物聯網技術在港口信息化建設中的應用研究

吳振銘 威海青威集裝箱碼頭有限公司

一、物聯網技術理論基礎

（一）物聯網的定義

物聯網是根據移動互聯網和傳統式電信網的信息承載體，它能夠使這些單獨尋址的物理學目標中間完成互聯互通。當今，物聯網通常為無線網絡，其中包含了豐富的信息內容，包含了500-1000 兆個物體[1]。通過物聯網，人們可以通過電子標簽的形式將現實生活當中的真實物體在網絡上進行聯接，并準確地查詢到具體的位置。與此同時，基于物聯網還可以對系統當中的機器、設備以及人員等進行集中化的管理與控制，并對家庭設備以及汽車等進行遙控，達到防止物品被盜的效果。

（二）物聯網技術的概念與特征

物聯網技術指的是根據信息傳感設備、按照約定信息協議，將物體聯入到網絡系統當中，實現物體與物體、物體與人之間的信息互通，在這個基礎上對物體進行智能化的感知、識別、跟蹤與管理的技術。從本質上來說，物聯網技術是基礎信息載體使物理對象互聯互通的網絡技術，目前已經被廣泛地應用到了農業、水利工程、電力工程、化學工業、建筑制造、交通運輸等多個領域當中，并在這個過程中還形成了很多新興產業。

實踐證明，物聯網技術的特征重要包括以下三個。第一是實時性，它指的是物聯網技術可以確保信息的實時獲取和實施傳遞，增強了決策解決的實時性和有效性；第二是大范圍，指的是物聯網技術可以對現實世界之中大區域的信息開展采集、分析和處理，可以為決策處理提供充足的信息和數據支持；第三是自動化，指的是物聯網設計方案的愿景是利用自動化設備來替代人工，對系統內所有設備實行自動化控制，再無必須人工干預的情況下提高運行效率。

（三）無線通信

無線通信指的是在好幾個節點中間不經過導體或是纜線而實現的遠距離通信散播，目前比較常見的無線通信包括收音機、無線電、手機、wifi 等。在人們的日常生活當中，很多固定式和移動式的應用都運用了無線通信的原理，除了各種數碼產品之外，GPS、無線鼠標等也需要將無線通信作為支撐。除此之外，物聯網系統在運行和發揮作用的過程中也會將無線通信作為重要的技術手段。

（四）物聯網協議

物聯網協議能夠被分成傳輸協議和通信協議這兩個一部分，在其中傳輸協議的效果是承擔子網掩碼內部設備中間的組合和通訊，通信協議則是運作在傳統的互聯網技術TCP/IP 協議基本上的設備通訊協議，作用是完成設備中間的數據傳輸和互相通訊。在物聯網系統當中，常用的傳輸協議包含RFID、紅外技術、藍牙技術、GPRS、Wi-Fi、NB-IoT 等這幾種，常用的通信協議則包含REST/ HTTP、CoAP、MQTT、DDS、AMQP、XMPP、JMS 等[2]。

二、港口信息化發展現狀及需求分析

（一）港口信息化現狀及存在的問題

在信息時代當中，港口信息化發展和建設過程當中所面臨的一個最為主要的問題就是信息安全。在這個過程中，物聯網技術做為信息時代的產物，在港口領域應用的時間比較短，安全問題是較為突出的。在信息化建設的過程中，物聯網技術的運用雖然可以提高港口運行的效率和質量，但在這個過程中也出現了信號干擾、病毒入侵及其通訊傳輸不安全等領域的難題。一方面，在網絡感知的過程中，無論是信息的采集還是傳輸都可能會出現安全問題。同時，在核心網絡層的信息傳輸及其物聯網業務流程運作的全過程中也很有可能會產生安全性上的難題。另一方面，在港口信息化發展的過程中還可能會出現網絡入侵、木馬病毒攻擊及其路由器攻擊等難題，這會對互聯網信息造成破壞，與此同時對港口物品信息和數據的完整性和可用性導致不好的危害。

（二）港口信息化業務流程

在物聯網技術的支撐下，港口中這些能夠被鑒別和被控制并能開展信息交換的物質都是會被嵌入一個電子標簽，該標簽可以與貨物一同移動。在供應鏈的各個環節都可以對該標簽開展檢測，標簽上的數據和信息也可以傳遞到數據平臺上。通過這種方式，港口中特殊的物件就會在物聯網系統之中被映射為一個實體線。港口之中的貨品在歷經每一個環節的過程中都是被紀錄和掃描儀。在這樣的情況下，公司就可以根據一個統一的平臺來完成貨物信息的共享，并通過供應鏈延伸的方式與航運企業、物流企業等進行合作，溝通建立港口信息化業務管理的子系統，使信息和數據的交流與傳遞變得更為便利。

（三）港口信息化建設的運營狀況

在港口信息化建設與運行的過程中，企業充分利用了物聯網的優勢，形成了完善的供應鏈體系。港口貨物的吞吐量比較大，同時大多數的港口還支持水陸聯運，是水陸交通的重要樞紐。在這樣的情況下，港口運輸規模也是比較大的。只有投入足夠的資金研發新技術，實現信息化建設，才能提高運輸的效率和運輸的規范性。在運營的過程中，要利用物聯網感知、互聯及其智慧的工藝特點來完成港口機器設備、船貨信息以及物流信息的互聯互通，提高港口智能化運行的效果。

三、港口信息化建設的物聯網設計

（一）港口信息化建設的總體設計方案

根據物聯網技術的特點和港口信息化建設的特征，可以確定信息化建設的總體設計方案。在這個過程中，可以利用不同類型的傳感設備、監控設備及其GPS 定位技術來進行信息的采集工作，同時基于物聯網系統來將陸路運輸、港口作業及其貨運物流武器裝備等信息系統軟件做好融合，從而得到更加健全的港口管理方法信息，這能夠為港口作業管控給予信息層面的適用，與此同時為港口公共貨運物流信息化服務平臺的快速發展和運作給出的數據來源于方式。在這個全過程中，能夠根據差異的港口生產制造企業將其劃定為不一樣的產業園區，每一個產業園區都涵蓋了路運貨運運輸、港口作業等管理體系，在這個基礎上可以更好地進行信息化建設。

（二）物聯網的軟件選擇

在港口信息化建設的過程當中，選擇合適的物聯網軟件是十分有必要的。在這個過程中，能夠選擇AWS IoT Device Management來對系統之中的設備開展管理，它可以通過無線通信的方式來實現遠程管理，為信息化建設提供便利的服務。在該軟件的支持下，港口能夠構建起獨立的Web 應用程序，并通過這種方式對設備的運行情況進行監視，同時可以有效地解決設備在操作上和在安全上的問題[3]。與此同時，還可以與云平臺的設備進行連接，對物聯網發送的設備警報開展審核和監視，并在這個基礎上進行安全修復。

（三）物聯網數據庫

基于物聯網技術的港口信息化平臺數據采集的維度和頻率的都是比較高的，系統當中設備的數量也是比較多的，整體采集的數據量比較大。與此同時，平臺對物聯網數據庫的實時性要求比較高，港口信息化信息的運行需要大量的實時數據。除此之外，系統當中的數據具有靜態化的特征，在產生之后不會再發生變化。因此，在選擇物聯網數據庫的時候要避免傳統的事務型數據庫，而是要選擇支持數據轉化的新型數據庫。在這個過程中，PostgreSQL 可以滿足實際需要，數據查詢的速度也是比較快的。

四、物聯網技術在港口信息化建設中的實現

（一）物聯網平臺

在港口信息化建設的過程中，要構建起完善的物聯網平臺，基于物聯網技術來對港口現場作業、理貨、車輛進出港等進行管理。在這個過程中，要應用RFID 電子車牌替代紙面票據和傳統式入港證，與此同時對雜貨港口生產系統的貨品信息和汽車數據信息實現即時收集，并對生產、庫場以及出入港等進行動態化的管理[4]。在物聯網平臺構建的過程中，除了要運用RFID 技術之外，還要配置紅外感應器、強求定位系統、傳感器等設備，實現運輸工具、物流對象之間的互聯互通，達到信息交換和信息通訊的目的，并對港口物流進行智能化識別、智能化跟蹤定位與管理。

（二）港口信息化系統關鍵功能設計

當前，海港信息化系統的關鍵作用具體表現在智能閘口系統軟件和智能車子作業系統這兩個層面。在智能閘口系統當中，車輛進到閘口的情況下讀寫器能夠獲取RFID 內的數據，并將其傳遞到后臺系統，自動化地生成行車指南，減少人為干預，提高通關效率。在智能車輛作業系統當中，港口全部的運輸車輛和駕駛員都配備了專業的RFID 車卡和駕照，在駕駛車輛的時候，駕駛員會將自己信息與實際操作車子信息開展關系，與此同時系統軟件可以將駕駛員的作業單據和作業場所等數信息傳送到車截終端設備，使駕駛員更好地了解作業信息，不僅可以提高作業調度的效率，與此同時還可以對車輛和駕駛員的工作量開展核算。

（三）物聯網技術與其它模塊

在基于物聯網技術對港口信息化體系結構進行規劃的過程中，形成了陸路客貨運輸體系和港口碼頭作業體系這兩個重要的模塊[5]。其中陸路客貨運輸體系的功能是搜集港口來往車輛的信息，并運用物聯網技術來對車輛的信息進行記錄和識別，為管理部門和貨主的監管和查詢提供便利。在港口碼頭作業體系當中，可以對碼頭最前沿的作業信息進行搜集，同時通過視頻監控、識別傳感等技術來了解前沿的生產情況，達到無盲區監管的效果，使管理人員更好地了解現場生產與管理狀況，提高決策的精準性。

五、結論

總的來說，在港口發展的過程中，信息化建設是一個重要的趨勢，物聯網技術成了重要的技術支持。在這個過程中，管理人員要形成完善的信息化建設方案，要結合港口的特點和需要對物聯網軟件和數據庫進行合理選擇。與此同時，在這個過程中還要關注信息安全的問題，結合實際情況對港口信息化系統進行改進與創新，推動我國智能化港口的發展進程。在未來，在物聯網技術的支持下，港口信息化建設還將向著規范化、精準化以及安全化的方向不斷發展。