交通与航天 · Verified Case

港口交通行业:船舶泊位匹配与安全靠泊引导

面向大型港口船舶进港、泊位匹配与安全靠泊场景,以 OntOS 六层本体架构统一承接船舶、泊位、航道、环境、风险、引导策略和处置流程,融合 AIS、VTS、GPS、雷达、视频、气象与水文数据,建设从实时感知到自动引导的安全作业闭环。

关联本体 SAREF4CITY 城市本体

案例背景

面向大型港口船舶进港、泊位匹配与安全靠泊场景,以 OntOS 六层本体架构统一承接船舶、泊位、航道、环境、风险、引导策略和处置流程,融合 AIS、VTS、GPS、雷达、视频、气象与水文数据,建设从实时感知到自动引导的安全作业闭环。

案例描述

针对船舶盲区感知不足、VTS 与 CCTV 信息孤岛、靠泊决策依赖人工经验和应急协同不及时等问题,接入 4 套 AIS 接收器、12 套激光测距仪、24 套高清摄像头、2 套气象站和 4 套水文传感器,支持 ≥1000 个设备并发接入、采集延迟 <100ms、端到端延迟 <500ms 与服务响应时间 <200ms,实现事故率降低 99%、靠泊时间缩短 30%、应急响应提速 80% 和系统可用性 ≥99.9%。

多源态势统一感知

将 AIS、VTS、GPS、雷达、视频、气象和水文数据接入统一上下文,补齐船舶盲区与环境变化的感知链路。

本体驱动靠泊决策

围绕船舶尺寸、吃水、泊位能力、航道状态和环境阈值进行语义推理,自动输出泊位匹配、靠泊窗口和风险提示。

PID/MPC 闭环引导

按远距、中距、近距和靠泊四阶段生成航速、航向、路径和对接指令,偏差超限时通过 PID/MPC 实时纠偏并保留人工兜底。

项目案例

客户面对的问题

船舶盲区、障碍物和靠泊距离依赖人工观察,难以持续获得完整态势。

AIS、VTS、CCTV、气象水文和作业系统数据分散,告警与决策难以联动。

泊位匹配、靠泊时机和引导路径依赖个人经验,难以统一量化风险。

异常靠泊、恶劣环境和交通冲突发生时,应急响应与多方协同不够及时。

项目案例

使用本体前后的变化

使用本体前使用本体后
AIS、VTS、雷达、视频和传感器各自展示,信息需要人工拼接将船舶、泊位、航道、环境和风险统一映射为可推理的本体实例。
靠泊可行性与最佳窗口主要依赖调度员经验判断按船长、船宽、吃水、泊位水深、占用状态和环境阈值自动校验。
引导过程依靠语音和人工指挥,偏差发现存在滞后分阶段输出路径、航速和航向建议,偏差超限时由 PID/MPC 实时纠偏。
报警、预案、现场处置和复盘记录分散在不同环节通过事件总线和多 Agent 协同串联态势评估、预案匹配、处置执行与知识沉淀。
船舶安全靠泊智能引导闭环展示从多源感知、语义融合、泊位决策、路径引导到靠泊确认和知识回流的完整闭环。
正在生成关系图…
船舶安全靠泊智能引导本体关系图展示港口、船舶、泊位、航道、环境、风险、匹配、引导和结果之间的核心本体关系。
正在生成关系图…
船舶安全靠泊智能引导时序图展示感知上报、本体上下文组织、规则决策、引导执行、监控纠偏和复盘沉淀的时序关系。
正在生成关系图…
项目案例

本体域与业务的关联

港口靠泊知识如何统一?

L1 港口靠泊核心本体

定义港口、泊位、航道、锚地、船舶、导航、安全和气象等核心概念,统一承载船舶属性、泊位能力、环境条件和靠泊结果。

多系统数据如何对齐?

L2 船舶与设施语义桥接

把 AIS、VTS、GPS、雷达、视频、气象站、水文传感器和靠泊监测设备映射到船舶、泊位、航道、环境和风险实例,兼容 NMEA 0183、AIS、IEC 61162、Modbus TCP、OPC UA 与 MQTT。

靠泊方案如何生成?

L3 调度与引导决策

根据到港预报、泊位状态、船舶参数、交通状况和环境条件,完成优先级排序、泊位匹配、窗口计算、路径规划和分阶段引导。

实时上下文如何裁剪?

L4 态势服务治理

通过数据、调度、决策、引导、监控和通信服务组织实时态势,仅加载当前船舶、候选泊位、航道冲突和环境风险相关子图,满足端到端 <500ms 的处理目标。

任务如何协同执行?

L5 事件与 Agent 编排

以船舶到港、泊位空闲、气象预警和靠泊完成为事件源,通过消息队列编排感知、决策、执行和监控 Agent,支撑正常流程与应急预案切换。

引导质量如何验收?

L6 多端交互与质量闭环

在指挥大屏、操作工作站、移动应用和船载终端展示实时态势、告警、路径和任务,结合操作日志、链路追踪和历史结果持续校验安全、效率和可用性指标。

项目案例

3 个应用场景

场景 1

到港船舶泊位智能匹配

客户问题

船舶到港后需要同时考虑船长、船宽、吃水、泊位长度、水深、最大吃水、占用状态和航道交通,人工核对容易遗漏约束。

本体做法

由到港事件触发调度流程,规则引擎先过滤不满足尺寸和状态约束的泊位,再结合优先级、作业量和交通状态生成推荐泊位与靠泊窗口。

应用效果

把靠泊可行性从人工经验判断转为可解释、可追溯的自动校验。

输出内容
  • 推荐泊位
  • 靠泊窗口
  • 匹配依据
场景 2

恶劣环境下的靠泊风险控制

客户问题

能见度降低、风速升高或流速和波浪超限时,继续靠泊可能放大碰撞、搁浅和触碰风险。

本体做法

实时融合气象水文、航道交通和船舶状态,按碰撞评分 ≥85、搁浅评分 ≥72、触碰评分 ≥45 等规则分级预警,自动推迟窗口、暂停作业或启动应急预案。

应用效果

让环境变化及时转化为靠泊策略调整和责任人可执行的风险提示。

输出内容
  • 风险等级
  • 窗口调整建议
  • 应急预案
场景 3

分阶段引导与偏差纠正

客户问题

船舶从远距离进入泊位的过程中,航速、航向和横向偏差持续变化,单纯语音指挥难以保持稳定精度。

本体做法

按远距离、中距离、近距离和靠泊控制四个阶段输出航速控制、航道偏离预警、角度调整、精确定位和对接引导,偏差超限时通过 PID/MPC 实时纠偏。

应用效果

缩短靠泊时间并提升自动引导的连续性,异常状态仍保留人工接管与应急处置。

输出内容
  • 引导轨迹
  • 纠偏指令
  • 靠泊偏差记录
业务示意

典型闭环

当一艘船舶触发到港事件时,系统先接入 AIS、VTS、GPS、雷达和气象水文数据,经本体层统一船舶、泊位、航道与环境语义,再由决策 Agent 校验船舶尺寸、泊位能力、交通冲突和靠泊窗口;若风险可控,执行 Agent 按四阶段下发引导指令并由监控 Agent 持续跟踪,若能见度、风速或靠泊偏差超限,则自动调整窗口、触发 PID/MPC 纠偏或启动应急预案,最终把靠泊结果、告警和处置记录沉淀到知识库。

项目案例

项目交付成果

业务交付物

  • 港口、船舶、泊位、航道、气象与安全领域本体
  • 泊位匹配、靠泊窗口和风险分级规则集
  • 四阶段自动引导与 PID/MPC 纠偏策略
  • 船舶入港、靠泊、离泊和应急响应流程

平台交付物

  • AIS/VTS/雷达/视频/气象水文统一接入服务
  • 态势融合、调度决策与引导控制微服务
  • 指挥大屏、操作工作站、移动应用和船载终端
  • 事件总线、多 Agent 协同与全过程审计能力
项目案例

业务价值

更全感知

融合船舶、环境、泊位和交通数据,减少盲区与信息孤岛。

更准匹配

把尺寸、水深、状态和窗口约束转为可解释的泊位决策。

更稳引导

通过分阶段控制和 PID/MPC 纠偏保持航速航向稳定。

更快处置

以事件驱动联动告警、预案、资源和现场协同,目标提速 80%。

更可持续

把靠泊结果和异常处置沉淀为规则与案例,持续改善安全和效率。

质量更清

将业务对象、规则依据、调度记录、执行状态和安全校验统一留痕,目标关键事件追溯覆盖率达到 100%,安全校验覆盖率达到 95% 以上,异常定位时间压缩到 15 分钟内,处置闭环率提升至 95% 以上。

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