招商港口智慧管理平臺(tái)

劉敏毅

招商局港口(華南)營(yíng)運(yùn)中心

1 引言

2014年我國(guó)提出建設(shè)“絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶”和“21世紀(jì)海上絲綢之路”兩大國(guó)家戰(zhàn)略，港口作為我國(guó)連接國(guó)內(nèi)外貨運(yùn)商貿(mào)、物流倉(cāng)儲(chǔ)以及信息服務(wù)等環(huán)節(jié)的重要載體，是“一帶一路”戰(zhàn)略的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，這為我國(guó)智慧港口提供了歷史性的發(fā)展機(jī)遇。當(dāng)前，隨著經(jīng)濟(jì)增速放緩、產(chǎn)業(yè)布局失衡、港口競(jìng)爭(zhēng)加劇、環(huán)保成本增加等因素，全球港口現(xiàn)有發(fā)展模式遭遇諸多挑戰(zhàn)，新形勢(shì)下推進(jìn)港口運(yùn)營(yíng)模式創(chuàng)新、實(shí)現(xiàn)港口轉(zhuǎn)型升級(jí)成為亟待解決的重大戰(zhàn)略問(wèn)題[1]。

在當(dāng)前背景下，招商港口利用先進(jìn)的通信、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將碼頭裝卸設(shè)備及設(shè)施與智能傳感器、移動(dòng)終端、智能運(yùn)維系統(tǒng)(IOMS)、設(shè)備管理系統(tǒng)(RCMS)、資產(chǎn)管理系統(tǒng)(EAM)、能源管理系統(tǒng)(EMS)等實(shí)行互聯(lián)互通，并應(yīng)用大集成、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)，提供無(wú)人值守、3D巡檢、在線監(jiān)測(cè)、實(shí)時(shí)預(yù)警、遠(yuǎn)程維保、智能配件、智慧能源、在線數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)分析、決策支持、領(lǐng)導(dǎo)界面等功能，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行效能、運(yùn)維成本、安全風(fēng)險(xiǎn)、綠色環(huán)保等要素的平衡，打造具有全面感知、智能決策和持續(xù)創(chuàng)新功能的“智慧管理平臺(tái)”，助力企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，促進(jìn)港口發(fā)展。

2 智慧管理平臺(tái)的必要性

2.1 數(shù)據(jù)無(wú)法滿足企業(yè)管理需求

集裝箱碼頭機(jī)械化及自動(dòng)化程度較高，實(shí)時(shí)信息量巨大?？總鹘y(tǒng)的管理模式設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)及劣化趨勢(shì)極難把控，工程設(shè)備數(shù)據(jù)真實(shí)性、時(shí)效性、全面性以及據(jù)此產(chǎn)生的分析結(jié)果正確性難以保證，導(dǎo)致維保不足或過(guò)度維?，F(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，設(shè)備可靠率及維護(hù)成本瓶頸無(wú)法突破，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了日益提高的管理需求[2]。

2.2 對(duì)設(shè)備設(shè)施的安全可靠性缺乏有效的監(jiān)管

隨著碼頭設(shè)備設(shè)施使用年限增長(zhǎng)，其安全風(fēng)險(xiǎn)也與日俱增，行業(yè)內(nèi)大型設(shè)備坍塌、碼頭垮塌沉陷的案例時(shí)有發(fā)生，迫切需要引入科學(xué)有效的管理方法和手段。隨著一系列行業(yè)法規(guī)，如大型起重機(jī)安裝監(jiān)控管理系統(tǒng)規(guī)定、污水處理站排放(港作內(nèi)燃機(jī)械尾氣排放)實(shí)行在線監(jiān)測(cè)管理規(guī)定等相繼頒布，政府執(zhí)法力度與日俱增，對(duì)生產(chǎn)廠設(shè)備的監(jiān)管提出了更高的要求。

2.3 各業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)信息化系統(tǒng)分散、孤立

華南營(yíng)運(yùn)中心致力于建設(shè)世界級(jí)強(qiáng)港，現(xiàn)階段正深入推進(jìn)深西港口一體化管理。一體化管理首要的是制度、流程一體化，需要有強(qiáng)大的數(shù)字化及智慧化公共管理平臺(tái)作支撐。而目前業(yè)內(nèi)相關(guān)的工程管理軟件普遍存在應(yīng)用范圍狹窄、數(shù)據(jù)無(wú)法共享、關(guān)聯(lián)性差、數(shù)據(jù)采集自動(dòng)化程度低、時(shí)效性差、分析功能低下等缺陷，迫切需要開(kāi)發(fā)一套高度集成的數(shù)字化及智慧化工程管理平臺(tái)，同時(shí)可以迅速推廣到招商港口首個(gè)大灣區(qū)智慧港及“一帶一路”沿線港口建設(shè)[3]。

3 智慧管理平臺(tái)設(shè)計(jì)

3.1 智慧管理平臺(tái)設(shè)計(jì)目的

(1)對(duì)遠(yuǎn)端信息的有效掌控，依靠前端的傳感設(shè)備及通訊技術(shù)，動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)采集生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)相關(guān)(如能源監(jiān)控、設(shè)備管理)的信息，再將信息傳送到后臺(tái)進(jìn)行信息處理，并及時(shí)反饋。

(2)信息資源的高度共享，通過(guò)智慧管理平臺(tái)進(jìn)行信息資源整合，有效集成信息數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)港口管理數(shù)據(jù)互聯(lián)化。

(3)提高港口管理決策水平，建立感知靈敏、信息流暢、智能決策的管理平臺(tái)，將與港口生產(chǎn)作業(yè)相關(guān)的一切活動(dòng)都集中在該平臺(tái)中，實(shí)現(xiàn)對(duì)港口人員、設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施的實(shí)時(shí)管理，達(dá)到港口運(yùn)營(yíng)的“智慧”狀態(tài)。

3.2 智慧管理平臺(tái)架構(gòu)設(shè)計(jì)

3.2.1 平臺(tái)架構(gòu)設(shè)計(jì)

智慧管理平臺(tái)利用運(yùn)行成熟的組態(tài)功能，對(duì)工業(yè)以太網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、分布式的支持，對(duì)批次管理和追溯體系的支持，保證平臺(tái)的靈活、可擴(kuò)展、可重用、可維護(hù)等特性。智慧管理平臺(tái)的架構(gòu)由5層組成，分別是：用戶層、應(yīng)用層、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層、數(shù)據(jù)采集層、感知層(見(jiàn)圖1)。

圖1 智慧管控平臺(tái)設(shè)計(jì)架構(gòu)

感知層：通過(guò)PLC、RFID、GIS、智能設(shè)備等各種感知設(shè)備對(duì)港口全方位信息進(jìn)行采集。

數(shù)據(jù)采集層：通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)等各種網(wǎng)絡(luò)將感知終端采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)较鄳?yīng)的服務(wù)器。

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層：建立云數(shù)據(jù)中心，將感知端采集到的各種類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理整合，為大數(shù)據(jù)挖掘和智能應(yīng)用提供數(shù)據(jù)資源。

應(yīng)用層：依托云數(shù)據(jù)中心龐大的數(shù)據(jù)資源，使用大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)海量數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘，根據(jù)港口業(yè)務(wù)需求開(kāi)發(fā)相應(yīng)的智能應(yīng)用系統(tǒng)，為港口管理提供決策支撐。

用戶層：提供固定或移動(dòng)終端展示方式，包括PC端、便攜式電腦、監(jiān)控大屏等方式。

3.2.2 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)

智慧管理平臺(tái)使用的硬件主要包括路由器、防火墻、WEB服務(wù)器、轉(zhuǎn)碼服務(wù)器、流媒體服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、存儲(chǔ)設(shè)備等，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼軜?gòu)見(jiàn)圖2。

圖2 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖

3.3 智慧管理平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)

(1)面向?qū)ο蠓治龅脑O(shè)計(jì)方法。面向?qū)ο蟮姆椒ㄊ钱?dāng)今大型軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)使用的主要設(shè)計(jì)、分析、實(shí)現(xiàn)方法，可以很好地掌握系統(tǒng)的本質(zhì)，保證系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性，提高開(kāi)發(fā)的效率和質(zhì)量。

(2)多層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用多層結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)安全性、提高效率、易于維護(hù)，具有高可用性、可伸縮性，具有極強(qiáng)的開(kāi)放性。

(3)采用符合智慧港口特征的主流技術(shù)。智慧管理平臺(tái)采用當(dāng)前符合智慧港口特征的主流技術(shù)，如物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)、條碼技術(shù)/二維碼、圖像智能識(shí)別、聯(lián)動(dòng)技術(shù)、GIS技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)涵蓋港區(qū)內(nèi)生產(chǎn)過(guò)程的人、機(jī)、料的狀態(tài)信息、操作狀態(tài)、運(yùn)行狀態(tài)、計(jì)量檢測(cè)等感知數(shù)據(jù)的獲取、處理、存儲(chǔ)及應(yīng)用，并通過(guò)圖表化形式實(shí)現(xiàn)呈現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)進(jìn)度、目標(biāo)完成狀況和生產(chǎn)過(guò)程中的人員及設(shè)備配合狀況，使整個(gè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)完全透明化、可視化，實(shí)現(xiàn)港口高效可靠、節(jié)能環(huán)保、安全運(yùn)行的目的。

4 智慧管理平臺(tái)功能

智慧管理平臺(tái)建設(shè)包含智能運(yùn)維系統(tǒng)(IOMS)、能源管理系統(tǒng)(EMS)、設(shè)備管理系統(tǒng)(RCMS)、資產(chǎn)管理系統(tǒng)(EAM)等4個(gè)子系統(tǒng)以及統(tǒng)一登錄入口。主要功能包括：

(1)用戶單點(diǎn)登錄，用戶只需要1次登錄就可進(jìn)入各個(gè)系統(tǒng)，方便用戶使用及統(tǒng)一管理。

(2)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通訊運(yùn)行監(jiān)控模塊，可實(shí)現(xiàn)對(duì)于全港區(qū)設(shè)備及堆場(chǎng)(基站)所有網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的監(jiān)控及故障診斷判斷功能。

(3)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟晥D管理畫(huà)面，可通過(guò)選擇跳轉(zhuǎn)切換顯示整個(gè)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)或單個(gè)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)。

(4)直觀顯示整個(gè)網(wǎng)絡(luò)鏈路運(yùn)行狀態(tài)。

(5)整個(gè)碼頭岸橋使用率、場(chǎng)橋使用率、流機(jī)使用率顯示。

(6)電站能源監(jiān)測(cè)顯示。

(7)對(duì)網(wǎng)絡(luò)流量異常情況進(jìn)行監(jiān)控并報(bào)警顯示。

4.1 智能運(yùn)維系統(tǒng)(IOMS)

智能運(yùn)維系統(tǒng)采用面向?qū)ο蟮姆治鲈O(shè)計(jì)方法，多層結(jié)構(gòu)的理念，應(yīng)用移動(dòng)技術(shù)和二維碼技術(shù)，實(shí)現(xiàn)智能巡檢分析、設(shè)備信息管理、參數(shù)管理、巡檢表管理、巡檢任務(wù)GIS輔助、巡檢任務(wù)執(zhí)行、智能分析、智能告警、短信/IVR接口、備品備件管理、庫(kù)存管理、調(diào)配管理、檔案管理、統(tǒng)計(jì)分析及KPI等功能，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的全面運(yùn)維管理，降低設(shè)備故障率，保持設(shè)備穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)設(shè)備效益的全面提升。

4.2 能源管理系統(tǒng)(EMS)

EMS系統(tǒng)包括電站無(wú)人值守、變電站監(jiān)控、污水站監(jiān)控、消防泵站監(jiān)控、岸電監(jiān)控、視頻監(jiān)控、能源數(shù)據(jù)采集、能源消耗可視化、運(yùn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、能源計(jì)劃管理、能源分析預(yù)測(cè)、智能警告、優(yōu)化節(jié)能方案等，實(shí)現(xiàn)對(duì)電站、污水站、消防泵站、岸電等的自動(dòng)監(jiān)測(cè)，進(jìn)而完成能源的優(yōu)化調(diào)度和管理，實(shí)現(xiàn)安全、優(yōu)良供能、提高工作效率、降低能耗，從而使管理者對(duì)能源成本比重和發(fā)展趨勢(shì)有準(zhǔn)確的掌握，制定有效的節(jié)能策略。

4.3 設(shè)備管理系統(tǒng)(RCMS)

RCMS系統(tǒng)將大型起重機(jī)設(shè)備的監(jiān)視與管理功能結(jié)合，突破傳統(tǒng)的監(jiān)視或管理軟件的應(yīng)用局限，全面實(shí)現(xiàn)各個(gè)大型設(shè)備作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)與控制中心間，各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息的實(shí)時(shí)交互和動(dòng)態(tài)管理，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的監(jiān)視與管理一體化的功能。主要功能包括實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)視、故障收集、故障診斷與分析、故障跟蹤、業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)、保養(yǎng)維護(hù)，協(xié)助企業(yè)實(shí)現(xiàn)設(shè)備高效使用預(yù)防保養(yǎng)和信息化管理。

4.4 資產(chǎn)管理系統(tǒng)(EAM)

資產(chǎn)管理系統(tǒng)(EAM)通過(guò)信息化手段，采用先進(jìn)技術(shù)，集“數(shù)據(jù)采集、故障診斷、業(yè)務(wù)處理、智能分析、輔助決策、優(yōu)化管理”于一體，以資產(chǎn)全壽命周期為主線，圍繞資產(chǎn)“管、用、養(yǎng)、修”環(huán)節(jié)進(jìn)行科學(xué)管理。通過(guò)搭建感知網(wǎng)絡(luò)、提供數(shù)據(jù)通道，消除信息孤島及利用可視化智慧視角等手段，依托物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能，讓信息從管理者的決策環(huán)境、港口管理的綜合指標(biāo)來(lái)精確表述，將港口的管理決策提升到一個(gè)新高度，最大化地保障戰(zhàn)略規(guī)劃和運(yùn)營(yíng)管控能力、數(shù)據(jù)認(rèn)知與分析服務(wù)能力、業(yè)務(wù)流程優(yōu)化與協(xié)同能力和技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用與實(shí)踐能力。

5 結(jié)語(yǔ)

以智慧管理平臺(tái)建設(shè)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新與突破，是推進(jìn)港口企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要抓手，也是提升港口行業(yè)綜合實(shí)力的重要標(biāo)志，將對(duì)港口企業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)可持續(xù)發(fā)展帶來(lái)持續(xù)深遠(yuǎn)的影響。港口向智慧化發(fā)展是必然趨勢(shì)，智慧管理平臺(tái)不僅僅是新技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用，更是生產(chǎn)關(guān)系的深刻變化，勢(shì)必帶來(lái)管理、組織、生產(chǎn)等方方面面的變化。我們要抓緊“21世紀(jì)海上絲綢之路”建設(shè)機(jī)遇，不斷鼓勵(lì)技術(shù)創(chuàng)新、管理創(chuàng)新，提高港口智能化水平。