上海市区大部分生活垃圾采用散装水陆联运的方式运 到老港填埋场，为了改善运输环境，保护水运河道水质，提升 城市形象，实现绿色环保运输，上海将建设市区生活垃圾内河集装花转运系统12。新建的市区生活垃圾内河集装化转运系统是一种高标准、 环保型内河转运系统，该系统以市区的蕰藻浜码头、徐浦码
6、头 和老港码头为基地，利用蕰藻浜、黄浦江、大治河、老港环卫 专用航道等航道资源，建设环卫码头/中转站，选用符合国际通 用集装箱规格的垃圾专用集装箱，在市区码头/市区中转站将垃 圾压缩装箱后车、船/车联运至老港2。 3上海市区生活垃圾内河集装化转运系统（以下简称集运系 统）总体思路可以概括为：“一个系统、二个中转站、三个码头。 ， 一个系统即利用现成内河航道，建设一个固体废弃物内河 集装化转运系统；二个中转站即新建蕰藻浜中转站、徐浦中转站；三个码头即改建蕰藻浜码头、老港码头、徐浦码头。 其中蕰藻浜中转站和码头负责苏州河以北区域垃圾转运任 务，徐浦中转站和码头将负责苏州河以南垃圾转运任务2。 1、
7、集运系统应用功能分析 上海市区生活垃圾内河集装化转运系统（以下简称集运系 统）以“一个系统”为原则， “两个中转站、三个码头”为纽带，构建了一个自动化的生产信息管理系统。集运系统在设计的过程中充分考虑到与其他信息系统进行信息交流和协同工作。 2、集运系统满足“一个系统、两个中转站、三个码头” ，覆 盖整个上海市区的垃圾转运线路，可以延伸到杨浦中转站、物 流公司、老港等多个单位。同时考虑相关单位之间的数据接口：市局、城投运营管理部、海事部门、水闸管理部门等。 集运系统应用功能可以分为：码头生产作业管理、老港短 驳作业管理、船舶调度管理、数据统计及报表管理和作业监控 指挥中心。各应用功能简介如下：
8、 4图 2 应用体系模块结构 （1） 码头生产作业管理码头生产作业管理的主要功能 是对集装箱车辆(包括外来集装箱转运车辆和内部集装箱转运车辆）进行指引，对堆场空箱区与重箱区、前方堆场与后 方堆场进行管理，指导桥吊、正面吊操作人员按照规定的装 卸流程作业。 （2） 老港短驳作业管理老港短驳作业管理的主要功能 是管理中心调度数据库，中心调度数据库中存储着车载 GPS+GPRS 设备发回的车辆位置信息。中心调度人员和场站 调度人员可以查询每辆车的当前位置和有关信息，也可以通过 GIS 大屏幕直接查看，并进行调度。 （3）船舶调度管理 船舶调度管理的主要功能是管 理存储船载 GPS+GPRS 设备发回
9、的船舶位置信息和其他相关 信息的中心调度数据库，中心调度人员可以查询或者直接在 GIS 大屏幕查看每艘船的相关信息。系统包含以后功能：配 载记录、位置显示、装卸泊位指引和船期计划与船舶调度等。 （4）数据统计及报表管理收集场站物流量、设备运 行状态、物料消耗等作业数据，建立数据库，生成生产报表、 设备管理、营运分析等各类报表。数据统计及报表管理我们 采用了自定义报表方式，这样可以根据不同用户要求和报表 格式进行自定义。 2、集运系统体系结构设计 集运系统要承载整个上海千万人级别生活垃圾转运作业的 信息化管理重任。由于其牵扯到一条内河航道、两个码头、三 个中转站的调度5和管理，航道中又涉及船舶的
10、跟踪、调度和管 理，码头和中转站则涉及集装箱、车辆、堆场、桥吊等一系列 复杂的调度和管理，如何构建一个稳定而又具有良好对外接口 的系统去把一条航道、两个码头和三个中转站及他们中包含的各种小部分串联成一个有机的整体，并对整个系统产生的数据加以管理和分析，提供有效的风险监控和 决策支持，是我们体系结构设计的核心内容。 我们从三个不同的维度上来审视整个集运系统的结构层次：系统管理层次结构、系统数据处理层次结构和宏观物流组 织层次结构3。 2.1 系统管理层次结构 从系统管理这个维度出发，我们可以把集运系统由上至下 划分为三个层次：决策管理层、中心调度管理层和场站综合调 度管理层。下一层为其上一层提供
11、基础数据，供分析和决策用。管理层次结构如下图所示： 2.2 系统数据处理层次结构 图 3 系统管理层次图 集运信息化系统的数据处理流程按照其物流方式，主要涉及四个层面：操作层、码头调度层、中心调度管理层和决策管 理层。操作层通过系统与各硬件设备接口，产生作业信息反馈 或者转储到码头调度层，经过格式化形成最终报表、报告上传给中心调度层。一方面中心调度层将营运数据转储到决策管理 层，得到的一般的营运数据报表；另一方面中6心调度层可以对 数据做进一步的分析和挖掘，从而可以提供系统的风险控制、预防和决策支持。 2.3 宏观物流组织层次结构 根据集运系统的货物流转特点，集运作业信息化管理系统 是由“一个
12、系统、二个中转站、三个码头”组成，宏观货物流 转的层次结构就是将“一个系统、二个中转站、三个码头”作 为切入点，从而构建整个系统。 图 5 基于物流体系的集运系统架构图 按照前面的功能划分，集运作业信息化管理系统由一个上 层调度中心（作业监控指挥中心）和几个作业管理子系统（中 转站管理、码头及堆场管理、船舶调度管理、老港短驳作业管 理、数据统计及报表管理）组成。考虑到每个物流组织系统运 行的协调性，以及 数据的完整性和一致性，我们进行系统设计 的时候也会尽量按照物流组织为单位设计整个系统架构。按照物流组织为单位设计的集运系统架构包括： （1） 市区码头生产管理系统码头生产管理系统又可以细划分为
13、：码头车辆调度、码头堆场管理、码头作业管理、 船舶装卸管理。 （2） 老港短驳作业管理系统老港短驳作业管理系统可以细划分为：7老港码头集装箱管理、GPS 车辆调度管理、 集装箱维修管理和老港码头与老港四期信息交换管理。 （3） 船舶调度管理系统船舶调度管理系统可以划分为：船舶开船或停靠管理、船舶基本信息管理、船舶与海事 和闸口的接口、船舶运输紧急预警处理。 数据统计及报表管理系统 （4）数据统计及报表管 理系统可以细划分为：场站物流数据统计、生成运营报表、 建立预测模型、应急调度、资产设备管理、运营成本管理、 行政后勤管理、固定资产管理、人力资源管理、项目合同审 批管理、文件档案管理。 （5）
14、 作业监控指挥中心作业监控指挥中心可以细划分 为：营运数据查询统计、突发事件应急调度、生产实时视频 监控。作业监控中心的数据分析部分基于数据仓库的架构来 实现数据的分析和预测，继而支持管理决策。 图 6 集运系统码头监控视图 3.集运系统的部分关键技术 目前流行以一种开放式的计算机体系架构，采用拆包的方 式进行招标。针对整个集运作业信息化管理系统需要方方面面 的硬件和软件资源，这些资源不仅需要开发、整合和部署，部署完成后还需要运维。整个集运系统我们可以拆分为四个包分 别进行招、投标： （1)系统集成，包括集运作业信息化管理系统的总体架构设计、实8现、集成和运维。 （2)计算机和相关设 备，包括
15、数据库服务器、存储设备、应用服务器、供电系统、自适应网络交换机、VPN 路由器、码头生产作业无线基站、无 线车载终端、无线手持终端、显示 屏、GPS 工作站、GPS 车载终端、集群对讲机等。 （3)应用软件和第三方系统软件，包括 数据库服务器软件、应用服务器操作系统、防病毒软件和必需 的第三方软件产品，如通信中间件等。 （4)高级子项目：大数 据的挖掘和智能视频监控。 采用拆分方式进行系统和软硬件的招标后，由负责整个系统架构和集成的承包方协调其他中标方，在总体软件架构确定 下，制定整个系统的开发进度和各系统间的接口协议规范，以 并行方式推进各项目小组的研发。 这样按照物流组织流转进行功能细分，
16、可以尽量使各模块之间保持独立性，提高功能模块之间的高内聚和松耦合，从而 使系统具有很好的稳定性和优良的扩展性。 随着科技的发展，技术日新月异，但是也遇到了一些新的 问题和挑战，比如跨平台的信息交互、大数据的挖掘等。同时 人工智能的发展也给我们带来了意想不到的惊喜。这些技术目 前门槛比较高，而且也没有大规模的应用，但是我们己经看到 某些行业应用这些 技术取得了令人惊喜的成效。比如数据分析 和挖掘在互联网行业的应用，智能视频监控在智能交通、安保等方面的应用。集运管理系统是一个比较复杂的系统，数据平 台和视频实时监控是系统的两个比较重要的功能，对于数据进 行有效的利用可以创造巨大的价值，而针对视频监
17、控引入人工 智能的相关技术可以极大的提高效率。 93.1 基于 XML 格式的跨平台接口协议 集运系统涉及好几个大的模块，这些模块之间硬件和软件 平台都有差异，而且集运系统还需要与其他平台交换数据，因 此需要在异构系统间制定数据交换接口协议，XML 是一种适合集运系统接口协议定义的可扩展标记语言49。 4、XML 用于标记电子文件使其具有结构性的标记语言，可以 用来标记数据、定义数据类型，是一种允许用户对自己的标记语言进行定义的源语言。XML 可以很容易的通过 HTTP 协议传 输，由于 HTTP 是建立在 TCP 之上的，故管理数据能够可靠传 输。只要定义一 套描述各项管理数据和管理功能的
18、XML 语言， 用 Schema 对这套语言进行规定，那么管理数据和管理功能就 可以在多个应用系统之间共享和交互。集运系统从功能模块的 角度把整个系统分为一个调度中心和几个作业管理子系统，基于 XML 的接口协议可以让这些 基于不同硬件和软件平台的子 系统可以进行数据交换。而且集运系统也需要和其他的外部系 统，比如海事部门、防台防汛部门等交换数据。基于 XML 的数据接口可以满足这两方面的需要5。 图 6 集运系统数据仓库平台架构 3.2 数据分析与预测模型 集运系统涉及众多的生产作业管理子系统模块和不同类型 的生产作业任务，繁杂的系统会产生各种各样的数据，比如场站的物流量、设10备的运行状态
19、、物料消耗、车和船的各种参数信息、航道流量等。收集这些数据，进行整理和分析可以产生以下用途：（1)生成运营和统计报表；（2)进行场站间的物流及应急调度；（3)数据建模继而做出运营决策支持；（4)设备的更新和换代等。 数据分析的目的是把隐没在一大批看来杂乱无章的数据中 的信息集中、萃取和提炼出来，以找出研究对象的内在规律。 随着云计算和大数据时代的到来，越来越多的企业开始重视去 分析和挖掘数据中蕴含的无限价值，都构建了符合企业需要的 本地化数据仓库5811。数据仓库提供了完整的数据分析和 决策的解决方案，其一般包括：数据的存储、数据的抽取和整理、数据的分析和挖掘、数据的前端展示。 集运系统数据量大、数据类型种类繁多，所以我们构建了 一套小型的数据仓库解决方案来支持我们以上的四个目的。 集运系统数据仓库平台架构分为五个部分： （1）数据源 集运系统的数据源主要由四部分组成：存储于关系型数据中的生产系统中产生的各种信息；存储于非关系型数据库中的半结构化的数据；非结构化的系统日志等；外部引入的数据。 集运系统数据种类繁多，从结构化到非结构化的数据各有各的 特点，所以就需要引入不同特点的存储介质。关系型数据库如 MySql6，非关系型的数据库如 MongoDB7，以及存储系统运 行曰志的分布式存储系统。这些存储介质是集运系统数据仓库 的基础。 （2）数据集成、抽取和清洗
