智慧港口的構成與建設內容探討

□ 蔡銀怡,蔡文學,鄭冀川

(華南理工大學 經濟與貿易學院，廣東 廣州 510000)

1 引言

港口作為城市連接與對外貿易的重要通道，面對來自船舶巨型化、供應鏈一體化、港口安全與環保等方面的挑戰，轉型升級勢在必行。智慧物流是我國物流業未來發展的重要戰略與方向，港口是物流環節中的重要節點，智慧港口作為現代信息技術與第四代港口創新集成應用的結果，則是港口轉型升級，提質增效的必由之路。

2017年1月，交通運輸部正式啟動“智慧港口示范工程”，標志著國內智慧港口建設進入實質性階段。在國家發展戰略和技術發展的雙重機遇下，研究智慧港口發展的技術驅動內涵，探討智慧港口的建設內容，為港口的智慧化轉型升級提供參考，具有重要現實意義。

2 智慧港口關鍵技術驅動分析

2.1 物聯網技術與港口感知

智慧港口的一個最基本特征是對港口狀態的全方位感知，而實現這一功能的支撐技術就是物聯網。物聯網借助RFID技術、網絡技術等實現對物的智能識別、定位、追蹤、監控和管理[1]，是實現智慧港口不可或缺的手段之一。在港口作業中，各個作業環節是緊密相連的，港口作業貨物種類多、作業量大，迅速、準確地識別各環節的作業對象、作業狀況以及貨物狀態非常重要。通過物聯網技術感知和采集的貨物信息、作業信息、環境信息等，經過初步篩選處理所形成的數據將作為智慧決策的基礎數據[2]。利用物聯網技術采集港口各個作業環節、設施設備和貨物信息，是實現港口業務數字化的基礎手段，也是實現港口智慧化的前提。

2.2 移動互聯網與港口互聯

移動互聯網是一種通過智能移動終端，采用移動無線通信方式，獲取業務和服務的新業態，包含終端、軟件和應用三個層面。利用移動終端，可以對港口業務和服務的相關信息做出即時響應，使港口業務的參與各方能夠隨時隨地實時跟蹤業務、貨物狀態，獲取相關服務信息、接受指令并進行互動以及實現移動電子商務。移動互聯網技術在港口的應用主要有兩個方面：協助現場作業和提供敏捷服務。港口現場作業人員通過移動終端，實時采集作業現場的環境、貨物、運輸工具等信息并反饋作業結果，提高了信息溝通水平和協同作業效率；另一方面，通過移動智能終端上的信息平臺，港口客戶可以便捷地獲取港口業務相關信息和辦理相關業務，如物流狀態跟蹤、業務預約辦理、結算支付等。

2.3 自動化與港口作業

基于物聯網對港口運作信息的感知，利用計算機智能系統，運用自動化技術實現自動化、智能化操作，促使港口運作更加智能和安全，實現“無人化”。包括無人值守閘口、智能堆場、自動導引車水平運輸(AGV)和自主裝卸等自動化作業[3]。自動化作業是實現港口運作智慧化的硬件基礎。

2.4 云計算與港口數據

云計算是一種基于互聯網的應用與服務方式，通過這種方式，共享的軟硬件資源和信息，按需供給不同的計算機和設備，擁有強大的存儲和計算能力。云計算具有通用性、虛擬性、可靠性、擴展性、資源共享等特點。對于通過物聯網采集的海量港口數據，云計算不僅能夠提供有效的海量存儲空間，而且可以提供具有極強彈性的數據處理能力。云計算是智慧港口的基礎性數字設施。

2.5 大數據技術與港口運營

大數據技術是智慧港口的核心技術，為智慧港口的運營提供重要支撐，也是實現智慧決策的根本所在。利用大數據技術，對港口的生產數據等結構化數據和視頻監控、傳感器等產生的非結構化數據進行分析處理和挖掘，發現其中所隱藏的規律和知識，提高業務預測的準確性、針對性，提供更貼近客戶需求的個性化物流服務，以及實現港口運營的智能化[4]。

2.6 人工智能技術與港口服務

人工智能技術應用于港口的生產計劃與調度過程中，可實現碼頭泊位智能調度、堆場智能策劃、設備智能調度等，降低港口運作成本和提升港口的生產運作效率。人工智能技術應用于港口服務上，可以實現智能客服、智能搜索、智能推薦與設計等，提升客戶服務體驗和服務效率。

2.7 區塊鏈技術與港口協作

區塊鏈技術具有去中心化、不可篡改、可追溯、隱私保護等特點[5]。區塊鏈技術在智慧港口中的應用，可以促進港口生態系統的協作，實現港口服務供應鏈的信息共享與可追溯性，提升港口服務供應鏈的效率與安全性。

3 智慧港口的功能與構成

3.1 智慧港口的功能

智慧港口的功能結構分為三個層次，底層是感知層，中間是互聯層，最上層是決策/應用層，即全面感知、廣泛互聯和智慧決策。全面感知是智慧港口最根本的功能特征，主要體現在根據港口作業流程需要，利用物聯網、傳感設備與技術以及北斗衛星定位技術等，自動感知和采集港口各個生產作業環節及作業對象的位置信息、狀態信息等，實現數據的集成管理與傳輸，并作為最終實現智慧決策分析的基礎數據。互聯層面上，港口將感知功能層所采集到的相關信息通過港口數據中心和公共信息平臺與政府部門、供應鏈上相關企業進行數據交換和信息共享，為最上層的智慧決策分析提供大量的數據源和應用支持。最上層是決策/應用層，在相關信息和數據被采集和初步處理的基礎上，明確目標和約束條件，人工智能、大數據技術等對生產調度、復雜計劃和應急事件等快速做出有效、優化的決策并下達管理和操作指令，同時創新港口業態和港口信息服務應用，實現港口運作生產和服務供應鏈的最優化決策。如圖1所示。

圖1 智慧港口功能層次圖

3.2 智慧港口的構成

基于港口代際發展理論[6]和新一代港口智慧化技術發展，結合港口發展的需求，從港口服務、理論和技術創新三個維度分析，智慧港口的構成應包含基礎設施設備、運營與管理、物流服務、創新服務、互聯互通和港口可持續發展六個方面的自動化、數字化與智能化。

①基礎設施與設備。

港口基礎設施設備作為港口生產運營的基礎，其建設水平也是智慧港口的根基。港口基礎設施設備的“智慧”主要體現在碼頭作業自動化、對基礎設施設備的全面感知以及港口的數字化水平。

②運營與管理。

港口運營與管理是港口物流運作最核心的內容之一。港口運營管理是指港口運營過程中的計劃、組織、實施和控制，是與港口生產和服務創造密切相關的各項管理工作的總稱。運營與管理的智能化是指港口企業通過大數據、人工智能等技術手段提高港口運作管理和經營決策的科學化水平。

③物流服務。

隨著經濟全球化和港口競爭激烈化，港口功能也隨之轉變和延伸。物流服務是指港口作為全球供應鏈的核心節點，并以此形成一個服務平臺，不僅為客戶提供傳統的裝卸、搬運、業務，還聯合港口上下游的物流企業提供集成、一體化的綜合物流服務。能及時、有效地為過港貨物提供柔性的、敏捷的集疏港服務和安全、專業、高效的貨物流通服務將體現一個港口的“智慧”。

④創新服務。

傳統的港口服務以裝卸、運輸等物流服務為主，但隨著港口業務日益增長，現代化港口不單只是提供裝卸運輸服務，衍生出了很多新業態、新模式，以支持港口提供更好的運作和服務。創新服務作為智慧港口建設的一部分，包含新業態、新模式發展和技術創新。

⑤互聯互通。

信息流作為供應鏈集成的三流之一，對于港口供應鏈的運作與服務是至關重要的，互聯互通建設在智慧港口中具有基礎性和支撐性作用。一方面是港口服務供應鏈上合作方之間的互聯互通，指以港口為供應鏈核心節點，實現港口與港航行政部門、港口與港口、港口與船運公司、港口與相關物流企業、港口與貨代、貨主等之間的信息聯通和基于信息流的協同運作。另一方面是面向客戶提供實時、有效的公共信息服務和數據服務，為客戶提供有價值的解決方案。

⑥港口可持續發展。

可持續發展是智慧港口的目標之一，也是港口持續保持競爭力的必然要求，港口可持續發展必然伴隨著綠色港口的建設，節能技術、新能源技術、能源監測系統等綠色技術都為智慧港口的可持續發展提供了重要支撐。同時，人才培養是促進港口可持續發展的關鍵，優秀的人才資源能夠持續不斷地提升港口企業創新能力。

4 智慧港口建設內容

4.1 加快基礎設施設備自動化建設

積極開展自動化碼頭建設或實施自動化碼頭改造，推動碼頭關鍵裝備現代化、自動化升級改造。推進和完善港口智能生產運作系統建設，推動港口基礎設施設備智能感知和數據采集系統建設，提升港口的全面感知與監控水平。加快升級港口通信設施和上云，進一步提高港口數據傳輸、存儲和處理能力。重點推進數字化技術應用，實現港口管理與業務的全面覆蓋。

4.2 推進運營與管理智能化建設

整合港口調度指揮中心系統、碼頭生產系統、堆場管理系統、設施設備管理系統以及安防管理系統，建立一體化平臺，銜接內河支線港的作業，實現港口生產作業協同與智慧管理，運用運籌學與優化算法，實現智能生產調度，同時積極推進大數據、人工智能技術在港口運營生產、港口管理決策上的應用，綜合提升港口運營管理的智慧化水平。

4.3 積極參與數字物流體系建設

一方面，推動港口集疏運體系的建設與完善，拓展無水港和支線港，發展多式聯運，創新港口物流服務模式；另一方面，積極參與數字物流體系建設，應用數字化技術拓展港口的服務功能，提供一站式物流服務解決方案。

4.4 優化信息服務建設

推動“單一窗口”建設，提升“大通關”效率；推動“互聯網+”以及云計算、大數據、區塊鏈等數字化技術與港口服務的深度融合應用，建設智慧、多元、泛在、安全的港航物流信息服務平臺。推動與港口聯盟企業、港航物流企業的互聯互通升級，完善港航數據應用標準體系，搭建數據服務共享平臺，充分整合、共享港航數據資源。打造綜合物流線上服務平臺，完善駁運服務、拖車服務、多式聯運服務等功能。基于大數據和人工智能技術，通過線上服務平臺提供個性化、便捷化智能數據服務，打造統一開放的數據應用生態。

4.5 加快技術創新、服務創新

積極推動技術+管理、技術+服務創新。加強碼頭工藝創新、技術應用創新以及功能創新。創新港口供應鏈服務，發展供應鏈金融、跨境電商、航運服務等，創新港口發展新模式、新業態。

4.6 建設可持續發展港口

推進節能技術、新能源技術應用，深化推廣使用清潔能源，改造港口裝備，建立能源監測系統，優化能源使用效率，降低生產能耗。建設岸電設施與岸電系統。使用節能燈具，應用智能照明系統。實施港口生活垃圾處理和污水處理后排放或回用。同時，積極探索產—學—研合作模式，提升港口的持續創新能力，促進港口可持續發展。