5G+AI 賦能平陸運河建設的思考

陸肖丞

（廣西通信規劃設計咨詢有限公司，廣西 南寧 530007）

0 引 言

平陸運河自2023 年5 月動工建設，是新時代的“國字號”工程和建設西部陸海新通道、加快建設交通強國的標志性工程。平陸運河是連接西江及北部灣的重要航道，成為促進西部陸海新通道交通、物流、商貿、產業深度融合的重要載體，具有重要的戰略地位[1]。

近年來，隨著數字化技術的飛速發展和全球物流的不斷增長，數字航道建設逐漸成為重要的研究領域。數字航道作為連接陸洲與海洋的重要通道，其高效和安全的運營對于國家經濟與安全具有重要意義。然而，在傳統的航道管理模式下，存在通信能力不足、數據處理低效、決策支持不足、服務能力不足等問題，制約數字航道的發展和優化。為解決這些問題，不斷涌現出一系列新技術和新方法。其中，5G 和人工智能（Artificial Intelligence，AI）作為數字化技術的重要代表，正在引起社會的廣泛關注[2]。

本研究聚焦5G+AI 在平陸運河建設中的應用，總結數字航道的應用場景，構建數字航道建設的技術框架，提出相應的解決方案，為平陸運河的發展和改進提供新的思路和方法。

1 平陸運河建設背景

1.1 平陸運河建設的規模

平陸運河項目全長135 km，航道等級為內河I級，可通航5 000 t 級船舶，建設內容包括航道工程、航運樞紐工程、沿線跨河設施工程以及配套工程。項目以發展航運為主，結合供水、灌溉、防洪、改善水生態環境等，估算總投資727.3 億元，其中靜態投資704.6 億元，建設工期54 個月，建成后將縮短西江中上游地區入海航程約560 km。

1.2 平陸運河建設的意義

平陸運河是西部陸海新通道的重要組成部分，其建成有力地促進北部灣經濟區南北欽防一體化發展，助力廣西有效對接粵港澳大灣區發展，推動廣西及西南地區持續深化與東盟及區域全面經濟伙伴關系協定（Regional Comprehensive Economic Partnership，RCEP）國家的經貿合作，加快融入中國—東盟命運共同體建設，進一步發展向海經濟，向海而興、向海圖強。

1.3 平陸運河建設的趨勢

發展數字航運是適應新一輪科技革命和產業變革趨勢，加快交通數字化發展的必然要求。平陸運河建設遵循打造綠色航運、平安航運、高效航運、開放航運的要求，推進陸海空天一體化水上交通運輸安全保障體系建設和全要素水上大交管，著力構建多維感知、高效協同、智能處置、優質服務的現代化以及智能化水上交通動態管控新格局，全面提升水上動態管控、交通組織、現場執法以及航運服務等能力，保障船舶航行的安全性和效率[3]。為此，平陸運河的數字化建設需與基礎設施建設同步規劃設計與部署。

2 5G+AI 技術在平陸運河建設的應用

2.1 5G 技術的基本概述和特性

5G 技術是第五代移動通信技術的簡稱。它與前幾代移動通信技術相比，具有更高的峰值速率、更低的時延以及更大的網絡容量，這些獨特的特性使得5G技術在數字航道建設中有著廣泛的應用前景。首先，5G 技術具有更高的峰值速率，這使得5G 技術在多種場景下能夠提供更快的數據傳輸速度，進而提高數字航道的建設效率。其次，5G 技術具有更低的時延，對于航道狀態進行實時監測和調整的場景中可實現對航道狀態的實時掌控。最后，5G 技術還具有更大的網絡容量，可以滿足數字航道建設中各類設備的大規模連接需求，為數字航道的高效運行提供可靠的通信保障[4]。

2.2 AI 技術的基本概述和特性

AI 技術是一種模擬和模仿人類智能行為與思維的技術。在數字航道建設中，AI 技術具有廣泛的應用。首先，AI 技術可以通過分析和挖掘大量的用戶數據，為數字航道建設提供精準的用戶畫像和需求分析。其次，AI 技術在數字航道中能夠實現智能化的內容生成和推薦，提高內容的質量與效率。再次，通過AI技術的支持，數字平臺能夠根據用戶的歷史行為和偏好，實時推薦最符合用戶需求的內容，提升用戶體驗和參與度。最后，AI 技術還可以應用于數字航道中的客戶服務和運營管理。通過AI 技術，數字平臺可以實現智能客服，24 h 不間斷為用戶提供高效、準確且個性化的服務。

2.3 5G+AI 的融合應用

5G+AI 的融合應用是促進航道設施網與航運服務網、信息網、能源網融合發展的重要依托和推動航道高質量發展的重要引擎，它能夠為數字航道的發展提供創新性的解決方案，在數字航道建設中可以實現許多具體的應用，主要應用場景分為航道信息化、船舶信息化、航運服務信息化3 大類。

在航道信息化應用中，可使許多傳感器和監控設備互相連接并與中央控制系統通信，從而實現對航道運行狀態的實時監測和控制，用于航道巡檢養護、應急監控等工作，實現航道數據向數據資產、生產要素的轉變，構建以數據驅動為導向的航道發展新模式。在船舶信息化應用中，可對船舶、貨物以及設備進行智能監管和管理，提供自動化的流程和精確的數據分析，實現船舶科學配載、智能導航、安全航行。在航運服務信息化應用中，可實現實時的物流監控和管理，提高貨運、物流效率，減少成本，還能提供更精準、更智能、更優質的航道信息服務。

3 平陸運河數字化的實現

3.1 數字航道的技術架構

數字航道的技術架構包括硬件與終端、基礎通信網絡、云與移動邊緣計算（Mobile Edge Computing，MEC）層、管理平臺以及主要應用層等5 個層次。硬件與終端層主要實現統一感知接入和邊緣智能處理；基礎通信網絡層主要構建“空天地”協同一體化泛在通信網；云與MEC 層針對多連接、大流量、可靠性要求高的應用場景提供強大的通信、計算與存儲能力；管理平臺層主要基于一體化云平臺實現數據、能力的開放共享；應用層是面向應用場景的各類應用的終端，且包含應用軟件的整體解決方案。

3.2 平陸運河的數字化建設

在平陸運河數字化建設領域，融合應用5G 和AI兩大前沿技術，以實現創新性的解決方案。重點構建“1+1+1”的體系架構，即1 套平陸運河項目全生命周期管控體系，1 套船岸協同的航道管理及航運服務體系，1套可靠的基礎支撐體系。基于全方位、全覆蓋、全周期、全行業發展的理念，滿足新型基礎設施建設背景下航道規劃、設計、施工、測試、維護、運行調度以及航運服務等方面的智能化建設需求[5]。

3.2.1 平陸運河項目全生命周期管控體系

平陸運河工程全生命周期管控體系包括設計規劃、工程施工、檢驗維護以及運行調度全過程的智能化改進，注重建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）的傳承和多業務系統的協同，充分發揮全流程的數字化優勢，打造通道、船閘融動的智能運營系統，提高水路航行的安全性和效率。

3.2.2 船岸協同的航道管理及航運服務體系

船岸協同的航道管理與航運服務體系包括充分利用海上現場感知、電子航道地圖等資源，與沿海航道運營調度系統對接，圍繞船舶航行和貨物運輸提供更全面且高質量的信息發布、船閘便捷通行、水上航行以及智能駕駛等服務。

其中，港口航運服務又可以根據數字航道技術架構，在硬件與終端、基礎通信網絡、云與MEC 層、管理平臺、主要應用層等5 個層面進行相應的部署和設計。

在硬件與終端層，在平陸運河沿線及關鍵點建設航閘感知網、立體傳輸網、數據中心、船閘指揮中心、交通卡口攝像機、錨地與水上服務區監控攝像機、自動識別系統（Automatic Identification System，AIS）基站、5G 基站、北斗地基增強基站、氣象儀、能見度儀以及流速流向儀等智能設施。通過硬件與終端的部署，實現統一感知接入和邊緣智能處理。

在基礎通信網絡、云與MEC層，以5G專網為抓手，將用戶端口管理下沉到航道沿線的邊緣機房，數據交互無需經過運營商大網，直接傳輸到客戶的內網服務器/數據中心，保障數據不出管控區，實現業務安全隔離。港區端到端交互時延減少，并提供一定的服務質量（Quality of Service，QoS）保障。同時，對于大帶寬、時延敏感的計算工作，依托邊緣MEC 執行，提升總體效率。航道5G 專網架構如圖1 所示。

圖1 航道5G 專網架構

在管理平臺層，以統一的平陸運河管理平臺為入口，面向航道數字化、網絡化、智能化需求，構建內網門戶系統、動態監測系統、維護管理決策系統、維護管理系統等模塊，提供全線維護尺度、水位、助航設施、通視距離等主要通航條件要素的及時高效服務，為分析診斷、決策優化搭建專業的管理平臺，構建平陸運河“智慧大腦”。

在應用層，利用5G+AI 技術賦能數字航道的航道管理、船舶管理、航運服務3 大應用場景，建成智慧引領、富有活力、協同開放的平陸運河航道智能管理運維體系。平陸運河的數字化重點應用如圖2所示。

圖2 平陸運河數字化的重點應用

3.2.3 基礎支撐體系

可靠的基礎支撐體系的關鍵在于建設集約化的基礎支撐設施，如全省統一的電子航道圖平臺、數據平臺、云控平臺，打造可靠高效的通信設施、供電設施、網絡安全設施，為智慧航道系統運行提供有力保障。

4 結 論

基于平陸運河建設的大背景，通過研究5G+AI在數字航道建設中的應用，明確其在提升數字航道效率和安全性方面的潛力。結合5G 的高速、高帶寬、低延遲等通信能力以及AI 的智能化數據處理和決策支持，構建數字航道建設的應用框架，并提出相應的解決方案。研究結果表明，5G+AI 的融合應用可以實現航行路線的優化規劃、船舶運行狀態的監測和管理、危險預警與應對等功能，有效提升了數字航道的安全性和效率。