招商港口智慧管理平臺

劉敏毅

招商局港口(華南)營運中心

1 引言

2014年我國提出建設“絲綢之路經濟帶”和“21世紀海上絲綢之路”兩大國家戰略，港口作為我國連接國內外貨運商貿、物流倉儲以及信息服務等環節的重要載體，是“一帶一路”戰略的關鍵節點，這為我國智慧港口提供了歷史性的發展機遇。當前，隨著經濟增速放緩、產業布局失衡、港口競爭加劇、環保成本增加等因素，全球港口現有發展模式遭遇諸多挑戰，新形勢下推進港口運營模式創新、實現港口轉型升級成為亟待解決的重大戰略問題[1]。

在當前背景下，招商港口利用先進的通信、物聯網技術，將碼頭裝卸設備及設施與智能傳感器、移動終端、智能運維系統(IOMS)、設備管理系統(RCMS)、資產管理系統(EAM)、能源管理系統(EMS)等實行互聯互通，并應用大集成、大數據、人工智能等技術，提供無人值守、3D巡檢、在線監測、實時預警、遠程維保、智能配件、智慧能源、在線數據、統計分析、決策支持、領導界面等功能，實現運行效能、運維成本、安全風險、綠色環保等要素的平衡，打造具有全面感知、智能決策和持續創新功能的“智慧管理平臺”，助力企業數字化轉型，促進港口發展。

2 智慧管理平臺的必要性

2.1 數據無法滿足企業管理需求

集裝箱碼頭機械化及自動化程度較高，實時信息量巨大。靠傳統的管理模式設備實時運行狀態及劣化趨勢極難把控，工程設備數據真實性、時效性、全面性以及據此產生的分析結果正確性難以保證，導致維保不足或過度維保現象經常發生，設備可靠率及維護成本瓶頸無法突破，遠遠滿足不了日益提高的管理需求[2]。

2.2 對設備設施的安全可靠性缺乏有效的監管

隨著碼頭設備設施使用年限增長，其安全風險也與日俱增，行業內大型設備坍塌、碼頭垮塌沉陷的案例時有發生，迫切需要引入科學有效的管理方法和手段。隨著一系列行業法規，如大型起重機安裝監控管理系統規定、污水處理站排放(港作內燃機械尾氣排放)實行在線監測管理規定等相繼頒布，政府執法力度與日俱增，對生產廠設備的監管提出了更高的要求。

2.3 各業務環節信息化系統分散、孤立

華南營運中心致力于建設世界級強港，現階段正深入推進深西港口一體化管理。一體化管理首要的是制度、流程一體化，需要有強大的數字化及智慧化公共管理平臺作支撐。而目前業內相關的工程管理軟件普遍存在應用范圍狹窄、數據無法共享、關聯性差、數據采集自動化程度低、時效性差、分析功能低下等缺陷，迫切需要開發一套高度集成的數字化及智慧化工程管理平臺，同時可以迅速推廣到招商港口首個大灣區智慧港及“一帶一路”沿線港口建設[3]。

3 智慧管理平臺設計

3.1 智慧管理平臺設計目的

(1)對遠端信息的有效掌控，依靠前端的傳感設備及通訊技術，動態實時采集生產運營相關(如能源監控、設備管理)的信息，再將信息傳送到后臺進行信息處理，并及時反饋。

(2)信息資源的高度共享，通過智慧管理平臺進行信息資源整合，有效集成信息數據，實現港口管理數據互聯化。

(3)提高港口管理決策水平，建立感知靈敏、信息流暢、智能決策的管理平臺，將與港口生產作業相關的一切活動都集中在該平臺中，實現對港口人員、設備和基礎設施的實時管理，達到港口運營的“智慧”狀態。

3.2 智慧管理平臺架構設計

3.2.1 平臺架構設計

智慧管理平臺利用運行成熟的組態功能，對工業以太網、互聯網、分布式的支持，對批次管理和追溯體系的支持，保證平臺的靈活、可擴展、可重用、可維護等特性。智慧管理平臺的架構由5層組成，分別是：用戶層、應用層、數據存儲層、數據采集層、感知層(見圖1)。

圖1 智慧管控平臺設計架構

感知層：通過PLC、RFID、GIS、智能設備等各種感知設備對港口全方位信息進行采集。

數據采集層：通過互聯網、移動通信網等各種網絡將感知終端采集到的數據傳輸到相應的服務器。

數據存儲層：建立云數據中心，將感知端采集到的各種類型的數據進行處理整合，為大數據挖掘和智能應用提供數據資源。

應用層：依托云數據中心龐大的數據資源，使用大數據技術對海量數據進行挖掘，根據港口業務需求開發相應的智能應用系統，為港口管理提供決策支撐。

用戶層：提供固定或移動終端展示方式，包括PC端、便攜式電腦、監控大屏等方式。

3.2.2 網絡架構設計

智慧管理平臺使用的硬件主要包括路由器、防火墻、WEB服務器、轉碼服務器、流媒體服務器、數據庫服務器、存儲設備等，網絡拓撲架構見圖2。

圖2 網絡架構圖

3.3 智慧管理平臺關鍵技術

(1)面向對象分析的設計方法。面向對象的方法是當今大型軟件系統開發使用的主要設計、分析、實現方法，可以很好地掌握系統的本質，保證系統的相對穩定性，提高開發的效率和質量。

(2)多層結構設計理念。在系統設計中采用多層結構，加強安全性、提高效率、易于維護，具有高可用性、可伸縮性，具有極強的開放性。

(3)采用符合智慧港口特征的主流技術。智慧管理平臺采用當前符合智慧港口特征的主流技術，如物聯網技術、云計算、大數據、互聯網、條碼技術/二維碼、圖像智能識別、聯動技術、GIS技術等，實現涵蓋港區內生產過程的人、機、料的狀態信息、操作狀態、運行狀態、計量檢測等感知數據的獲取、處理、存儲及應用，并通過圖表化形式實現呈現生產現場的生產進度、目標完成狀況和生產過程中的人員及設備配合狀況，使整個生產現場完全透明化、可視化，實現港口高效可靠、節能環保、安全運行的目的。

4 智慧管理平臺功能

智慧管理平臺建設包含智能運維系統(IOMS)、能源管理系統(EMS)、設備管理系統(RCMS)、資產管理系統(EAM)等4個子系統以及統一登錄入口。主要功能包括：

(1)用戶單點登錄，用戶只需要1次登錄就可進入各個系統，方便用戶使用及統一管理。

(2)通過網絡通訊運行監控模塊，可實現對于全港區設備及堆場(基站)所有網絡終端設備運行狀態、網絡結構的監控及故障診斷判斷功能。

(3)網絡拓撲視圖管理畫面，可通過選擇跳轉切換顯示整個網絡狀態或單個設備的網絡狀態。

(4)直觀顯示整個網絡鏈路運行狀態。

(5)整個碼頭岸橋使用率、場橋使用率、流機使用率顯示。

(6)電站能源監測顯示。

(7)對網絡流量異常情況進行監控并報警顯示。

4.1 智能運維系統(IOMS)

智能運維系統采用面向對象的分析設計方法，多層結構的理念，應用移動技術和二維碼技術，實現智能巡檢分析、設備信息管理、參數管理、巡檢表管理、巡檢任務GIS輔助、巡檢任務執行、智能分析、智能告警、短信/IVR接口、備品備件管理、庫存管理、調配管理、檔案管理、統計分析及KPI等功能，實現設備的全面運維管理，降低設備故障率，保持設備穩定性，實現設備效益的全面提升。

4.2 能源管理系統(EMS)

EMS系統包括電站無人值守、變電站監控、污水站監控、消防泵站監控、岸電監控、視頻監控、能源數據采集、能源消耗可視化、運行實時監測、能源計劃管理、能源分析預測、智能警告、優化節能方案等，實現對電站、污水站、消防泵站、岸電等的自動監測，進而完成能源的優化調度和管理，實現安全、優良供能、提高工作效率、降低能耗，從而使管理者對能源成本比重和發展趨勢有準確的掌握，制定有效的節能策略。

4.3 設備管理系統(RCMS)

RCMS系統將大型起重機設備的監視與管理功能結合，突破傳統的監視或管理軟件的應用局限，全面實現各個大型設備作業現場與控制中心間，各項數據信息的實時交互和動態管理，實現設備的監視與管理一體化的功能。主要功能包括實時狀態監視、故障收集、故障診斷與分析、故障跟蹤、業務統計、保養維護，協助企業實現設備高效使用預防保養和信息化管理。

4.4 資產管理系統(EAM)

資產管理系統(EAM)通過信息化手段，采用先進技術，集“數據采集、故障診斷、業務處理、智能分析、輔助決策、優化管理”于一體，以資產全壽命周期為主線，圍繞資產“管、用、養、修”環節進行科學管理。通過搭建感知網絡、提供數據通道，消除信息孤島及利用可視化智慧視角等手段，依托物聯網、云計算、大數據、人工智能，讓信息從管理者的決策環境、港口管理的綜合指標來精確表述，將港口的管理決策提升到一個新高度，最大化地保障戰略規劃和運營管控能力、數據認知與分析服務能力、業務流程優化與協同能力和技術創新應用與實踐能力。

5 結語

以智慧管理平臺建設實現創新與突破，是推進港口企業轉型升級的重要抓手，也是提升港口行業綜合實力的重要標志，將對港口企業的長遠可持續發展帶來持續深遠的影響。港口向智慧化發展是必然趨勢，智慧管理平臺不僅僅是新技術的創新應用，更是生產關系的深刻變化，勢必帶來管理、組織、生產等方方面面的變化。我們要抓緊“21世紀海上絲綢之路”建設機遇，不斷鼓勵技術創新、管理創新，提高港口智能化水平。