随着智能化信息化不断推进，各领域对物联网应用的不断推进，以云计算、大数据为代表的新技术手段朝着规模化、协同化和智能化方向快速发展，港口作为多种运输方式的交汇，是多方数据信息的有机融合。信息化水平对港口发展所拥有的重要影响，已被国际所公认，它不仅是衡量港口综合实力的重要指标，甚至成为港口未来发展走向的决定力量。《5G智慧港口白皮书》的发布对5G在港口自动化、智能化建设中的应用做了深度解读，旨在加快5G在港口的应用研究及项目落地。
信息化智能化5G智慧港口自动化
港口作为交通运输的枢纽，在促进国际贸易和地区发展中起着举足轻重的作用，全球贸易中约90%的贸易由海运业承载，作业效率对于港口至关重要。在“工业4.0”、“互联网+”大发展的时代背景下，港口也在进行数字化、全自动的转型升级。全球各大港口不断进行自动化改造，向第五代港口迈进，世界各地不断建起全自动化或半自动化的港口，为不断降低物流成本，提高物流效率，把传统港口推向信息化和智能化无疑是提升核心竞争力的重要手段。
一、智能化港口发展现状
当前全球港口面临劳动力成本攀升、劳动强度大、工作环境恶劣、人力短缺的难题，降本增效进行自动化改造成为全球港口共同的诉求。同时本轮数字化技术革新如人工智能、大数捆、物联网、5G自动驾驶的成熟为港口自动化提供了新的动力。集装箱码头越来越多地使用更高水平的自动化来提高生产率和效率并确保竞争优势。
国际海事信息网显示:近75%的码头运营商认为自动化至关重要，以便在未来三到五年内保持竞争力；65%的人认为港口自动化可提升运营安全；受访者对整体投资回报持乐观态度，大约三分之一的受访者认为自动化可以将生产率提高50%，约五分之一的受访者认为自动化可以将运营成本降低50%以上;目前全球自动化集装箱码头已达数十个，随着航运吞吐量的逐年上升，全球各大港口正积极进行自动化改造，势必进入蓬勃发展阶段。
智慧港口对通信有严苛要求，自动化码头的作业设备的通讯系统要满足高效可靠传输的要求。目前港口自动化采用的光纤与wifi等通讯方式存在建设和运营维护成本高、稳定性与可靠性差等问题，5G技术的低时延、高带宽、高可靠、大容量等特性结合基于5G虚拟园区网的港口专网方案、端到端应用组件，为港口解决好自动化设备的通讯问题提供了全新方案，为“智慧港口”建设注入新动力。
（二）我国自动化码头的探索
1.厦门自动化码头建设
年5月11日，厦门远海码头实现无人驾驶集装箱卡车交箱装船，完成装卸船作业流程，标志着首台定制平台港口无人驾驶集装箱卡车通过了实际生产运行试验，也标志着厦门5G智慧港口建设向全场景应用迈出阶段性一步，远海码头成为全国首个5G全场景应用智慧港口。目前，码头已实现5G网络全覆盖，全国首个5G独立组网与边缘计算、网络切片技术相结合的智慧码头无线生产专网，也成功建成并正式投入运营。5G港机远控、5G无人自动驾驶集装箱卡车等六项核心生产应用的落地，标志着5G智慧港口由前期实验研究迈入全场景作业的生产阶段。
2.上海洋山港和青岛港
上海拥有世界规模最大、技术最先进的洋山港四期自动化码头，采用自动化设备和控制系统，并使用无人驾驶的自动化引导运输车运输集装箱。洋山四期总用地面积约万平方米，海岸线长达米，设计吞吐能力初期达到万标准箱一年，远期将达到万标准箱一年。据洋山四期工程建设指挥部总指挥张斌介绍，目前，洋山四期拥有16台桥吊、80台轨道吊、88台自动导引运输车AGV，每小时可作业25个集装箱。与洋山一、二、三期相比，四期码头岸线最短、占地最少，其吞吐能力却超过前三期总数的一倍。
青岛港自动化码头运用全球领先的智能生产控制系统，采用世界一流的全自动化技术设备，实现了决策智能化、生产流程化、操作自动化、现场无人化、能源绿色化。减少了操作人员约85%，提升作业效率约30%，码头设计作业效率大大提高，成为当今世界自动化程度最高、装卸效率最快的集装箱码头。
二、实现港口智能化的关键设备
（一）龙门吊
港口龙门吊对吊机司机要求极高，司机工作中的安全隐患也很大。港口24小时作业，3名司机三班倒，司机在操作吊机时，在离集装箱几十米距离之外，必须精准无偏差地进行吊装作业，这对人工技术要求极高，需时刻保持注意力集中，全神贯注。同时，长时间作业，长期注意力集中容易疲劳，稍有偏差就可能引发事故。龙门吊实现远程控制，，可以降低司机的作业年度和安全隐患，改善工作环境，提升工作安全性。一名司机操控多台龙门吊，可大幅度减少工人数量，降低人力成本。
1.龙门吊实现远程控制的优点
通过远程控制技术改造，可实现龙门吊的自动运行，仅在着箱、开闭锁、叠箱几个关键节点上才需要操作司.机在后方远程操作台上人工进行操作，大幅度降低了司机的劳动强度。
龙门吊自动运行期间，操作司机无需再进入龙门吊上的司机室，仅需要坐在后方远控操作台旁就可以远程操作龙门吊，极大地改善了司机的工作环境。
通过远程控制技术和计算机技术，可以实现1个操作司机控制2台龙门吊同时进行自动化作业，极大地减少了操作司机的数量，减少了人工成本。
2.远程控制实现技术
整个龙门吊远程控制系统主要包括四个子系统，即远程通信系统、视频监控系统、单机控制系统和中控系统。远程通信系统实现了龙门吊与远控操作室的远程通信，是远程控制系统的基础系统。视频监控系统通过视频监控系统的视频画面，实现了在后方操作台远程监控远控现场的功能。单机控制系统是实现龙门吊半自动运行的重要系统。功能包括三大运动机构定位功能、自动纠偏功能、大车防撞功能、防打保龄、箱高扫描功能、车号识别功能、箱号识别功能，远控PLC是单机控制系统中的核心部件，具有远控数据采集、逻辑运算、安全防护功能控制等的同时，还与本机PLC系统、中控系统实现了数据连接。中控系统为整个远控系统的控制中心，核心系统，通过远程通信系统与单机控制系统建立数据连接，实现了中控子系统远程控制龙门吊运行的功能。通过四大子系统的共同运行，即可实现龙门吊的远程控制和半自动运行。
龙门吊远程控制需要多路监控视频，P分辨率下对带宽需求约30Mbps，同时中控室与龙门吊的PLC通信对网络时延要求在30毫秒以内。当前试点的龙门吊远程操控通信方式以光纤、wifi为主，基建成本高。同时光纤转场需插拔且易损耗，wifi带宽和性能受限。5G的大带宽低时延可实现龙门吊远程控制场景中监控视频回传，PLC可靠通信，大幅度降低龙门吊远程控制改造成本和改造门槛。
（二）桥吊
装卸作业区中主要业务单元是桥吊，桥吊高度60-70米，电气房高度50米，需要无线网络实现作业区域网络覆盖。桥吊的通信需求分为远程控制和监控两类，远程控制场景下单个桥吊同时回传摄像头数量及以此产生的上行带宽需求是龙门吊的数倍。同时桥吊的部署相对密集,通常1公里长的港口海岸线会部署8-12台桥吊。此外，桥吊由于垂直、水平移动速度都高于轮胎吊，远程控制对时延要求也更高。
集装箱码头通常采用顺岸式，泊位除足够的水深和岸线长度外，还设系缆桩和碰垫。无线网络设备除了要满足桥吊、TOS终端的生产和监控需求外，有些情况下可能还需要对停泊船只进行网络覆盖。
（三）IGV智慧物流搬运车
IGV(IntelligentGuidedVehicle)即智慧物流搬运车，与传统的AGV相比，IGV的不仅仅是让搬运小车动起来，而且要给小车赋有人的智慧一样完成搬运工作。
AGV和IGV远程控制至少需要4路摄像头，对上行带宽的需求将达到10-20Mbps/台，5G有望为这类应用提供更好的网络支持。目前上海洋山港四期的AGV集卡已开始加装监控摄像头，对行车故障进行判断并协调远程操作。随着港口自动化的发展，AGV集卡向IGV集卡的演进也是一个明显趋势，未来自动驾驶集卡上也将具有远程控制能力，当自动驾驶集卡在作业场中出现故障，操作人员可通过摄像头查看周边环境、进行故障判断，并可远程操作自动集卡退出故障区。
IGV物流搬运车的无疑增添了自动控制、远程控制、无人驾驶设备的运用，是实现未来港口无人化、自动化的利器。
三、总结
我们可以预见在不久的未来我们将看到中国不断建成5G全自动化智能港口，这样一个实体建成离不开5G网络的链接，关键是在港口主要设备上实现远程控制和无人驾驶，龙门吊、桥吊、运输车等物流设备的智能化改造，以及其他多种多样港口物流设备的智能化改造，是实现智能化港口建成的主要内容。智能化不仅让港口充满智慧，更凸显了企业的软实力，依靠智能化，企业的效率会更高，服务会更优、功能会更全、成本更低，市场竞争力会更强。新的技术与物流设备的链接、物流设备的发展进步都会带来重要的发展机遇。
振华重工，中国移动，沃达丰，华为，5G智慧港口白皮书[M]，-10-15
厦门日报，建成全国首个5G全场景智慧港口[N]，-5-12
中国港口网，龙门吊远程控制离不开这4个子系统[EB]，-3-8
转载请注明：http://www.0431gb208.com/sjszjzl/8575.html
