[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。
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。
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。
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。
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。
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。
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~
