“新基建”助力智慧港口高質(zhì)量發(fā)展的思路和方案

（CWW）中國是水運大國，2020年我國水路貨運量達76億噸，港口貨物吞吐量達146億噸，承運了我國90%以上的外貿(mào)貨物。交通運輸部發(fā)布的水運“十四五”發(fā)展規(guī)劃預測，2025年我國水路貨運量、港口貨物吞吐量將分別達到85億噸和164億噸，集裝箱、原油、LNG（液化天然氣）等增長較快，煤炭、鐵礦石等維持高位，水路旅游客運量將呈較快增長趨勢。

智慧港口建設(shè)迫在眉睫

國內(nèi)各港口信息化基礎(chǔ)條件參差不齊，部分建設(shè)較早、尚未實現(xiàn)智能化轉(zhuǎn)型升級的港口，其信息基礎(chǔ)設(shè)施普遍存在以下問題：網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)節(jié)點混亂、拓撲不清晰；關(guān)鍵節(jié)點存在單點故障風險，可靠性不高；硬件老化，主干鏈路多為百兆帶寬，不夠穩(wěn)定；多個應用系統(tǒng)分頭建設(shè)，缺乏統(tǒng)籌，形成“信息孤島”，維護難度較大；不少港口的網(wǎng)絡(luò)防護措施基本沒有，安全風險較高。

港口高質(zhì)量發(fā)展迫在眉睫，智慧港口建設(shè)勢在必行，可融合“新基建”技術(shù)，圍繞基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、碼頭生產(chǎn)作業(yè)、生產(chǎn)調(diào)度指揮、口岸和客戶服務、全過程安全管理、多式聯(lián)運降本增效等方面，構(gòu)建創(chuàng)新的應用場景。

具體而言，可以以“新基建+智慧港口”示范工程建設(shè)為契機，借助5G、BIM、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能、車路協(xié)同、物聯(lián)網(wǎng)、北斗、衛(wèi)星遙感等新一代信息技術(shù)，以全方位物聯(lián)感知自動化、全過程生產(chǎn)調(diào)度數(shù)字化、全天候安全綠色智慧化、全要素多式聯(lián)運智能化等為主要場景，開展智慧港口、綠色港口、高效港口、平安港口的建設(shè)，以促進港口的安全高效和降本提質(zhì)，提升港口的服務能級和核心競爭力。并將可復制、可推廣的建設(shè)經(jīng)驗形成建設(shè)指南和標準規(guī)范，示范并引領(lǐng)全國港口的智慧化改造和轉(zhuǎn)型升級。圖1為“新基建+智慧港口”的建設(shè)思路示意。

圖1 “新基建+智慧港口”建設(shè)思路

智慧港口建設(shè)方案

本部分從全方位物聯(lián)感知自動化、全過程生產(chǎn)調(diào)度數(shù)字化、全天候安全綠色智慧化、全要素多式聯(lián)運智能化四大場景入手，分析如何開展智慧港口建設(shè)。

全方位物聯(lián)感知自動化

5G網(wǎng)絡(luò)具有大帶寬、低延時、大連接等特征，其切片技術(shù)可支撐多場景下的快速傳輸、互不干擾，保障多設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡脱訒r、實時性和高質(zhì)量，為傳統(tǒng)碼頭吊機的遠程自動操控提供優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境?；?G及車路協(xié)同技術(shù)，可構(gòu)建車、機、路高度協(xié)同的生產(chǎn)作業(yè)體系，為自動駕駛集卡賦能，使其具備超視距感知、盲區(qū)監(jiān)測輔助、多氣候工況下的智能感知、車輛協(xié)同作業(yè)、高精度定位等能力。通過加裝高精度定位及位置檢測系統(tǒng)，實現(xiàn)吊機遠程自動操控，達到提升作業(yè)效率、降低人工成本的目的。

針對港區(qū)生產(chǎn)作業(yè)人員多、流動性大、管理難度大等特點，基于5G網(wǎng)絡(luò)，利用UWB（超寬帶）、北斗等技術(shù)手段，可實現(xiàn)對作業(yè)人員的實時高精度定位、軌跡跟蹤、軌跡查詢、越界報警、快速求救等，提高港區(qū)人員監(jiān)測和管控水平。人員定位組網(wǎng)方案如圖2所示。

圖2人員定位組網(wǎng)方案

全過程生產(chǎn)調(diào)度數(shù)字化

港口生產(chǎn)組織和流程復雜，政府監(jiān)管部門、供應鏈上下游企業(yè)數(shù)量繁多。圍繞港口管理的流程優(yōu)化組織，基于數(shù)據(jù)底座匯聚生產(chǎn)決策系統(tǒng)、智能排產(chǎn)系統(tǒng)、智慧調(diào)度系統(tǒng)、應急決策系統(tǒng)、大型設(shè)備全生命周期管理系統(tǒng)的多方數(shù)據(jù)，協(xié)同指導貨物的高效運轉(zhuǎn)、集群協(xié)作。智慧港口數(shù)據(jù)治理系統(tǒng)如圖3所示。

圖3 智慧港口數(shù)據(jù)治理系統(tǒng)

此外，還可以“貨運一單制、信息一網(wǎng)通”為目標，建設(shè)物流服務平臺，集成商務計費系統(tǒng)、網(wǎng)上營業(yè)廳、EDI（電子數(shù)據(jù)交換）系統(tǒng)等，以打通商務、調(diào)度、物流，對外對接客戶服務平臺，對內(nèi)對接港口生產(chǎn)系統(tǒng)，滿足客戶實際需求。

全天候安全綠色智慧化

針對港區(qū)的安全和環(huán)境管理，可以基于5G對港口專業(yè)設(shè)備智能化運行等關(guān)鍵領(lǐng)域進行賦能，融合人工智能、大數(shù)據(jù)和云計算等技術(shù)，通過實時數(shù)據(jù)采集，對人、車、物的行為規(guī)范進行全方位、全維度、全天候的安全識別管理，提升作業(yè)區(qū)域安全管理水平。

同時，還可利用傳感器采集設(shè)備，對港口風向、風速、有毒有害氣體、可燃性氣體、粉塵、噪音等大氣、水質(zhì)、噪聲相關(guān)環(huán)境參數(shù)進行實時動態(tài)監(jiān)測，并將數(shù)據(jù)上傳至指揮調(diào)度中心。圖4為港口環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)示意。

圖4 港口環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

全要素多式聯(lián)運智能化

通過對接大宗貨物交易平臺、無車船承運系統(tǒng)、物流企業(yè)管理平臺、鐵路物流運輸數(shù)據(jù)、船舶AIS（船舶自動識別系統(tǒng)）數(shù)據(jù)，實現(xiàn)引航信息、船舶位置、車輛位置、鐵路班線的實時更新，細粒度展現(xiàn)堆場和碼頭等區(qū)域設(shè)備、人員、貨物的運行趨勢及統(tǒng)計數(shù)據(jù)，與港區(qū)營收結(jié)合，制定適用于港口生產(chǎn)的KPI指標集（設(shè)備KPI、單船作業(yè)KPI、鐵水聯(lián)運KPI、服務效率KPI等），保障港口持續(xù)高效生產(chǎn)。

實際案例及展望

以京杭運河上某個內(nèi)河集裝箱散貨港口為例，整個港區(qū)采用萬兆工業(yè)環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，構(gòu)建萬兆骨干網(wǎng)，為全園區(qū)數(shù)據(jù)通信提供高速、冗余的數(shù)據(jù)通道。

環(huán)網(wǎng)核心交換機通過24芯光纜與各匯聚節(jié)點進行環(huán)狀連接，工業(yè)環(huán)網(wǎng)交換機安裝在園區(qū)6處匯聚節(jié)點內(nèi)，整體與新建綜合調(diào)度中心大樓形成環(huán)形網(wǎng)絡(luò)，節(jié)點接入交換機安裝在各分支節(jié)點處，用于監(jiān)控攝像機、無線AP、港口生產(chǎn)設(shè)備、辦公網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的前端數(shù)據(jù)采集傳輸，最終匯入工業(yè)環(huán)網(wǎng)內(nèi)。

通過工業(yè)環(huán)網(wǎng)實現(xiàn)分散的各作業(yè)系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)據(jù)的實時接入，包括煤流集控控制系統(tǒng)、軌道衡系統(tǒng)、無人地磅系統(tǒng)、卸車系統(tǒng)、定量裝車系統(tǒng)、數(shù)字化料場等已有的DCS系統(tǒng)（分散控制系統(tǒng)）的分散作業(yè)設(shè)備。對大型自動化機械（如裝船機、斗輪式堆取料機等設(shè)備）進行遠程或全自動化改造，實時監(jiān)測設(shè)備狀態(tài)和運行參數(shù)。同時，應用5G網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合高清地圖、高精定位、北斗、雷達、人工智能等技術(shù)，實現(xiàn)港區(qū)龍門起重機、吊機、自動駕駛集卡、近岸船舶、巡檢設(shè)備等的規(guī)?；瘧煤偷鯔C遠程自動操控。

展望未來，以數(shù)字化、智能化為主線建設(shè)智慧港口不可能一蹴而就，需要統(tǒng)籌規(guī)劃，做好頂層設(shè)計，分步驟分期實施。筆者建議前期進行網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施搭建、數(shù)據(jù)底座建設(shè)、生產(chǎn)調(diào)度運行自動化等重點領(lǐng)域的試點，補齊港口智慧建設(shè)短板；中期通過智慧化應用全面支撐港口的生產(chǎn)、運營、安全、綠色和內(nèi)部管理需求，升級、優(yōu)化建設(shè)內(nèi)容；長期實現(xiàn)信息技術(shù)和港口經(jīng)營發(fā)展的深度融合，挖掘數(shù)據(jù)潛在價值，同時關(guān)注最新技術(shù)的更新迭代。上述3個階段緊密結(jié)合，步步推進，智慧港口的美好藍圖將落地成為現(xiàn)實。

關(guān)鍵詞： 通信世界網(wǎng) 智慧港口 港口信息化