港口信息化建設(shè)與發(fā)展研究

郭溪

摘? ?要：港口是重要的交通運(yùn)輸樞紐，在推進(jìn)貿(mào)易流通和地區(qū)發(fā)展等方面具有重要作用。港口的信息化建設(shè)與發(fā)展可以解決港口作業(yè)環(huán)境惡劣、勞動(dòng)力短缺等問題，有效提高工作效率，降低運(yùn)營(yíng)成本，是港口發(fā)展的必然趨勢(shì)。基于此，分析我國(guó)港口信息化的建設(shè)現(xiàn)狀，探討港口信息化建設(shè)面臨的問題與挑戰(zhàn)，提出港口信息化發(fā)展的建議，以期助力港口的數(shù)字化、智慧化轉(zhuǎn)型升級(jí)。

關(guān)鍵詞：港口；信息化建設(shè)；問題；發(fā)展建議

中圖分類號(hào)：F49? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? 文章編號(hào)：1673-291X（2023）07-0072-03

港口是一個(gè)城市的綜合交通運(yùn)輸樞紐，也是經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的戰(zhàn)略資源和重要支撐。交通運(yùn)輸部發(fā)布的《2020年年交通運(yùn)輸行業(yè)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》顯示，截至2020年年末，全國(guó)港口完成旅客吞吐量4 418.8萬(wàn)人，其中內(nèi)河港口完成74.6萬(wàn)人，沿海港口完成4 344.2萬(wàn)人。全國(guó)港口完成貨物吞吐量145.50億噸，比上年增長(zhǎng)4.3%。其中，內(nèi)河港口完成50.70億噸，增長(zhǎng)6.4%；沿海港口完成94.80億噸，增長(zhǎng)3.2%。完成集裝箱鐵水聯(lián)運(yùn)量687萬(wàn)TEU，增長(zhǎng)29.6%。目前我國(guó)已建成世界級(jí)港口群，港口規(guī)模穩(wěn)居世界第一。航運(yùn)競(jìng)爭(zhēng)力、科技創(chuàng)新水平、國(guó)際影響力等方面均已位居世界前列。2020年，全球港口貨物吞吐量和集裝箱吞吐量排名前10名的港口中，中國(guó)港口分別占8席、7席。在新冠肺炎疫情期間，我國(guó)主要港口始終保持正常、高效運(yùn)轉(zhuǎn)，遠(yuǎn)洋貨輪晝夜穿梭，全力保障了全球產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈穩(wěn)定。

一、港口信息化建設(shè)現(xiàn)狀

港口運(yùn)營(yíng)面臨工作環(huán)境惡劣、人工成本高、勞動(dòng)力短缺等難題，降本增效進(jìn)行港口信息化建設(shè)成為港口運(yùn)營(yíng)者共同的追求。同時(shí)隨著5G、人工智能、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)的不斷發(fā)展與廣泛應(yīng)用，越來(lái)越多的港口采用數(shù)字技術(shù)，提高港口的信息化、智慧化水平，以此提高港口的生產(chǎn)效率和效益，并確保競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

（一）自動(dòng)化碼頭初顯規(guī)模

我國(guó)自2012年開始探索建設(shè)自動(dòng)化碼頭，經(jīng)過多年的研究、試驗(yàn)、試運(yùn)營(yíng)，目前已在多地港口實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化運(yùn)營(yíng)。

廈門港口采用我國(guó)自主研發(fā)的遠(yuǎn)海全自動(dòng)化碼頭系統(tǒng)，其技術(shù)在全球港口中處于領(lǐng)先地位。自2016年3月正式運(yùn)營(yíng)以來(lái)，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定安全運(yùn)行，其工作效率和經(jīng)濟(jì)效益得到極大的提升。

青島港建設(shè)完成全自動(dòng)化集裝箱碼頭，通過運(yùn)用全球領(lǐng)先的智能生產(chǎn)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)流程化、現(xiàn)場(chǎng)無(wú)人化、操作自動(dòng)化、決策智能化。橋吊單機(jī)作業(yè)效率最高超過47.6自然箱/小時(shí)，連續(xù)六次刷新了橋吊單機(jī)效率世界紀(jì)錄。

天津港傳統(tǒng)集裝箱碼頭全流程自動(dòng)化升級(jí)改造也已經(jīng)取得重要進(jìn)展。該碼頭集成多種技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了無(wú)人自動(dòng)化集裝箱場(chǎng)橋、無(wú)人駕駛電動(dòng)集裝箱卡車、無(wú)人智能解鎖站和無(wú)人集裝箱岸橋規(guī)?；山M應(yīng)用，目前已啟動(dòng)聯(lián)調(diào)聯(lián)試。

目前全球規(guī)模最大、自動(dòng)化程度最高的是上海洋山港四期自動(dòng)化碼頭。其采用了技術(shù)最先進(jìn)的設(shè)備和系統(tǒng)，并使用自動(dòng)化引導(dǎo)運(yùn)輸車運(yùn)輸集裝箱，可實(shí)現(xiàn)特定場(chǎng)景下集卡的L4級(jí)自動(dòng)駕駛、厘米級(jí)定位、精確停車以及東海大橋隊(duì)列行駛，提升通行效率。

（二）5G應(yīng)用加速落地推廣

隨著5G的大規(guī)模商用，5G在港口信息化的應(yīng)用得到加速推廣。以往港口的通信網(wǎng)絡(luò)以4G、光纖和Wi-Fi為主，存在建設(shè)困難、運(yùn)維成本高、穩(wěn)定性差等問題，無(wú)法解決港口的核心痛點(diǎn)。5G具有高帶寬、低時(shí)延、廣連接等特性，能夠滿足港口信息化、智能化需求，助力港口數(shù)字化、智慧化轉(zhuǎn)型升級(jí)。

1.龍門吊遠(yuǎn)程控制。龍門吊司機(jī)是一種特殊工種，需要在30米高的司機(jī)室操作，不僅存在明顯的安全隱患，而且工作效率較低。經(jīng)過信息化改造之后，司機(jī)只需要在中控室，通過前端傳回的多路實(shí)時(shí)視頻進(jìn)行相應(yīng)操作，即可完成龍門吊精準(zhǔn)移動(dòng)、抓舉等動(dòng)作。龍門吊實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制后，可大幅降低人力成本，同時(shí)改善工作環(huán)境，提升作業(yè)安全性。龍門吊的遠(yuǎn)程控制需要回傳多路視頻的高清圖像，對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬要求較高，同時(shí)對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)的時(shí)延要求在毫秒級(jí)以內(nèi)。隨著5G的大范圍商用，其大帶寬、低時(shí)延的特性可滿足龍門吊遠(yuǎn)程控制場(chǎng)景中對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)的需求，這將有利于降低龍門吊遠(yuǎn)程控制改造成本和改造門檻。

2.橋吊遠(yuǎn)程控制。橋吊高度一般約60—70米，其信息化改造與龍門吊相似，主要分為遠(yuǎn)程控制和監(jiān)控兩類。不同的是，單個(gè)橋吊同時(shí)回傳的監(jiān)控?cái)?shù)量以及因此產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)帶寬需求是龍門吊的數(shù)倍，同時(shí)橋吊在港口的部署更加密集。除此之外，橋吊的垂直、水平移動(dòng)速度都高于龍門吊，需要更低的網(wǎng)絡(luò)時(shí)延來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。因此，要實(shí)現(xiàn)橋吊的信息化改造，對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)的覆蓋、帶寬、時(shí)延提出了更高的要求。

3.智能理貨?；?G的智能理貨可代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)的理清箱數(shù)、核準(zhǔn)箱號(hào)、檢驗(yàn)殘損、封裝等工作，并依據(jù)理貨結(jié)果，辦理交接、簽證手續(xù)。高清圖像結(jié)合基于AI的機(jī)器視覺，可以對(duì)破損箱號(hào)實(shí)現(xiàn)95%以上的識(shí)別率?；?G專網(wǎng)回傳的智能理貨實(shí)時(shí)高清視頻，可以通過智能理貨系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)作業(yè)數(shù)據(jù)交互共享，滿足海關(guān)24小時(shí)便捷通關(guān)監(jiān)管要求，有效減少現(xiàn)場(chǎng)人機(jī)交叉作業(yè)帶來(lái)的安全隱患[1]。

4.智慧閘口。智慧閘口系統(tǒng)通過與TOS等系統(tǒng)的對(duì)接，實(shí)現(xiàn)對(duì)集裝箱貨車通道的自動(dòng)化管理，通過對(duì)集卡車進(jìn)行箱號(hào)識(shí)別、車牌識(shí)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，大幅提高通閘效率，減少運(yùn)輸車輛作業(yè)時(shí)長(zhǎng)，提升口岸通關(guān)效率，同時(shí)實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守，降低運(yùn)營(yíng)成本。

5.IGV集卡控制與無(wú)人駕駛。IGV（Intelligent Guided Vehicle），智慧型導(dǎo)引運(yùn)輸車，與傳統(tǒng)的AGV相比，不僅讓搬運(yùn)車自動(dòng)駕駛，還要讓車輛能夠像人一樣完成搬運(yùn)工作。無(wú)人駕駛?cè)诤狭?G、V2X、人工智能等先進(jìn)技術(shù)，賦能港口運(yùn)輸車輛，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛、厘米級(jí)定位、精準(zhǔn)停車、與自動(dòng)化港機(jī)設(shè)備的交互以及隊(duì)列行駛等。同時(shí)，IGV集卡也具備遠(yuǎn)程控制能力，操作人員可通過攝像頭實(shí)時(shí)查看路況和運(yùn)行狀況，若自動(dòng)駕駛集卡出現(xiàn)故障，可在線進(jìn)行故障判斷，并遠(yuǎn)程操作IGV集卡退出故障路段[2]。

6.視頻監(jiān)控與AI識(shí)別。視頻監(jiān)控在港口的主要應(yīng)用場(chǎng)景：吊車攝像頭對(duì)集裝箱編碼的智能識(shí)別，按照晝夜生產(chǎn)方案進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤和信息傳輸[3]；安全防護(hù)：對(duì)司機(jī)工作狀態(tài)、肢體語(yǔ)言或面部表情進(jìn)行智能分析，對(duì)疲勞駕駛、瞌睡等危險(xiǎn)狀況發(fā)出預(yù)警；運(yùn)營(yíng)管理：人臉識(shí)別、車輛識(shí)別、貨物識(shí)別管理；智能巡檢：利用機(jī)器人、無(wú)人機(jī)等無(wú)人設(shè)施進(jìn)行快速智能巡檢。

5G網(wǎng)絡(luò)具備大帶寬、低時(shí)延、廣連接的能力，可有效支持多路高清視頻和前端物聯(lián)感知設(shè)施信息的回傳，同時(shí)結(jié)合邊緣計(jì)算和人工智能，可幫助港口設(shè)備和生產(chǎn)系統(tǒng)同步協(xié)調(diào)，提高港口的工作效率和智慧化水平。

（三）追求綠色運(yùn)營(yíng)管理理念

隨著港口業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)量的不斷增加，以及港口數(shù)據(jù)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，港口信息化發(fā)展運(yùn)營(yíng)過程中需要統(tǒng)籌協(xié)調(diào)的各項(xiàng)資源越來(lái)越多。目前已有很多企業(yè)認(rèn)識(shí)到綠色運(yùn)營(yíng)管理理念的重要性。這是一種堅(jiān)持?jǐn)?shù)字化、智慧化、綠色可持續(xù)的發(fā)展理念，通過應(yīng)用人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等新一代信息技術(shù)，對(duì)數(shù)據(jù)、終端、系統(tǒng)等各項(xiàng)資源進(jìn)行深入整合。這不僅可以提升信息化資源的挖掘、利用效率，促進(jìn)資源的合理配置，同時(shí)很大程度上降低了港口在信息化建設(shè)過程中需要支出的費(fèi)用，這對(duì)港口信息化的持續(xù)發(fā)展和運(yùn)營(yíng)具有重要意義。

同時(shí)，隨著我國(guó)港口信息化建設(shè)程度的不斷加深，越來(lái)越多的港口企業(yè)認(rèn)識(shí)到港口轉(zhuǎn)型升級(jí)的必要性，港口信息化建設(shè)日益得到重視，在生產(chǎn)設(shè)備和信息通信網(wǎng)絡(luò)等方面的資金投入力度不斷加大，使得硬件設(shè)備的更新?lián)Q代和軟件系統(tǒng)的升級(jí)改造得到足夠的資金保障。除此之外，港口從業(yè)人員的技術(shù)水平、專業(yè)資質(zhì)以及操作能力不斷提高，為我國(guó)港口信息化的快速發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的人力資源基礎(chǔ)。

二、港口信息化建設(shè)面臨的問題與挑戰(zhàn)

（一）港口信息基礎(chǔ)設(shè)施相對(duì)薄弱

從我國(guó)港口的發(fā)展現(xiàn)狀來(lái)看，主要是缺少雄厚的信息基礎(chǔ)設(shè)施和專業(yè)化設(shè)備。信息基礎(chǔ)設(shè)施是港口信息化發(fā)展的數(shù)字底座和重要支撐，薄弱的信息基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)能級(jí)無(wú)法支撐信息化應(yīng)用和業(yè)務(wù)系統(tǒng)的運(yùn)作。雖然上海、青島、深圳等國(guó)內(nèi)先進(jìn)港口的綜合水平在國(guó)內(nèi)已經(jīng)處于“領(lǐng)頭羊”地位，但相對(duì)于鹿特丹港口、新加坡港口等世界先進(jìn)水平的港口，在信息基礎(chǔ)設(shè)施方面仍然存在一定差距。

（二）信息化應(yīng)用和協(xié)同不足

港口產(chǎn)業(yè)鏈的信息化應(yīng)用和協(xié)同不足。港口行業(yè)是由多方業(yè)務(wù)主體共同參與的龐大產(chǎn)業(yè)，要實(shí)現(xiàn)整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的信息化應(yīng)用和協(xié)同，需要在各方主體之間實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的鏈?zhǔn)綌?shù)字化協(xié)同。但是，目前業(yè)務(wù)鏈上下游復(fù)雜的角色業(yè)務(wù)協(xié)同之間數(shù)字化水平較低，數(shù)據(jù)共享困難，溝通成本較高，在不同業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)之間仍存在信息孤島，對(duì)內(nèi)部協(xié)同造成一定困難。

（三）存在重設(shè)備、輕信息化應(yīng)用現(xiàn)象

港口作業(yè)需要龍門吊、起重機(jī)、牽引機(jī)、集卡車等重型設(shè)備，傳統(tǒng)的自動(dòng)化碼頭改造升級(jí)只關(guān)注于大型設(shè)備的升級(jí)換代，但是，設(shè)備自動(dòng)控制系統(tǒng)與業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)之間缺乏深度融合，造成各系統(tǒng)的發(fā)展水平參差不一。先進(jìn)的硬件設(shè)備、滯后的管理體系與管理信息系統(tǒng)之間無(wú)法有效融合，嚴(yán)重制約了智慧港口的整體建設(shè)，效率和效益無(wú)法有效達(dá)成。

三、港口信息化發(fā)展建議

（一）加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)

港口通常占地面積比較大，并分為陸域與水域，又有眾多企業(yè)與部門參與其中，需要進(jìn)行穩(wěn)定可靠的信息溝通與數(shù)據(jù)交換，因此首先需要加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，為港口實(shí)現(xiàn)信息化提供基礎(chǔ)支撐。

大力推進(jìn)5G、衛(wèi)星通信、北斗等新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，持續(xù)提升港口的信息基礎(chǔ)設(shè)施綜合服務(wù)能力。推廣使用云服務(wù)架構(gòu)，同時(shí)將邊緣計(jì)算與5G網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，提升港口作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的智慧化、自動(dòng)化程度。

打造港口統(tǒng)一數(shù)據(jù)中心，匯聚多個(gè)系統(tǒng)的原始數(shù)據(jù)，通過標(biāo)準(zhǔn)化、清洗和脫敏，在數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)形成標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)。并結(jié)合業(yè)務(wù)需求，將數(shù)據(jù)打上標(biāo)簽、建立業(yè)務(wù)模型，在數(shù)據(jù)集市中應(yīng)用于主體分析和數(shù)據(jù)挖掘。

數(shù)字化管理平臺(tái)建設(shè)方面，以數(shù)字化、可視化、智能化理念為目標(biāo)，構(gòu)建港口數(shù)字孿生平臺(tái)，通過直觀、動(dòng)態(tài)的形式展現(xiàn)港口各類建筑及設(shè)備的空間分布、運(yùn)行狀況以及統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)港口從宏觀到微觀的全方位展示和管理。

（二）盤活港口大數(shù)據(jù)

港口及上下游時(shí)刻在制造海量數(shù)據(jù)，要實(shí)現(xiàn)港口信息化、無(wú)人化運(yùn)作，需要做好數(shù)據(jù)的采集、傳輸、處理以及應(yīng)用。充分運(yùn)用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等信息技術(shù)完成港口產(chǎn)業(yè)鏈中各類數(shù)據(jù)的整理工作，構(gòu)建港口數(shù)據(jù)體系，充分發(fā)揮港口積聚數(shù)據(jù)要素的作用，為實(shí)現(xiàn)港口的信息化建設(shè)發(fā)展提供高品質(zhì)的信息、金融等增值服務(wù)。

通過盤活港口大數(shù)據(jù)，進(jìn)一步整合一系列獨(dú)立分散的信息系統(tǒng)，打破數(shù)據(jù)孤島，真正實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)的挖掘和分享，引導(dǎo)企業(yè)由生產(chǎn)型向服務(wù)型轉(zhuǎn)變，全面提升港口的服務(wù)水平和工作效率，建設(shè)真正意義上的“智慧港口”[4]。

（三）加強(qiáng)生態(tài)合作

圍繞港口信息化產(chǎn)業(yè)鏈，加強(qiáng)港口生態(tài)建設(shè)，聚集產(chǎn)業(yè)鏈合作伙伴，推動(dòng)商業(yè)模式創(chuàng)新和跨平臺(tái)合作。港口企業(yè)擁有豐富的客戶資源、行業(yè)核心數(shù)據(jù)等；IT廠商、互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)、云服務(wù)商具備信息化建設(shè)經(jīng)驗(yàn)；運(yùn)營(yíng)商的優(yōu)勢(shì)在于云網(wǎng)資源；高校院校具備基礎(chǔ)研究和支撐技術(shù)研發(fā)力量。除此之外，港口參與方還包括相關(guān)協(xié)會(huì)聯(lián)盟、咨詢服務(wù)機(jī)構(gòu)等單位和組織。各類企業(yè)可以共同參與港口信息化的建設(shè)與運(yùn)營(yíng)，倡導(dǎo)共同發(fā)展，促進(jìn)互利共贏[5]。

通過擴(kuò)大港口行業(yè)生態(tài)圈，不斷擴(kuò)大合作的內(nèi)容和范圍，合作的機(jī)制與形式也將更加多樣化，互聯(lián)互通將得到進(jìn)一步落實(shí)，這對(duì)提升港口的綜合功能具有經(jīng)濟(jì)意義和戰(zhàn)略價(jià)值。

總之，港口是重要的交通運(yùn)輸樞紐，在推動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、促進(jìn)國(guó)際貿(mào)易流通中起著重要作用，通過信息化建設(shè)可以大幅度提高港口的工作效率。未來(lái)，港口將繼續(xù)朝著港口調(diào)度智能化、設(shè)備操作自動(dòng)化、信息數(shù)據(jù)可視化發(fā)展，實(shí)現(xiàn)真正意義上的智慧港口。

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[責(zé)任編輯? ?劉? ?瑤]