基于物聯網的智慧港口建設方案

蘇 超

（江蘇智慧云港科技有限公司，江蘇 連云港 222000）

1 總體解決方案

1.1 需求分析

1.1.1 可支持和適應各類型設備/系統的靈活接入

（1）對于自帶通信能力的設備，例如以太網監控攝像機等，能以高層協議直接聯入平臺。

（2）對于具備終端數字信號輸出但是沒有通信能力的設備，例如各類帶有集中控制器的機械設備、路燈、傳統電表，數字水表等。能夠根據終端通信場景實際情況，定制通信控制模塊與設備集成，形成可接受云端管控的智能設備。

（3）對于需要定位的移動車輛和人員和，綜合考慮通信定位能力、成本、使用便捷性等因素設計合理的定位終端。

1.1.2 相關系統設備能互聯互通實現聯動

港口作為高安全性管理區域，關鍵系統/設備需要在不依賴云端系統情況下，可以按照既定策略實現設備系統聯動。

設備聯動策略可以接受指定權限人員隨時靈活定義干預。并接受云端大數據/智能專家系統長期在線監測學習后形成的決策模型自動控制。所有的新決策模型的生成和指令干預都不需要觸及核心平臺的修改。

1.1.3 跨平臺數據融合

（1）港口有很多在用的平臺系統，以及要對接的外部系統（金融、物流、各類設備的傳統運維系統等），核心運營平臺要能夠在各類平臺間實現跨系統數據融合。

（2）跨平臺數據流動，實現業務邏輯靈活定義，常規工作流程化，降低人為干預影響。

1.1.4 設備、數據流、管理人、業務流程相對獨立，可自由組配

港口范圍內業務模式復雜，未來運營衍生需求多種多樣。核心系統必須具備對接入管理的設備，數據流的有序流動，各職能人員權限規劃，和業務邏輯流程的設計等都可以靈活修改、演變，不需對系統其他部分做代碼級修改。

1.2 整體架構

1.2.1 統一應用平臺

圖1 整體架構

（1）認證鑒權系統。

（2）終端接入系統。

（3）GIS系統。

（4）大數據業務平臺。

（5）開放接口。

（6）第三方應用。

1.2.2 物聯網PaaS平臺

海量鏈接：支持多類型標準API和豐富的終端協議，滿足海量設備的高并發快速接入。

數據存儲：分布式結構、完備的數據接口和多重保障機制實現高效的資源管理和安全的數據存儲。

在線管理：在線的設備監控管理、在線調試、數據統計分析和實時控制功能。

消息分發：通過消息轉發、短彩信推送、信息推送等方式快速通知應用域，建立信息通道。

事件觸發：自定義事件觸發條件，云端實現事件級別數據處理，減輕業務平臺處理壓力。

1.2.3 通信網絡

（1）基礎設施通信。港區內的基礎設施的傳感監控數據的特征都是低速、低頻次通信，因此在通信方式上首選NB-IoT公網無線網絡。其具有廣覆蓋、低功耗、大連接等特點，在部署環境不易供電的場景下（如窨井井蓋），可以采用電池供電，更換電池周期長達5年以上，降低日常維護成本。

（2）移動設備及人員通信。對港區內工作人員和可移動設施的管理，主要體現在定位和識別管理方面。

港區大部分是露天環境，工作人員和集卡車適合采用GPS/北斗衛星定位技術，位置信息上報采用GPRS/NB-IoT公網無線網絡，可以覆蓋到港區以外，對集卡車可以做到全程定位跟蹤。

集裝箱采用RFID標簽管理，港區內各個作業節點的RFID讀卡器，無線方式讀寫集裝箱標簽進行作業管理。

2 主要項目方案

2.1 港區基礎設施管理

2.1.1 消防管理

通過物聯網技術對港區進行消防監測預警管理，如對港區儲存區域（尤其是易燃易爆物品或揮發、散發易燃氣體、蒸汽的場所）實時環境狀況的監測，提前發出消防預警。

2.1.2 油庫、水表、電表管理

（1）基礎管理：通過物聯網技術對碼頭的油庫、水表、電表進行智能監測設置，如油庫安全監測、油庫庫存管理、水電表的智能讀數。

（2）大數據智能分析：基于油、水、電基礎回傳的數據，進行智能大數據分析，提高油水電的有效使用率、降低庫存，進而降低運營成本。

對油庫，水、電、綜合管網的各類表實現遠程數據采集，對管網上的各類閥門實現遠程開關閥操作。

對綜合采集的數據，建立長期在線監測分析平臺，對歷史數據分析建模，分析挖掘各部分相關性，對長期運營提供預測指導，并提出節能優化建議。

對有危險性管網的人工巡檢、維護、維修工作，建立邏輯條件鎖閉機制。管網危險區域內環境指標不合規，系統不允許人員開鎖進入。維修維護人員隨身攜帶信息終端，實時提示所在區域內關鍵環境指標情況，避免意外發生。對維修維護人員實時定位跟蹤，掌握工作情況。

2.2 路燈管理

路燈全部采用LED智能控制。單燈能耗、故障情況可實時上報云端，做能耗分析，并可以根據環境光照情況接受云端照明模式調節控制；此外，港區內路燈是非常理想的綜合信息節點?？梢约烧彰?、生物感應、RFID/WIFI/UWB網關、報警、視頻監控設備；終端網絡方面，可以通過自組網或者網關組網等多種方式。

2.3 窨井蓋、地下管網管理

加裝式成本低，施工方便，但是可靠性差，長期使用維修成本高；內井蓋式成本高、施工復雜，但是長期使用可靠性高，后期維修維護簡單；加裝了監控和智能鎖的窨井蓋、地下管網可以實現全面在線監測，遠程管控開關鎖。

2.3.1 港區工作人員管理

通過對港區員工安全帽植入物聯網芯片，對港區工作人員進行實時定位，如工作時間是否在指定工作區域，緊急情況工作人員的實時調度等。

2.3.2 港區車輛、設備管理

（1）集卡車管理?；A管理：集卡車的車輛調度、車輛軌跡跟蹤、車輛安全性檢測等；大數據智能分析：通過基礎管理大數據，合理安排車輛出入計劃、優化港區規劃。

（2）龍門吊、集裝箱管理。通過物聯網技術實現龍門吊、集裝箱進行安全作業、合理布置。

（3）設備管理和巡檢。無人巡檢系統由傳感器、無線網關、現場/云端服務器、用戶終端組成。

3 結束語

本文是對物聯網在智慧港口建設中一些特征的探討，介紹了本系統的一些自身特點和在進行實際應用上的一般步驟，只有將本系統更好的應用于經濟建設中，才能進一步推動港口行業的革命與創新。