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

智慧港口建設(shè)迫在眉睫

國(guó)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(shí)現(xiàn)智能化轉(zhuǎn)型升級(jí)的港口，其信息基礎(chǔ)設(shè)施普遍存在以下問(wèn)題：網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)節(jié)點(diǎn)混亂、拓?fù)洳磺逦魂P(guān)鍵節(jié)點(diǎn)存在單點(diǎn)故障風(fēng)險(xiǎn)，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(gè)應(yīng)用系統(tǒng)分頭建設(shè)，缺乏統(tǒng)籌，形成“信息孤島”，維護(hù)難度較大；不少港口的網(wǎng)絡(luò)防護(hù)措施基本沒有，安全風(fēng)險(xiǎn)較高。

港口高質(zhì)量發(fā)展迫在眉睫，智慧港口建設(shè)勢(shì)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(wù)、全過(guò)程安全管理、多式聯(lián)運(yùn)降本增效等方面，構(gòu)建創(chuàng)新的應(yīng)用場(chǎng)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(jī)，借助5G、BIM、大數(shù)據(jù)、云計(jì)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(dòng)化、全過(guò)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(yùn)智能化等為主要場(chǎng)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(jìn)港口的安全高效和降本提質(zhì)，提升港口的服務(wù)能級(jí)和核心競(jìng)爭(zhēng)力。并將可復(fù)制、可推廣的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)形成建設(shè)指南和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，示范并引領(lǐng)全國(guó)港口的智慧化改造和轉(zhuǎn)型升級(jí)。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(dòng)化、全過(guò)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(yùn)智能化四大場(chǎng)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(dòng)化

5G網(wǎng)絡(luò)具有大帶寬、低延時(shí)、大連接等特征，其切片技術(shù)可支撐多場(chǎng)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(shí)、實(shí)時(shí)性和高質(zhì)量，為傳統(tǒng)碼頭吊機(jī)的遠(yuǎn)程自動(dòng)操控提供優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。基于5G及車路協(xié)同技術(shù)，可構(gòu)建車、機(jī)、路高度協(xié)同的生產(chǎn)作業(yè)體系，為自動(dòng)駕駛集卡賦能，使其具備超視距感知、盲區(qū)監(jiān)測(cè)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(guò)加裝高精度定位及位置檢測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)吊機(jī)遠(yuǎn)程自動(dòng)操控，達(dá)到提升作業(yè)效率、降低人工成本的目的。

針對(duì)港區(qū)生產(chǎn)作業(yè)人員多、流動(dòng)性大、管理難度大等特點(diǎn)，基于5G網(wǎng)絡(luò)，利用UWB（超寬帶）、北斗等技術(shù)手段，可實(shí)現(xiàn)對(duì)作業(yè)人員的實(shí)時(shí)高精度定位、軌跡跟蹤、軌跡查詢、越界報(bào)警、快速求救等，提高港區(qū)人員監(jiān)測(cè)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(guò)程生產(chǎn)調(diào)度數(shù)字化

港口生產(chǎn)組織和流程復(fù)雜，政府監(jiān)管部門、供應(yīng)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(yīng)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(dǎo)貨物的高效運(yùn)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(yùn)一單制、信息一網(wǎng)通”為目標(biāo)，建設(shè)物流服務(wù)平臺(tái)，集成商務(wù)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)、網(wǎng)上營(yíng)業(yè)廳、EDI（電子數(shù)據(jù)交換）系統(tǒng)等，以打通商務(wù)、調(diào)度、物流，對(duì)外對(duì)接客戶服務(wù)平臺(tái)，對(duì)內(nèi)對(duì)接港口生產(chǎn)系統(tǒng)，滿足客戶實(shí)際需求。

全天候安全綠色智慧化

針對(duì)港區(qū)的安全和環(huán)境管理，可以基于5G對(duì)港口專業(yè)設(shè)備智能化運(yùn)行等關(guān)鍵領(lǐng)域進(jìn)行賦能，融合人工智能、大數(shù)據(jù)和云計(jì)算等技術(shù)，通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，對(duì)人、車、物的行為規(guī)范進(jìn)行全方位、全維度、全天候的安全識(shí)別管理，提升作業(yè)區(qū)域安全管理水平。

同時(shí)，還可利用傳感器采集設(shè)備，對(duì)港口風(fēng)向、風(fēng)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(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，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(cè)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)示意。

圖4 港口環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

全要素多式聯(lián)運(yùn)智能化

通過(guò)對(duì)接大宗貨物交易平臺(tái)、無(wú)車船承運(yùn)系統(tǒng)、物流企業(yè)管理平臺(tái)、鐵路物流運(yùn)輸數(shù)據(jù)、船舶AIS（船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)）數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)引航信息、船舶位置、車輛位置、鐵路班線的實(shí)時(shí)更新，細(xì)粒度展現(xiàn)堆場(chǎng)和碼頭等區(qū)域設(shè)備、人員、貨物的運(yùn)行趨勢(shì)及統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，與港區(qū)營(yíng)收結(jié)合，制定適用于港口生產(chǎn)的KPI指標(biāo)集（設(shè)備KPI、單船作業(yè)KPI、鐵水聯(lián)運(yùn)KPI、服務(wù)效率KPI等），保障港口持續(xù)高效生產(chǎn)。

實(shí)際案例及展望

以京杭運(yùn)河上某個(gè)內(nèi)河集裝箱散貨港口為例，整個(gè)港區(qū)采用萬(wàn)兆工業(yè)環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，構(gòu)建萬(wàn)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(jī)通過(guò)24芯光纜與各匯聚節(jié)點(diǎn)進(jìn)行環(huán)狀連接，工業(yè)環(huán)網(wǎng)交換機(jī)安裝在園區(qū)6處匯聚節(jié)點(diǎn)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(diǎn)接入交換機(jī)安裝在各分支節(jié)點(diǎn)處，用于監(jiān)控?cái)z像機(jī)、無(wú)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(guò)工業(yè)環(huán)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)分散的各作業(yè)系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)接入，包括煤流集控控制系統(tǒng)、軌道衡系統(tǒng)、無(wú)人地磅系統(tǒng)、卸車系統(tǒng)、定量裝車系統(tǒng)、數(shù)字化料場(chǎng)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(duì)大型自動(dòng)化機(jī)械（如裝船機(jī)、斗輪式堆取料機(jī)等設(shè)備）進(jìn)行遠(yuǎn)程或全自動(dòng)化改造，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備狀態(tài)和運(yùn)行參數(shù)。同時(shí)，應(yīng)用5G網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合高清地圖、高精定位、北斗、雷達(dá)、人工智能等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)港區(qū)龍門起重機(jī)、吊機(jī)、自動(dòng)駕駛集卡、近岸船舶、巡檢設(shè)備等的規(guī)模化應(yīng)用和吊機(jī)遠(yuǎn)程自動(dòng)操控。

展望未來(lái)，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(jì)，分步驟分期實(shí)施。筆者建議前期進(jìn)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(yùn)行自動(dòng)化等重點(diǎn)領(lǐng)域的試點(diǎn)，補(bǔ)齊港口智慧建設(shè)短板；中期通過(guò)智慧化應(yīng)用全面支撐港口的生產(chǎn)、運(yùn)營(yíng)、安全、綠色和內(nèi)部管理需求，升級(jí)、優(yōu)化建設(shè)內(nèi)容；長(zhǎng)期實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)和港口經(jīng)營(yíng)發(fā)展的深度融合，挖掘數(shù)據(jù)潛在價(jià)值，同時(shí)關(guān)注最新技術(shù)的更新迭代。上述3個(gè)階段緊密結(jié)合，步步推進(jìn)，智慧港口的美好藍(lán)圖將落地成為現(xiàn)實(shí)。