人工智能在港口岸電的應(yīng)用分析

國(guó)家平 韓賢賢

人工智能商業(yè)的高速發(fā)展正成為推動(dòng)社會(huì)發(fā)展的一種不可或缺的基礎(chǔ)資源。各行各業(yè)都將會(huì)實(shí)行“AL”；各行各業(yè)都具備人工智能技術(shù)的應(yīng)用落地和商業(yè)前景。我國(guó)近幾年經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，使得國(guó)際航運(yùn)業(yè)務(wù)的迅猛發(fā)展，船舶靠港的數(shù)量密度大大增加。為保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源發(fā)展船舶岸電迫在眉睫。

一、人工智能的概況

1.人工智能。人工智能是涉及哲學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、心理學(xué)、語言學(xué)等前沿學(xué)科的交叉學(xué)科。它的本質(zhì)就是研究如何制造出人造的機(jī)器或系統(tǒng)模擬人類智能活動(dòng)的能力，以延伸人們的智能科學(xué)。在1955年Newell和Simon開發(fā)出第一套真正意義上的智能程序——“邏輯專家”。該系統(tǒng)成為人工智能發(fā)展史上一個(gè)重要的里程碑。而后，在1956年的達(dá)特莫斯（Dartmouth）會(huì)議上首次提出“人工智能”的概念。經(jīng)過60多年的發(fā)展，人工智能取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，現(xiàn)如今已成為促進(jìn)社會(huì)發(fā)展不可或缺的能量來源。從人工智能的應(yīng)用可簡(jiǎn)單分為啟發(fā)搜錄、模糊理論、專家系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

2.人工智能的特征。現(xiàn)階段人工智能具有下列五個(gè)特點(diǎn)：一是由以前人為的知識(shí)表達(dá)變成基于大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的知識(shí)學(xué)習(xí)技術(shù)。二是由分類型處理的多媒體數(shù)據(jù)變成跨媒體的認(rèn)知、學(xué)習(xí)、推理，這里講的“媒體”是界面或者環(huán)境，而不是新聞媒體。三是追求目標(biāo)發(fā)生了變化：由以前單純追求智能機(jī)器變成高水平的腦機(jī)、人機(jī)相互協(xié)同和融合。四是由聚集個(gè)體智能變成可以把很多人的智能聚集融合起來變成基于互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)的群體智能。五是由擬人化的機(jī)器人變成智能工廠、智能無人機(jī)系統(tǒng)等更加廣闊的智能自主系統(tǒng)。

3.港口岸電系統(tǒng)中人工智能技術(shù)的現(xiàn)狀。對(duì)港口岸電系統(tǒng)進(jìn)行完善，是一項(xiàng)工作量非常繁重的任務(wù)。要想完善該項(xiàng)工作，不僅需要熟悉掌握港口岸電系統(tǒng)中的電路及岸基供電設(shè)備，還需利用在設(shè)計(jì)過程中的經(jīng)驗(yàn)預(yù)先判定出可能會(huì)產(chǎn)生的問題及最優(yōu)的解決方案?，F(xiàn)階段大部分港口岸電系統(tǒng)通常應(yīng)用原始的手工方式進(jìn)行工作，該過程不僅未產(chǎn)生最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案，而且還造成大量人力物力的浪費(fèi)。目前，港口岸電系統(tǒng)用電業(yè)務(wù)的智能化還處在起步階段，港口常用的系統(tǒng)主要包括的是生產(chǎn)設(shè)備的使用和監(jiān)控，缺少包含港口岸電運(yùn)營(yíng)及港口智能用電業(yè)務(wù)的完整系統(tǒng)。針對(duì)不同工作環(huán)境下的港口岸電系統(tǒng)，缺乏規(guī)范統(tǒng)一的營(yíng)運(yùn)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)港口岸電服務(wù)的良性循環(huán)和長(zhǎng)遠(yuǎn)大計(jì)，即智能化港口、綠色港口及港口園區(qū)化。近年來我國(guó)科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，人工智能被列為國(guó)家戰(zhàn)略和一系列港口岸電政策的出臺(tái)，使得港口岸電系統(tǒng)進(jìn)一步的發(fā)展?，F(xiàn)在的港口岸電智能用電業(yè)務(wù)系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)大致分為3層，如圖。

①終端設(shè)備層：對(duì)港口，碼頭所有電氣設(shè)備的數(shù)據(jù)收集、狀態(tài)監(jiān)控及營(yíng)運(yùn)數(shù)據(jù)的匯總。

②網(wǎng)絡(luò)通訊層：根據(jù)設(shè)備的工作環(huán)境利用不同形式的互聯(lián)網(wǎng)通信方式將碼頭前場(chǎng)岸電設(shè)備及港口岸電智能系統(tǒng)聯(lián)系起來。

③業(yè)務(wù)應(yīng)用層：以岸電智能系統(tǒng)為基礎(chǔ)，將港口內(nèi)已有的各系統(tǒng)融合，來實(shí)現(xiàn)港口所有用電設(shè)備及港口智能用電業(yè)務(wù)的運(yùn)營(yíng)和管理。

二、人工智能在港口岸電建設(shè)的優(yōu)勢(shì)

1.進(jìn)行港口電氣設(shè)備的優(yōu)化與設(shè)計(jì)。由于港口岸電系統(tǒng)正處于起步階段，需要大量的新型電氣設(shè)備。一個(gè)產(chǎn)品從研發(fā)到投入生產(chǎn)前的研發(fā)工作需要大量的科學(xué)實(shí)驗(yàn)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，使得由人工設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向人工智能技術(shù)進(jìn)行電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)成為可能。人工智能輔助設(shè)計(jì)不僅大大減少了設(shè)計(jì)周期，而且還使新設(shè)計(jì)的產(chǎn)品科學(xué)性、實(shí)用性及兼容性更好。

2.有效預(yù)防與解決港口岸電系統(tǒng)中存在的故障與事故。在港口岸電系統(tǒng)的故障和事故的診斷上人工智能技術(shù)起著極為重要的作用，特別是對(duì)港口變壓器和配電箱的故障處理意義重大。在港口岸電系統(tǒng)營(yíng)運(yùn)過程中出現(xiàn)故障的機(jī)率非常高，如果故障未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決，必將會(huì)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。以系統(tǒng)中變壓器出現(xiàn)故障為例。早期的處理方法是通過手機(jī)樣本進(jìn)行一步步的分析研究來判斷出現(xiàn)故障的原因，該過程不僅繁瑣而且還需大量的時(shí)間，也不能準(zhǔn)確的得出結(jié)果。假如分析結(jié)果錯(cuò)誤定會(huì)帶來更嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。利用智能技術(shù)不僅可以迅速有效地解決該問題，而且判斷故障精度大大提高，從而保證整套岸電系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性與可靠性。

3.進(jìn)一步優(yōu)化港口岸電系統(tǒng)中客戶終端的建設(shè)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，智能手機(jī)的普及為優(yōu)化客戶終端的實(shí)現(xiàn)提供了條件，繼而為船東提供更高的電力服務(wù)。港口岸電客戶終端的實(shí)施，一方面實(shí)現(xiàn)了對(duì)船東用電需求的監(jiān)控，另一方面實(shí)現(xiàn)了用電信息之間的共享。 客戶終端的實(shí)施可以使船東對(duì)用電量及賬戶余額情況有一個(gè)清楚地認(rèn)識(shí)，從而更好地安排工作時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。賬戶余額的查詢及余額不足的預(yù)警可以避免因賬戶余額不足導(dǎo)致停電，造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

三、港口岸電智能化發(fā)展的戰(zhàn)略思考

世界各國(guó)不斷推進(jìn)大氣污染防治、節(jié)能減排等相關(guān)工作。2013年我國(guó)公布了《大氣污染防治計(jì)劃》，明確指出要控制船舶靠港時(shí)的污染。船舶港口岸電技術(shù)是實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，控制港口城市的有效手段之一。經(jīng)過五年的努力港口岸電得到快速的發(fā)展，人工智能與港口岸電相結(jié)合成為當(dāng)下發(fā)展的目標(biāo)。港口岸電對(duì)保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源做出極大地貢獻(xiàn)，港口岸電在營(yíng)運(yùn)中有許多新問題需要利用人工智能進(jìn)行輔助處理，人工智能與港口岸電相結(jié)合成為不可逆轉(zhuǎn)的潮流。就中國(guó)港口岸電系統(tǒng)智能化今后的開發(fā)及應(yīng)用提出以下建議。

1.在國(guó)家政策的引導(dǎo)下，緊跟時(shí)代步伐，結(jié)合港口岸電現(xiàn)狀，在現(xiàn)有資源下用人工智能推動(dòng)岸電系統(tǒng)的升級(jí)。實(shí)現(xiàn)我國(guó)在港口岸電智能化方面對(duì)世界各國(guó)的彎道超車。

2.分析港口船舶岸電系統(tǒng)應(yīng)用情況和岸電技術(shù)存在的問題。基于BF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)?？刂破鳎鶕?jù)港口船舶岸電用電特點(diǎn)及工藝要求，組合采用模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、進(jìn)化計(jì)算等先進(jìn)計(jì)算機(jī)算法設(shè)計(jì)出一種技術(shù)先進(jìn)、運(yùn)行可靠、效益顯著的船舶岸電智能輸出控制系統(tǒng)。

3.積極開發(fā)與研究新型岸電系統(tǒng)設(shè)備。開發(fā)對(duì)應(yīng)軟件，特別是智能化軟件，有目的、有組織開發(fā)出擁有中國(guó)自主產(chǎn)權(quán)的智能化岸電設(shè)備軟件和岸電設(shè)備應(yīng)用平臺(tái)，開發(fā)出最新型的港口智能岸電系統(tǒng)，并在此基礎(chǔ)上使我國(guó)智能岸電系統(tǒng)走在國(guó)際前列。對(duì)于國(guó)外先進(jìn)的智能岸電系統(tǒng)，吸收消化外國(guó)先進(jìn)設(shè)備以便提高國(guó)產(chǎn)化水平。在實(shí)現(xiàn)港口岸電智能化的基礎(chǔ)上走向世界向國(guó)外輸出中國(guó)的先進(jìn)岸電系統(tǒng)及人才，實(shí)現(xiàn)岸電系統(tǒng)的國(guó)際化。

4.港口的領(lǐng)導(dǎo)與管理是促進(jìn)港口岸電系統(tǒng)發(fā)展的一個(gè)重要前提。管理者只有積極采用更先進(jìn)的技術(shù)和系統(tǒng)才能有效促進(jìn)科研者對(duì)岸電系統(tǒng)的優(yōu)化和升級(jí)。故而，先進(jìn)的現(xiàn)代管理理念為港口岸電智能化、現(xiàn)代化保駕護(hù)航。

5.人才教育是實(shí)現(xiàn)港口岸電智能化的根本。只有大力培養(yǎng)船電加油和人才培養(yǎng)，保護(hù)在岸電系統(tǒng)中各領(lǐng)域都擁有相對(duì)頂尖的科技和管理人才。這是實(shí)現(xiàn)我國(guó)科學(xué)技術(shù)走向世界最快的途徑。

（作者單位：上海海事大學(xué)）