5G揚(yáng)帆，助力水運(yùn)港航智能轉(zhuǎn)型升級

馬戰(zhàn)凱

（中國電信研究院，上海 200120）

0 引言

中國是水運(yùn)大國，水運(yùn)行業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)、對外貿(mào)易、社會發(fā)展的重要支撐。與陸運(yùn)和空運(yùn)相比，水運(yùn)憑借其覆蓋范圍廣、航道投資小、運(yùn)輸能力強(qiáng)、占地少、成本低的優(yōu)勢，在現(xiàn)代貨物運(yùn)輸中具有不可替代的地位。港口和航 運(yùn)是水運(yùn)產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈上的兩個(gè)重要構(gòu)成部分。在國家實(shí)現(xiàn)交通強(qiáng)國、世界一流港口航運(yùn)等政策的指引下，傳統(tǒng)港口通過5G、區(qū)塊鏈、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等新一代信息技術(shù)的深度融合應(yīng)用，打造 新一代安全、高效、智能、生態(tài)的智慧化港口，推動(dòng)港航物流資源聯(lián)動(dòng)，成為構(gòu)建差異化價(jià)值主張及競爭優(yōu)勢的重要舉措。港口和航運(yùn)有很多環(huán)節(jié)，從陸域的碼頭裝卸、堆場擺放、貨物的集疏運(yùn)管理，到水域的航道建設(shè)、船舶預(yù)抵信息、引航等，每一個(gè)環(huán)節(jié)都需要通過技術(shù)手段來實(shí)現(xiàn)智能化轉(zhuǎn)型提質(zhì)增效。目前，全球無論是沿海樞紐大港、還是內(nèi)河大港正在通過投資基礎(chǔ)設(shè)施和技術(shù)應(yīng)用，以高質(zhì)量發(fā)展為導(dǎo)向，通過科技賦能，提高運(yùn)轉(zhuǎn)效率，創(chuàng)新港口和航運(yùn)的運(yùn)營發(fā)展模式。構(gòu)建安全便捷、智能綠色、高效經(jīng)濟(jì)的“智慧港口”已經(jīng)成為水運(yùn)港航業(yè)的共識。5G正在成為推動(dòng)水運(yùn)港航智能轉(zhuǎn)型升級的重要力量。

1 5G已成為引領(lǐng)港航信息化發(fā)展的重要驅(qū)動(dòng)力量

根據(jù)《全球港航信息化發(fā)展報(bào)告（2020）版》顯示，全球港航信息化發(fā)展總體上呈現(xiàn)三大趨勢，即從智能化到智慧化、從垂直化向融合化、從系統(tǒng)化到生態(tài)化的發(fā)展趨勢[1]。

1.1 5G正推動(dòng)港口和航運(yùn)向智慧化方向發(fā)展

5G推動(dòng)智慧港口的信息化向業(yè)務(wù)層面深入，通過5G在圖像大帶寬、低時(shí)延傳送及捕捉各種設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)智能可視化的優(yōu)勢，使得原本人工去做的業(yè)務(wù)被5G智能化代替，通過對數(shù)據(jù)的優(yōu)化調(diào)度、科學(xué)保養(yǎng)、節(jié)能減排、預(yù)防擁堵等自主管理，實(shí)現(xiàn)提質(zhì)增效。5G推動(dòng)智慧航運(yùn)主要體現(xiàn)在船舶信息化、航道信息化、航運(yùn)服務(wù)信息化三個(gè)方面。對于港航企業(yè)來講，5G推動(dòng)信息化系統(tǒng)加速融合成為統(tǒng)一的一套系統(tǒng)，跨組織架構(gòu)的融合已經(jīng)成為趨勢。港航企業(yè)信息化正由系統(tǒng)化向平臺化、生態(tài)化發(fā)展。在5G加持的推動(dòng)下，基于5G圖像傳輸來完成信息快速交換的效率越來越高、成本越來越小，5G賦能的范圍和領(lǐng)域也越來越廣闊，信息化將從單一系統(tǒng)向生態(tài)化方向發(fā)展，航運(yùn)企業(yè)在5G時(shí)代都需要找到和建立自己的生態(tài)圈。

由圖1可知，2020年港航信息化技術(shù)期望峰值期，5G網(wǎng)絡(luò)正推動(dòng)智慧港口成為驅(qū)動(dòng)力量，航運(yùn)大數(shù)據(jù)也已經(jīng)邁入穩(wěn)步上升期。

圖1 Gartner公司2020年港航業(yè)技術(shù)成熟度曲線

1.2 5G技術(shù)的成熟正成為建設(shè)智能港口的重要驅(qū)動(dòng)力量

表1 5G智慧港口建設(shè)項(xiàng)目

目前，世界各大港口都在應(yīng)用5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，提升港口競爭力，很多港口引入5G，實(shí)現(xiàn)提質(zhì)增效和智慧化引領(lǐng)，部分港口已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了規(guī)?；瘧?yīng)用，真正體現(xiàn)了5G在智慧港口領(lǐng)域的價(jià)值。

2 5G賦能智慧港口要點(diǎn)及應(yīng)用場景

電信運(yùn)營商通過5G賦能港口的場景主要集中于5G智慧應(yīng)用、港口業(yè)務(wù)服務(wù)、港區(qū)集成服務(wù)三大類場景，20個(gè)細(xì)分領(lǐng)域。

（1）5G智慧應(yīng)用：岸橋遠(yuǎn)程控制、輪胎吊遠(yuǎn)程控制、港區(qū)智能理貨、無人水平車運(yùn)輸、港區(qū)智能監(jiān)控、安全防護(hù)。

（2）港口業(yè)務(wù)服務(wù)：無人機(jī)監(jiān)控、港口管理平臺、多聯(lián)服務(wù)、機(jī)械人員定位、人員進(jìn)出管理、能耗智能監(jiān)測、閘口無人值守、流動(dòng)機(jī)械監(jiān)測、船代服務(wù)、堆場AI派柜。

（3）港區(qū)集成服務(wù)：港區(qū)數(shù)字大屏、數(shù)據(jù)中心、港區(qū)統(tǒng)一門戶、港區(qū)業(yè)務(wù)中臺。

5G核心業(yè)務(wù)場景主要包括5G在遠(yuǎn)程控制、智能理貨、智慧堆場、智能閘口上的應(yīng)用。

（1）5G+岸橋（輪胎吊）遠(yuǎn)程控制。港機(jī)是港口裝卸集裝箱的主要設(shè)備，以岸橋吊、輪胎吊、軌道吊為主。

傳統(tǒng)輪胎吊弊端：司機(jī)長時(shí)間高空低頭作業(yè)，危險(xiǎn)系數(shù)高；長時(shí)間在吊機(jī)上待著，作業(yè)條件艱苦；三班倒24小時(shí)作業(yè)，司機(jī)招工難。

5G遠(yuǎn)控輪胎吊優(yōu)點(diǎn)：應(yīng)用5G技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控，主要通過攝像頭取回高清視頻回傳進(jìn)行控制，完成吊具的精準(zhǔn)移動(dòng)和集裝箱抓舉等操作，1名遠(yuǎn)程操控人員可操控多臺場橋、岸橋或輪胎吊，大幅降度人工成本，提升作業(yè)效率和安全性。

（2）5G+智能理貨。

傳統(tǒng)手工理貨：每臺橋吊配一名理貨員，人力成本高，人工紙質(zhì)或手工終端記錄，工作效率低、環(huán)境惡劣、易出錯(cuò)。

5G智能理貨：利用5G傳送高清圖像結(jié)合基于AI的機(jī)器視覺，通過OCR箱號、車牌識別技術(shù)和基于5G專網(wǎng)回傳的高清實(shí)時(shí)視頻流，結(jié)合碼頭操作系統(tǒng)的各種數(shù)據(jù)，遠(yuǎn)端控制現(xiàn)場理貨作業(yè)，基于5G專網(wǎng)回傳的高清視頻流，單橋吊上行帶寬可以到達(dá)20 Mb/s，6-8路智能理貨，實(shí)現(xiàn)一人看管“多路岸橋”及可回溯查看等。目前識別率高達(dá)98%，有效降低人員工作強(qiáng)度，提高了作業(yè)準(zhǔn)確性。

（3）5G智慧堆場。5G智慧堆場的業(yè)務(wù)可以分為集裝箱堆存類業(yè)務(wù)、集裝箱驗(yàn)修洗類業(yè)務(wù)、堆場貨物倉儲類業(yè)務(wù)。

堆場目前痛點(diǎn)：信息系統(tǒng)不完善、硬件自動(dòng)化水平低；數(shù)據(jù)規(guī)劃、建設(shè)和應(yīng)用嚴(yán)重不足，行業(yè)服務(wù)水平良莠不齊、標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一。

5G堆場智慧化實(shí)施內(nèi)容：主要包括集裝箱的進(jìn)出場、裝拆箱管理，箱號鎖定、箱號自動(dòng)校驗(yàn)、箱位管理、超期箱管理、壞箱維修、商檢箱管理等，對各個(gè)操作的費(fèi)用進(jìn)行自動(dòng)統(tǒng)計(jì)，并留有數(shù)據(jù)接口，可以根據(jù)需要輸出數(shù)據(jù)和實(shí)行網(wǎng)上堆場箱信息的實(shí)時(shí)查看等操作。另外還可以根據(jù)輸入進(jìn)出堆場集裝箱的相關(guān)信息自動(dòng)生成各種日常報(bào)表所需的數(shù)據(jù)。

5G+無人機(jī)堆場庫存精確管理：通過無人機(jī)實(shí)現(xiàn)了對散雜貨的快速盤點(diǎn)；通過DGPS（全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)+GPS差分定位）精確定位港口的人員及車輛，實(shí)現(xiàn)了港口作業(yè)的智能調(diào)度，成功解決了以往港區(qū)工作人員走錯(cuò)跺、取錯(cuò)貨的痛點(diǎn)。

（4）5G智慧閘口。5G智能閘口自動(dòng)識別獲取集裝箱的箱號、箱型以及箱門朝向等信息，識別集裝箱破損情況，車輛自動(dòng)進(jìn)場，自動(dòng)派發(fā)鉛封，通過與TOS碼頭管理系統(tǒng)的對接，實(shí)現(xiàn)對集裝箱貨車通道的自動(dòng)化管理，通過對集卡車進(jìn)行箱號識別、車牌識別、重量采集、箱體驗(yàn)殘、自動(dòng)放行控制等工作，完成閘口數(shù)據(jù)的快速驗(yàn)證，大幅提升效率，并減少運(yùn)輸車輛作業(yè)時(shí)長，降低運(yùn)營成本。

3 5G賦能智慧航運(yùn)要點(diǎn)及應(yīng)用場景

5G在航運(yùn)的信息化場景主要有：船舶信息化、航道信息化、航運(yùn)服務(wù)信息化。

3.1 船舶信息化

5G智慧靠離泊系統(tǒng)解決最后500m精準(zhǔn)引航。大型船舶的靠離泊一直是港口航運(yùn)服務(wù)的重要一環(huán)，通過5G向工作人員手持引航作業(yè)終端發(fā)送海洋環(huán)境、離港口距離及能見度、風(fēng)速流向等數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了對船舶實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)信息的精準(zhǔn)且及時(shí)地掌握，實(shí)現(xiàn)第一時(shí)間對船舶的智能引航。

3.2 航道信息化

5G智慧航道為長江“綠色”護(hù)航。針對長江綠色發(fā)展、排污整治、禁漁期禁止捕撈等，僅靠人工，缺乏智能化手段，很難取證和監(jiān)測。通過5G網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)前端CPE上傳攝像頭實(shí)時(shí)圖像到航道局錨地船舶管理系統(tǒng)、船舶動(dòng)態(tài)檢測系統(tǒng)、違法捕魚監(jiān)管系統(tǒng)、無人機(jī)、單兵執(zhí)法儀、北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)、AIS船舶自動(dòng)識別系統(tǒng)等行業(yè)應(yīng)用中，來實(shí)現(xiàn)航道智慧管理。實(shí)現(xiàn)對航道的“藍(lán)天衛(wèi)士”“智能禁漁”“智慧水務(wù)”等需求的智能化實(shí)現(xiàn)。

3.3 航運(yùn)服務(wù)信息化

5G+MEC+區(qū)塊鏈技術(shù)推動(dòng)港口智慧物流服務(wù)的發(fā)展。在港口，5G+MEC+區(qū)塊鏈技術(shù)的結(jié)合能為貫穿生產(chǎn)、包裝、倉儲、運(yùn)輸以及銷售全過程的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，提供低時(shí)延、可追溯、可視化的物流管理和服務(wù)。

4 結(jié)束語

本文從5G賦能水運(yùn)，從港口和航運(yùn)兩個(gè)角度，闡述了5G賦能港航業(yè)務(wù)智能化的主要場景和業(yè)務(wù)。今后，隨著更多場景和業(yè)務(wù)的探索優(yōu)化和完善，5G必將成為推動(dòng)港航智能化轉(zhuǎn)型的驅(qū)動(dòng)力量，加速港航智能化的變革進(jìn)程。