港口信息化建設與發展研究

郭溪

摘? ?要：港口是重要的交通運輸樞紐，在推進貿易流通和地區發展等方面具有重要作用。港口的信息化建設與發展可以解決港口作業環境惡劣、勞動力短缺等問題，有效提高工作效率，降低運營成本，是港口發展的必然趨勢。基于此，分析我國港口信息化的建設現狀，探討港口信息化建設面臨的問題與挑戰，提出港口信息化發展的建議，以期助力港口的數字化、智慧化轉型升級。

關鍵詞：港口；信息化建設；問題；發展建議

中圖分類號：F49? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? 文章編號：1673-291X（2023）07-0072-03

港口是一個城市的綜合交通運輸樞紐，也是經濟社會發展的戰略資源和重要支撐。交通運輸部發布的《2020年年交通運輸行業發展統計公報》顯示，截至2020年年末，全國港口完成旅客吞吐量4 418.8萬人，其中內河港口完成74.6萬人，沿海港口完成4 344.2萬人。全國港口完成貨物吞吐量145.50億噸，比上年增長4.3%。其中，內河港口完成50.70億噸，增長6.4%；沿海港口完成94.80億噸，增長3.2%。完成集裝箱鐵水聯運量687萬TEU，增長29.6%。目前我國已建成世界級港口群，港口規模穩居世界第一。航運競爭力、科技創新水平、國際影響力等方面均已位居世界前列。2020年，全球港口貨物吞吐量和集裝箱吞吐量排名前10名的港口中，中國港口分別占8席、7席。在新冠肺炎疫情期間，我國主要港口始終保持正常、高效運轉，遠洋貨輪晝夜穿梭，全力保障了全球產業鏈供應鏈穩定。

一、港口信息化建設現狀

港口運營面臨工作環境惡劣、人工成本高、勞動力短缺等難題，降本增效進行港口信息化建設成為港口運營者共同的追求。同時隨著5G、人工智能、大數據等新一代信息技術的不斷發展與廣泛應用，越來越多的港口采用數字技術，提高港口的信息化、智慧化水平，以此提高港口的生產效率和效益，并確保競爭優勢。

（一）自動化碼頭初顯規模

我國自2012年開始探索建設自動化碼頭，經過多年的研究、試驗、試運營，目前已在多地港口實現全自動化運營。

廈門港口采用我國自主研發的遠海全自動化碼頭系統，其技術在全球港口中處于領先地位。自2016年3月正式運營以來，實現穩定安全運行，其工作效率和經濟效益得到極大的提升。

青島港建設完成全自動化集裝箱碼頭，通過運用全球領先的智能生產控制系統，實現了生產流程化、現場無人化、操作自動化、決策智能化。橋吊單機作業效率最高超過47.6自然箱/小時，連續六次刷新了橋吊單機效率世界紀錄。

天津港傳統集裝箱碼頭全流程自動化升級改造也已經取得重要進展。該碼頭集成多種技術，實現了無人自動化集裝箱場橋、無人駕駛電動集裝箱卡車、無人智能解鎖站和無人集裝箱岸橋規模化成組應用，目前已啟動聯調聯試。

目前全球規模最大、自動化程度最高的是上海洋山港四期自動化碼頭。其采用了技術最先進的設備和系統，并使用自動化引導運輸車運輸集裝箱，可實現特定場景下集卡的L4級自動駕駛、厘米級定位、精確停車以及東海大橋隊列行駛，提升通行效率。

（二）5G應用加速落地推廣

隨著5G的大規模商用，5G在港口信息化的應用得到加速推廣。以往港口的通信網絡以4G、光纖和Wi-Fi為主，存在建設困難、運維成本高、穩定性差等問題，無法解決港口的核心痛點。5G具有高帶寬、低時延、廣連接等特性，能夠滿足港口信息化、智能化需求，助力港口數字化、智慧化轉型升級。

1.龍門吊遠程控制。龍門吊司機是一種特殊工種，需要在30米高的司機室操作，不僅存在明顯的安全隱患，而且工作效率較低。經過信息化改造之后，司機只需要在中控室，通過前端傳回的多路實時視頻進行相應操作，即可完成龍門吊精準移動、抓舉等動作。龍門吊實現遠程控制后，可大幅降低人力成本，同時改善工作環境，提升作業安全性。龍門吊的遠程控制需要回傳多路視頻的高清圖像，對網絡帶寬要求較高，同時對通信網絡的時延要求在毫秒級以內。隨著5G的大范圍商用，其大帶寬、低時延的特性可滿足龍門吊遠程控制場景中對通信網絡的需求，這將有利于降低龍門吊遠程控制改造成本和改造門檻。

2.橋吊遠程控制。橋吊高度一般約60—70米，其信息化改造與龍門吊相似，主要分為遠程控制和監控兩類。不同的是，單個橋吊同時回傳的監控數量以及因此產生的網絡帶寬需求是龍門吊的數倍，同時橋吊在港口的部署更加密集。除此之外，橋吊的垂直、水平移動速度都高于龍門吊，需要更低的網絡時延來實現遠程控制。因此，要實現橋吊的信息化改造，對通信網絡的覆蓋、帶寬、時延提出了更高的要求。

3.智能理貨。基于5G的智能理貨可代替傳統的人工，實現自動的理清箱數、核準箱號、檢驗殘損、封裝等工作，并依據理貨結果，辦理交接、簽證手續。高清圖像結合基于AI的機器視覺，可以對破損箱號實現95%以上的識別率。基于5G專網回傳的智能理貨實時高清視頻，可以通過智能理貨系統實現實時作業數據交互共享，滿足海關24小時便捷通關監管要求，有效減少現場人機交叉作業帶來的安全隱患[1]。

4.智慧閘口。智慧閘口系統通過與TOS等系統的對接，實現對集裝箱貨車通道的自動化管理，通過對集卡車進行箱號識別、車牌識別、重量采集、箱體驗殘、自動放行控制等工作，完成閘口數據的快速驗證，大幅提高通閘效率，減少運輸車輛作業時長，提升口岸通關效率，同時實現無人值守，降低運營成本。

5.IGV集卡控制與無人駕駛。IGV（Intelligent Guided Vehicle），智慧型導引運輸車，與傳統的AGV相比，不僅讓搬運車自動駕駛，還要讓車輛能夠像人一樣完成搬運工作。無人駕駛融合了5G、V2X、人工智能等先進技術，賦能港口運輸車輛，實現自動駕駛、厘米級定位、精準停車、與自動化港機設備的交互以及隊列行駛等。同時，IGV集卡也具備遠程控制能力，操作人員可通過攝像頭實時查看路況和運行狀況，若自動駕駛集卡出現故障，可在線進行故障判斷，并遠程操作IGV集卡退出故障路段[2]。

6.視頻監控與AI識別。視頻監控在港口的主要應用場景：吊車攝像頭對集裝箱編碼的智能識別，按照晝夜生產方案進行動態跟蹤和信息傳輸[3]；安全防護：對司機工作狀態、肢體語言或面部表情進行智能分析，對疲勞駕駛、瞌睡等危險狀況發出預警；運營管理：人臉識別、車輛識別、貨物識別管理；智能巡檢：利用機器人、無人機等無人設施進行快速智能巡檢。

5G網絡具備大帶寬、低時延、廣連接的能力，可有效支持多路高清視頻和前端物聯感知設施信息的回傳，同時結合邊緣計算和人工智能，可幫助港口設備和生產系統同步協調，提高港口的工作效率和智慧化水平。

（三）追求綠色運營管理理念

隨著港口業務應用系統數量的不斷增加，以及港口數據規模的不斷擴大，港口信息化發展運營過程中需要統籌協調的各項資源越來越多。目前已有很多企業認識到綠色運營管理理念的重要性。這是一種堅持數字化、智慧化、綠色可持續的發展理念，通過應用人工智能、物聯網、大數據、云計算等新一代信息技術，對數據、終端、系統等各項資源進行深入整合。這不僅可以提升信息化資源的挖掘、利用效率，促進資源的合理配置，同時很大程度上降低了港口在信息化建設過程中需要支出的費用，這對港口信息化的持續發展和運營具有重要意義。

同時，隨著我國港口信息化建設程度的不斷加深，越來越多的港口企業認識到港口轉型升級的必要性，港口信息化建設日益得到重視，在生產設備和信息通信網絡等方面的資金投入力度不斷加大，使得硬件設備的更新換代和軟件系統的升級改造得到足夠的資金保障。除此之外，港口從業人員的技術水平、專業資質以及操作能力不斷提高，為我國港口信息化的快速發展奠定了堅實的人力資源基礎。

二、港口信息化建設面臨的問題與挑戰

（一）港口信息基礎設施相對薄弱

從我國港口的發展現狀來看，主要是缺少雄厚的信息基礎設施和專業化設備。信息基礎設施是港口信息化發展的數字底座和重要支撐，薄弱的信息基礎設施服務能級無法支撐信息化應用和業務系統的運作。雖然上海、青島、深圳等國內先進港口的綜合水平在國內已經處于“領頭羊”地位，但相對于鹿特丹港口、新加坡港口等世界先進水平的港口，在信息基礎設施方面仍然存在一定差距。

（二）信息化應用和協同不足

港口產業鏈的信息化應用和協同不足。港口行業是由多方業務主體共同參與的龐大產業，要實現整個產業鏈的信息化應用和協同，需要在各方主體之間實現業務的鏈式數字化協同。但是，目前業務鏈上下游復雜的角色業務協同之間數字化水平較低，數據共享困難，溝通成本較高，在不同業務環節之間仍存在信息孤島，對內部協同造成一定困難。

（三）存在重設備、輕信息化應用現象

港口作業需要龍門吊、起重機、牽引機、集卡車等重型設備，傳統的自動化碼頭改造升級只關注于大型設備的升級換代，但是，設備自動控制系統與業務管理系統之間缺乏深度融合，造成各系統的發展水平參差不一。先進的硬件設備、滯后的管理體系與管理信息系統之間無法有效融合，嚴重制約了智慧港口的整體建設，效率和效益無法有效達成。

三、港口信息化發展建議

（一）加強基礎設施建設

港口通常占地面積比較大，并分為陸域與水域，又有眾多企業與部門參與其中，需要進行穩定可靠的信息溝通與數據交換，因此首先需要加強基礎設施建設，為港口實現信息化提供基礎支撐。

大力推進5G、衛星通信、北斗等新型基礎設施建設，持續提升港口的信息基礎設施綜合服務能力。推廣使用云服務架構，同時將邊緣計算與5G網絡相結合，提升港口作業現場的智慧化、自動化程度。

打造港口統一數據中心，匯聚多個系統的原始數據，通過標準化、清洗和脫敏，在數據倉庫形成標準化數據。并結合業務需求，將數據打上標簽、建立業務模型，在數據集市中應用于主體分析和數據挖掘。

數字化管理平臺建設方面，以數字化、可視化、智能化理念為目標，構建港口數字孿生平臺，通過直觀、動態的形式展現港口各類建筑及設備的空間分布、運行狀況以及統計數據，實現對港口從宏觀到微觀的全方位展示和管理。

（二）盤活港口大數據

港口及上下游時刻在制造海量數據，要實現港口信息化、無人化運作，需要做好數據的采集、傳輸、處理以及應用。充分運用大數據、云計算等信息技術完成港口產業鏈中各類數據的整理工作，構建港口數據體系，充分發揮港口積聚數據要素的作用，為實現港口的信息化建設發展提供高品質的信息、金融等增值服務。

通過盤活港口大數據，進一步整合一系列獨立分散的信息系統，打破數據孤島，真正實現大數據的挖掘和分享，引導企業由生產型向服務型轉變，全面提升港口的服務水平和工作效率，建設真正意義上的“智慧港口”[4]。

（三）加強生態合作

圍繞港口信息化產業鏈，加強港口生態建設，聚集產業鏈合作伙伴，推動商業模式創新和跨平臺合作。港口企業擁有豐富的客戶資源、行業核心數據等；IT廠商、互聯網企業、云服務商具備信息化建設經驗；運營商的優勢在于云網資源；高校院校具備基礎研究和支撐技術研發力量。除此之外，港口參與方還包括相關協會聯盟、咨詢服務機構等單位和組織。各類企業可以共同參與港口信息化的建設與運營，倡導共同發展，促進互利共贏[5]。

通過擴大港口行業生態圈，不斷擴大合作的內容和范圍，合作的機制與形式也將更加多樣化，互聯互通將得到進一步落實，這對提升港口的綜合功能具有經濟意義和戰略價值。

總之，港口是重要的交通運輸樞紐，在推動我國經濟發展、促進國際貿易流通中起著重要作用，通過信息化建設可以大幅度提高港口的工作效率。未來，港口將繼續朝著港口調度智能化、設備操作自動化、信息數據可視化發展，實現真正意義上的智慧港口。

參考文獻：

[1]? ?方琰崴.5G智慧港口行業應用解決方案[J].郵電設計技術，2020，（7）：12-16.

[2]? ?汪沛，尹鵬，段永偉.5G通信技術在智慧港口中的創新應用[J].港口科技，2020，15-20.

[3]? ?龍丹.物聯網技術在港口信息化建設中的應用研究[J].物流工程與管理，2019，41（5）：84-86.

[4]? ?吳新田.港口信息化發展及建設策略研究[J].船舶物資與市場，2020，（7）：71-72.

[5]? ?張芷凡.南海港口區域合作機制的構建與完善——以“海洋命運共同體”為視角[J].海南大學學報：人文社會科學版，2020，38（4）：28-36.

[責任編輯? ?劉? ?瑤]