e-LTE技術在港口碼頭中的應用及探討

鞠 進，何海祖

（中交第四航務工程勘察設計院有限公司，廣州 510230）

1 應用背景

隨著全球港口業務迅速增長，重點口岸基礎設施的建設，陸水聯運推進港口的合作，海上航線和班次的增加以及海上物流信息化合作的加強；其次，發展中國家巨大的貨運、倉儲物流、國際采購、分銷配送、國際中轉的迫切需要；加上信息化、智能化提升貨運容納能力和效率以及港口運營管理能力的需求，傳統業務貿易加工保稅綜合物流服務轉型以及應對日益提升的客戶和提升自身的競爭力的需求。e-LTE寬帶接入新技術得以應運而生，亦得以推廣及應用。

2 港口無線網絡現狀分析

碼頭無線網絡應用可從其業務維度以及網絡維度兩個方面來分析。首先，業務維度主要包含港口計劃、調度監控、裝卸操作、堆場操作以及閘口操作。港口計劃體現在TOS碼頭操作系統實現船舶靠泊、裝卸、堆場堆存以及拖車計劃制定；調度監控體現在生產調度、安防監控、生產監控以及設備監控；裝卸操作體現在看鉤手、岸橋司機、理貨員、集卡司機或AGV的操作、岸橋的設備作業監控；堆場操作體現在理貨堆垛機械和拖車調度、場橋司機、集卡司機、場橋的設備及作業監控；閘口操作體現在人工窗口或自助過閘查驗及安保業務。以上業務操作的各個環節都離不開TOS數據、數字集群、CCTV視頻監控以及RCMS數據的無線技術通訊。港口業務多，作業位置分散，對系統的整體協同性高要求以及信息溝通的準確性、高效性等則成為業務維度的主要特點。其次，網絡維度根據不同的傳輸技術以及解決方案主要體現在利用短距對講設備/Tetra（400/800MHz）進行模擬/數字窄帶集群語音技術實現調度、集卡司機以及理貨員的語音通信；利用窄帶模擬/數字傳輸（230/400HMzUHF）技術實現與集卡司機、理貨員、場橋岸橋司機的TOS/文本狀態及指令的數據傳輸；利用寬帶數傳WLAN（2.4/5.8GHz）技術實現與集卡司機、理貨員、場橋岸橋司機、AGV的狀態、指令、CCTV數據流的傳輸。以上三種技術在碼頭應用上都存在各自的缺陷和弊端，短距對講設備傳輸存在無專業的集群功能、易受干擾、Tetra無寬帶數據能力；窄帶模擬/數字數傳存在傳輸簡短、速率低、信道容量低、易受窄帶系統干擾；寬帶數傳WLAN技術存在易受遮擋干擾、信號覆蓋有盲區、MESH組網消耗容量低、無線AP基站密集維護量大。在港口碼頭占地面積廣、存在多張網絡并存現象、終端繁多、業務運營難度大、建設維護成本較高以及業務擴展性差則成為網絡維度的知主要特點。

3 港口無線業務難點分析

無線網絡支撐業務方面。針對TOS調度數據業務承載常用Wi-Fi技術，但Wi-Fi技術在集裝箱密集區覆蓋效果差，易受干擾，盲點多，影響運營效率，尤其是AGV自動化碼頭堆場管理調度需要大量部署AP無線基站補盲，需要借助大量的燈桿及攝像機塔，易產生雷擊，帶來維護極其不便且工作量大。傳統Wi-Fi技術無法給予有效的業務支撐。

安防監控響應方面。針對生產安全監控以及突發事件的應變，單純靠CCTV監控點和語音對講溝通作為應急決策支撐，現場情況無法及時全面的回傳，對突發事件往往導致通信系統的擁堵。

岸橋數據回傳方面。在岸橋無光纖資源或WIFI干擾的場景下，不能有效的將機械設備的運行狀態和裝卸過程納入到監控范圍，岸橋司機缺乏與地面指揮手的第三方監控，易造成操作盲點和失誤，導致事故發生。

4 e-LTE寬帶集群技術分析

港口e-LTE寬帶集群技術是將語音調度、TOS數據作業、RCMS/無線視頻監控多網合一，僅用一張網實現安全可靠、覆蓋良好的專用網絡，其優勢能保障作業流程的高效順暢并能提高安全保障及應急處理能力，其特點體現在安全可靠、降本增效、簡約運維等方面。其次，此技術能通過融合的平臺將短數據（TOS、RCMS、GIS系統）、語音視頻業務（語音集群、語音融合、應急聯動、視頻融合）、專業APP進行靈活組網實現融合互通。然后，此技術可實現端到端的通信，實現碼頭中控、外場站點以及手持終端、車載終端之間互聯互通。最后，碼頭業務的支撐依托e-LTE技術實現信號全覆蓋，利用1.8GHz寬帶技術實現覆蓋和業務能力語音方面覆蓋半徑達2.23km，數據傳輸半徑達1.3km；在集群業務方面可實現呼叫、人工轉接、限時通話等功能。

e-LTE技術在港口惡劣場景下，TOS數據作業信號強度約為119dbm，語音集群信號強度約120dbm，實時視頻信號強度約110dbm，在滿足語音與TOS數據作業的遮擋工作場景，可滿足岸橋視頻1.5km距離的場景覆蓋，可實現碼頭無縫覆蓋的需求。與Wi-Fi技術方案比較，其基站數量比例大致為1比10，信號覆蓋和功能融合得以實現。同時，e-LTE技術可加強高危作業的監管和管理，實現主動預防快速應變的能力，移動視頻的回傳可輔助調度中心或導航船監控出入航道，專業的集群技術和視頻分發技術可迅速的對突發事件做出響應。

5 e-LTE技術在港口的應用

洋山港四期工程存在60輛AGV車輛的高峰作業工況以及復雜的區域作業場景，甚至AGV與VMS之間端到端延時要保證小于50ms的需求，這都將是面臨智能AGV數據傳輸挑戰。傳統Wi-Fi控制技術明顯不能實現大容量AGV的并行運行，干擾下容量降低，延時丟包現象明顯，端到端時延大于300ms且連鎖影響大。洋山港四期利用e-LTE-U技術實現了全業務的承載，利用A網以及B網冗余配置實現信號疊加覆蓋，碼頭前沿交互區的AGV水平運輸業務數據傳輸得到了順利解決，RCMS業務數據傳輸量每天達256Gb，單臺設備每天流量接近3Gb，碼頭4G專網的應用給碼頭帶來的效益和價值表現在通訊可靠，精準決策，降成本，減終端。據統計，青島港利用e-LTE寬帶集群技術打造了空中的高速公路，日均組呼叫時長達40.5小時，日均下行吞吐量達17.3Gb，日均上行吞吐量達66.1Gb，實現散貨、件雜貨的APP電子管理，業務提升60%，降低人員工作量。

6 結束語

洋山港區迎來四期工程開港，作為全球最大單體全自動化碼頭，e-LET無線技術的應用驗證了其可靠性及穩定性。在智慧港口語音、數據傳輸要求程度較高以及通訊技術快速演變的當今，e-LTE技術吸取了傳統WIFI傳輸方案以及數字集群存在的問題和弊端，此技術的優越性可在新建或港口改造項目中進行推廣和應用。