港口基礎(chǔ)設(shè)施智慧賦能與全周期技術(shù)服務(wù)體系構(gòu)建

紀 華，梅 凱，曹勝敏

（中交第一航務(wù)工程勘察設(shè)計院有限公司，天津 300220）

引言

近年來，以物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等為代表的新一代網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)飛速發(fā)展，給各行各業(yè)帶來了信息化、智能化發(fā)展新動力，也為各領(lǐng)域數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級提供了有力支撐，港口等交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)領(lǐng)域也不例外。

習近平總書記在中央財經(jīng)委員會第十一次會議上，就全面加強基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)作出新部署，對基礎(chǔ)設(shè)施管理體系化建設(shè)提出更高要求，為構(gòu)建現(xiàn)代化基礎(chǔ)設(shè)施體系指明了方向。近年來，國家相繼出臺了一系列政策文件，從2018 年的“百年品質(zhì)工程”，到2019 年的“交通強國規(guī)劃綱要”[2]，從2020年的“建設(shè)世界一流港口的指導(dǎo)意見”[3]，到2021 年的“十四五現(xiàn)代綜合交通運輸體系發(fā)展規(guī)劃”[4]，都在指導(dǎo)推動交通基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字轉(zhuǎn)型、智能升級，這其中就包含交通基礎(chǔ)設(shè)施長期性能科學觀測，建設(shè)智能先進、安全可靠的交通運輸領(lǐng)域新型基礎(chǔ)設(shè)施。

1 課題背景

自2019 年開始，黑天鵝、灰犀牛事件屢有發(fā)生，中美貿(mào)易摩擦、卡脖子技術(shù)制裁，新冠肺炎疫情等，這幾年極不平凡。但是市場的需求并不以人的意志為轉(zhuǎn)移，包括國內(nèi)國際雙循環(huán)發(fā)展思路，都是客觀的市場需求。根據(jù)交通部2022 年交通運輸行業(yè)發(fā)展統(tǒng)計公報數(shù)據(jù)顯示，2017 年至2022 年間，交通固定資產(chǎn)投資都是逐年提高的（如圖1 所示）[1]。2022 年全年完成交通固定資產(chǎn)投資38 545億元，比上年增長6.4 %，全年完成水路固定資產(chǎn)投資1 679 億元，比上年增長10.9 %。其中，內(nèi)河建設(shè)完成867 億元、增長16.7 %，沿海建設(shè)完成794億元、增長9.9 %。

圖1 2017 年～2022 年交通固定資產(chǎn)投資額

未來基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)領(lǐng)域還將呈現(xiàn)增長態(tài)勢，但是以高質(zhì)量、智能化、綠色化為特點，這也給本文服務(wù)體系的研究提供了很好的市場環(huán)境，具有經(jīng)濟可行性。

2 課題原因

甘特公司2019 年7 月發(fā)表的技術(shù)成熟度曲線圖（如圖2 所示），根據(jù)經(jīng)濟學理論，每一項技術(shù)從萌生到成熟都會經(jīng)歷五個階段，分別是：萌芽期，過熱期/炒作期，低谷期/冷靜期，復(fù)蘇期、成熟期，每一個技術(shù)領(lǐng)域研發(fā)的最佳時期，都在第四階段：復(fù)蘇期，它是經(jīng)過了炒作期，經(jīng)過了低谷期，沉淀下來的，真正被市場所接受的技術(shù)。本文研究的服務(wù)體系所應(yīng)用的主要信息技術(shù)，即物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，目前正處于最好的發(fā)展上升期，因此本研究具有很好的技術(shù)支撐條件。

圖2 甘特公司物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)成熟度曲線圖

3 港口基礎(chǔ)設(shè)施智慧賦能實施

3.1 實施背景

通過對港口基礎(chǔ)設(shè)施現(xiàn)狀調(diào)研發(fā)現(xiàn)，截止2022年末，全國港口生產(chǎn)用碼頭泊位21 323 個，比上年末增加456 個；大量防波堤、護岸、防潮堤及在役碼頭已到維護維修階段；70 年代大建港時期建設(shè)的很多碼頭將達到設(shè)計使用年限，亟需提供監(jiān)測、檢測與性能保障服務(wù)。

另外，我國港口數(shù)字化發(fā)展水平不均衡，差距較大，以天津港、青島港、上海港、寧波舟山港等國際大港為代表進行的試點或示范工程不斷取得新成果。同時，檢驗檢測已成為國民經(jīng)濟發(fā)展的重要組成部分，發(fā)展勢頭良好。2022 年國務(wù)院將“檢測”資質(zhì)列入行政許可事項清單，可以預(yù)見，“智慧檢測”將在交通基礎(chǔ)設(shè)施實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展，全面提高交通工程的安全性、耐久性，提升全壽命期發(fā)展水平等方面發(fā)揮越來越重要的作用。

3.2 實施路徑

通過頂層設(shè)計、組織結(jié)構(gòu)優(yōu)化、項目布局、人-財-技術(shù)配套四個層次，全方位打通數(shù)字賦能體系建設(shè)，取得了明顯效果。

首先，建立公司級新發(fā)展戰(zhàn)略及數(shù)字化新發(fā)展理念；同時配套實施多項企業(yè)管理制度、數(shù)字化規(guī)章等；其次，組織結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面，組建數(shù)字化科技專業(yè)團隊，專門負責港口等基礎(chǔ)設(shè)施智能化項目技術(shù)研發(fā)與實施落地[5]；項目布局方面，以港口基建領(lǐng)域為依托，發(fā)揮設(shè)計、勘察專業(yè)優(yōu)勢，與數(shù)字化技術(shù)整合，港口智慧賦能項目份額逐年上升。

底層支撐方面，配備專業(yè)人員、團隊，資金方面每年專項科技研發(fā)、軟件、設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施等預(yù)算投入，技術(shù)層面自主研發(fā)多項港口智能化技術(shù)并獲得專利、軟件著作權(quán)，同時與多所高校建立產(chǎn)學研用一體聯(lián)盟，促進核心技術(shù)研發(fā)[6]，包括：港口智能化云計算基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、碼頭結(jié)構(gòu)智能化監(jiān)測系統(tǒng)開發(fā)、港口物聯(lián)網(wǎng)多通信協(xié)議芯片研發(fā)、港口智能化大數(shù)據(jù)統(tǒng)一調(diào)度集成等一系列關(guān)健核心技術(shù)[7]。同時，打造“港口基礎(chǔ)設(shè)施智慧賦能生態(tài)圈”，聯(lián)合一批IT 優(yōu)質(zhì)企業(yè)，以及一批重點高校建立戰(zhàn)略生態(tài)聯(lián)盟，實現(xiàn)“強鏈、延鏈、補鏈”的供應(yīng)鏈價值體系，搭建港口基礎(chǔ)設(shè)施智能化全產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)體系。

4 全生命周期技術(shù)服務(wù)體系建設(shè)

4.1 智慧賦能實施與服務(wù)體系構(gòu)建的關(guān)系

港口基礎(chǔ)設(shè)施全生命周期技術(shù)服務(wù)體系建設(shè)旨在前述智慧賦能的基礎(chǔ)上，通過數(shù)字化平臺運行及數(shù)據(jù)積累，依托公司豐富的專業(yè)、專家資源，開展碼頭基礎(chǔ)設(shè)施大數(shù)據(jù)分析、問題診斷、隱患排查、危險預(yù)測、智能報警[8]，同時給出對應(yīng)優(yōu)化提升方案，是涵蓋碼頭規(guī)劃、設(shè)計、施工、運營各個階段，全過程、全專業(yè)的綜合技術(shù)服務(wù)體系[6]。碼頭規(guī)劃設(shè)計伊始，已將智慧賦能考慮到產(chǎn)品生命歷程各個環(huán)節(jié)。如圖3 所示。

圖3 智慧賦能與港口規(guī)劃設(shè)計全面融合

因此，服務(wù)體系的目標定位是以智慧港口基礎(chǔ)設(shè)施技術(shù)服務(wù)平臺為載體，以提供綜合知識服務(wù)為路徑，以基礎(chǔ)設(shè)施智慧賦能、大數(shù)據(jù)服務(wù)為支撐，通過體系化、數(shù)字化、全階段的技術(shù)服務(wù)[9]，助力港口基礎(chǔ)設(shè)施管理數(shù)字化升級，高質(zhì)量、綠色生態(tài)發(fā)展。

4.2 體系構(gòu)建的基礎(chǔ)

豐富的專業(yè)、專家資源是構(gòu)建全生命周期港口技術(shù)服務(wù)體系的重要依托。多年的港口基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)領(lǐng)域的深耕，積累了豐富的各類型、各地質(zhì)條件下的港口設(shè)計、咨詢、勘察、檢測監(jiān)測經(jīng)驗，由國家級設(shè)計、勘察大師領(lǐng)銜的專業(yè)化人才隊伍，同時，良好的企業(yè)文化及服務(wù)理念、齊全的檔案知識積累等，都構(gòu)成了技術(shù)服務(wù)體系構(gòu)建的依托，如圖4 所示。

圖4 技術(shù)服務(wù)體系的重要依托

4.3 體系構(gòu)建的基本方法

下圖5 是提供港口全生命周期的服務(wù)平臺“頤航云”，目前功能涵蓋：傳感器接口、數(shù)據(jù)分發(fā)、第三方應(yīng)用集成、多終端互聯(lián)等功能，成功應(yīng)用于港區(qū)的碼頭、堆場、航道等基礎(chǔ)設(shè)施智能化技術(shù)服務(wù)場景。

4.4 體系構(gòu)建的效果

鹽城港集團響水港區(qū)碼頭結(jié)構(gòu)智能化監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)項目，是近年來實施的比較典型的港口基礎(chǔ)設(shè)施智慧賦能項目。項目涵蓋響水港區(qū)兩個5 萬噸級通用泊位，以及3 座高樁梁板結(jié)構(gòu)連接棧橋的結(jié)構(gòu)全周期智能化監(jiān)測。本項目通過對已有碼頭結(jié)構(gòu)進行理論分析，制定全方位碼頭結(jié)構(gòu)智能化監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)方案，充分發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)、云計算、5G 等新型網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)優(yōu)勢，取得了良好的效果。

系統(tǒng)給港口智能化運維提供了助力，積累了大量數(shù)據(jù)，為后期港口基礎(chǔ)設(shè)施升級改造提供大數(shù)據(jù)支撐。系統(tǒng)涵蓋功能：現(xiàn)場設(shè)備遠程管理、數(shù)據(jù)分析、預(yù)警報警等，最終實現(xiàn)了手機、電腦、監(jiān)控大屏的數(shù)據(jù)聯(lián)動，為業(yè)主科學高效的進行碼頭運維管理提供支持。

另外，公司還實施了天津港C 段智能化集裝箱碼頭工程、青島港迪拜環(huán)球碼頭自動化工程等一些列港口智慧賦能項目建設(shè)和科研課題研發(fā)，在港口基礎(chǔ)設(shè)施全周期智慧服務(wù)體系推廣方面取得顯著效果。

5 結(jié)語

港口基礎(chǔ)設(shè)施智慧賦能與全周期技術(shù)服務(wù)體系構(gòu)建是一個不斷迭代的過程。如圖6 所示。公司技術(shù)服務(wù)體系已經(jīng)完成了多次升級、迭代，這是智慧港口技術(shù)發(fā)展的必然要求，也是數(shù)字技術(shù)本身的特點所決定的。

只有秉承開放、融合的理念，才能使港口基礎(chǔ)設(shè)施智慧賦能與全周期技術(shù)服務(wù)體系構(gòu)建實現(xiàn)高質(zhì)量、可持續(xù)發(fā)展。通過前面一系列的系統(tǒng)搭建、設(shè)備連接、數(shù)據(jù)收集以及各場景應(yīng)用、適配、最終形成持續(xù)升級的港口基礎(chǔ)設(shè)施技術(shù)服務(wù)體系。

未來已來，將至已至，一航院港口智慧賦能與技術(shù)服務(wù)體系將繼續(xù)打造開放的發(fā)展模式，匯集港口用戶、基礎(chǔ)設(shè)施建造商、IT 廠商、高校、科研院所等優(yōu)質(zhì)合作伙伴，秉承合作、共贏、可持續(xù)的理念，不斷優(yōu)化，不斷為港口智能化、交通智能化提供支撐。