基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧港口平臺設(shè)計

鐘振洋

摘要：為了提高港口運營效率和提高企業(yè)競爭力，文章對智慧港口平臺設(shè)計進行了研究，提出了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧港口平臺設(shè)計方法。智慧港口平臺設(shè)計主要設(shè)計內(nèi)容包括港口物流服務(wù)云平臺設(shè)計、智能碼頭云平臺設(shè)計、大數(shù)據(jù)服務(wù)平臺設(shè)計和云計算平臺設(shè)計。智慧港口平臺設(shè)計為智慧港口的建設(shè)和運營提供幫助，提高了港口經(jīng)濟效益和服務(wù)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；智慧港口；平臺設(shè)計；大數(shù)據(jù)；云計算

中圖分類號：U691? 文獻標志碼：A

0 引言

隨著商品貿(mào)易全球化的加快，區(qū)域經(jīng)濟正朝著一體化的方向發(fā)展，一體化形勢下商品流通愈加廣泛。由于海路運輸成本低廉，運輸能力強大，海路運輸受到了世界各國的青睞。據(jù)統(tǒng)計，90%貿(mào)易運輸服務(wù)都依賴于港口，港口在貨物運輸方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用［1-2］。當(dāng)前，我國經(jīng)濟正在飛速發(fā)展，在新時代的背景下，通過擴大港口規(guī)模和增加吞吐能力來獲取持續(xù)增長的經(jīng)濟效益已十分困難，許多沿海地區(qū)普遍存在港口過度建設(shè)的現(xiàn)象。在日益激烈的競爭環(huán)境中，港口發(fā)展面臨著巨大挑戰(zhàn)［3］。在此背景下，朝著智慧化港口發(fā)展的方向已成為大勢所趨，通過建設(shè)智能港口，提升港口經(jīng)濟效益和服務(wù)質(zhì)量，以提高港口運營的核心競爭力［4］。

在互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟飛速發(fā)展的時代背景下，信息技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對港口的作用顯著增加［5］，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于智慧港口建設(shè)，實現(xiàn)港口企業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，已成為目前多數(shù)港口企業(yè)的共識［6］。因此，對智慧港口平臺設(shè)計進行研究，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為智慧港口的建設(shè)和運營提供幫助，物聯(lián)網(wǎng)智慧港口平臺對于提高港口運營效率和提高企業(yè)競爭力具有重要意義。

1 物聯(lián)網(wǎng)與智慧港口概述

1.1 物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)是將全球定位系統(tǒng)、紅外感應(yīng)器、傳感器、激光掃射器等技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合的一種網(wǎng)絡(luò)體系。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通過射頻、傳感器、GPS等技術(shù)實現(xiàn)物體識別和定位追蹤，達到物與物的相互連接，實現(xiàn)智能化的高效管理［7］。

物聯(lián)網(wǎng)作為一種新興技術(shù)，具有下列特點［8］： （1）實現(xiàn)了對客觀信息的收集和使用；（2）在海量信息傳輸?shù)倪^程中，能夠?qū)崿F(xiàn)安全高效傳輸；（3）人與物之間的溝通更加高效準確，實現(xiàn)信息的智能高效處理。

物聯(lián)網(wǎng)通過數(shù)據(jù)獲取的開發(fā)和通信功能將物體的實際和虛擬載體聯(lián)系起來，物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)體系主要由感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層3部分組成，具體如圖1所示。其中，感知層的作用是采集信息，感知層利用通信模塊連接應(yīng)用層和網(wǎng)絡(luò)層。網(wǎng)絡(luò)層的作用有3個：一是接收來自各類信息，二是對信息進行處理，三是與應(yīng)用層建立連接。應(yīng)用層的服務(wù)對象是各類用戶，為用戶提供相應(yīng)服務(wù)。

1.2 智慧港口概述

智慧港口是集物聯(lián)網(wǎng)、傳感器、云計算和決策分析為一體的現(xiàn)代化智能港口，運用物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)等技術(shù)為港口生產(chǎn)進行服務(wù)，智慧港口統(tǒng)籌生產(chǎn)信息，實現(xiàn)人與人、人與物、物與物、人與港口之間的互聯(lián)互通，港口信息化、高端化、技術(shù)密集化和網(wǎng)絡(luò)化是智慧港口的發(fā)展方向［9］。運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)深度挖掘港口運營信息，港口實現(xiàn)資源合理利用和協(xié)同聯(lián)動，實現(xiàn)港口的智能、安全、綠色發(fā)展。

2 基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧港口平臺設(shè)計

2.1 總體框架

基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧港口應(yīng)以生產(chǎn)需求為導(dǎo)向，智慧港口平臺設(shè)計主要包括港口物流服務(wù)云平臺、智能碼頭云平臺、大數(shù)據(jù)服務(wù)平臺和云計算平臺，具體如圖2所示。

物聯(lián)網(wǎng)智慧港口平臺設(shè)計框架由港口物流服務(wù)云平臺、智能碼頭云平臺、大數(shù)據(jù)服務(wù)平臺、云計算平臺4個部分組成。

（1）港口物流服務(wù)云平臺。該平臺主要包含電子商務(wù)、電子口岸、船舶動態(tài)、客戶信息等內(nèi)容，保障港口航運、口岸、鐵路等用戶獲取準確信息，為港口的智能化生產(chǎn)運營提供有力支持。

（2）智能碼頭云平臺。智能碼頭云平臺包含港口調(diào)度、作業(yè)、監(jiān)控等相關(guān)資源的統(tǒng)一調(diào)配，使港口運營模式發(fā)生變化，促進港口物流的智能化轉(zhuǎn)型，提高物流作業(yè)效率，通過智能港口的智能碼頭云平臺，最終實現(xiàn)港口調(diào)度管理的一體化。

（3）大數(shù)據(jù)服務(wù)平臺。大數(shù)據(jù)服務(wù)平臺的主要服務(wù)對象是客戶，通過整合大量客戶資源數(shù)據(jù)，借助智能設(shè)備向用戶提供更多服務(wù)，服務(wù)內(nèi)容包括查詢業(yè)務(wù)、推送業(yè)務(wù)和辦理業(yè)務(wù)，以滿足用戶多樣化的需求。

（4）云計算平臺。云計算平臺是利用云計算技術(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲和管理，為港口運營提供數(shù)據(jù)安全保障。智慧港口云計算平臺主要包含4個部分：一是數(shù)據(jù)存儲中心，二是網(wǎng)絡(luò)管理中心，三是視頻監(jiān)控中心，四是安全審計中心。

2.2 港口物流服務(wù)云平臺設(shè)計

港口物流服務(wù)云平臺是智慧港口的應(yīng)用層，也是用戶體驗的重要平臺，通過建設(shè)港口物流服務(wù)云平臺，實現(xiàn)物流信息的共享與協(xié)調(diào)聯(lián)動，實現(xiàn)與相關(guān)管理部門、鐵路及口岸方面的信息對接，使物流業(yè)務(wù)體系網(wǎng)絡(luò)化。港口物流服務(wù)云平臺的系統(tǒng)框架如圖3所示。

港口物流服務(wù)云平臺框架由內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)、外部網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)管理、系統(tǒng)傳輸優(yōu)化等部分組成。（1）內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)。內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的使用對象為港口工作人員，其作用是保存港口調(diào)度業(yè)務(wù)信息、貨源信息和管理信息。管理人員利用智能監(jiān)控設(shè)備掌握作業(yè)狀況，下達準確指令。（2）外部網(wǎng)絡(luò)。外部網(wǎng)絡(luò)的使用對象為港口用戶，登錄后可以查詢物流信息，獲取當(dāng)前運輸狀態(tài)。在客戶端，客戶可以在手機端查詢相關(guān)貨物信息。（3）系統(tǒng)管理。根據(jù)管理權(quán)限，系統(tǒng)對用戶信息進行整理，對用戶相關(guān)權(quán)限進行分配。對于新用戶，系統(tǒng)管理員會對用戶資料進行審核，判斷用戶名和密碼是否符合要求。（4）系統(tǒng)傳輸優(yōu)化。系統(tǒng)傳輸優(yōu)化的使用保障系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)的穩(wěn)定，確保數(shù)據(jù)符合傳輸標準。除此之外，系統(tǒng)優(yōu)化傳輸可以為用戶提供貨主行為分析、作業(yè)動態(tài)估計等高端服務(wù)。

2.3 智能碼頭云平臺設(shè)計

港口物流服務(wù)云平臺設(shè)計完成后，為了更好地實現(xiàn)碼頭作業(yè)，需要對智能碼頭云平臺進行設(shè)計。云平臺設(shè)計就是利用信息化和大數(shù)據(jù)技術(shù)，實現(xiàn)碼頭的智能化運輸。港口物流服務(wù)云平臺的設(shè)計主要有4個部分。（1）智能調(diào)度系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要涉及港口調(diào)度業(yè)務(wù)和作業(yè)信息，通過智能調(diào)度系統(tǒng)對港區(qū)裝卸貨物及庫場情況進行遠程管理，安排各類生產(chǎn)作業(yè)，提高港區(qū)生產(chǎn)作業(yè)效率。（2）碼頭智能化作業(yè)。其作用是利用智能管理系統(tǒng)實現(xiàn)碼頭自動化作業(yè)，對作業(yè)現(xiàn)場使用的車輛、設(shè)備、船舶、作業(yè)人員進行自動化管理。（3）港口安全應(yīng)急指揮系統(tǒng)。該系統(tǒng)具備安全監(jiān)督、主動防控、應(yīng)急處置、安全巡查等諸多功能，應(yīng)急指揮系統(tǒng)利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)對港口運輸業(yè)務(wù)的智能化管理。系統(tǒng)實時共享業(yè)務(wù)信息、降低丟件概率、提高港口運輸效率，從而提升客戶滿意度，實現(xiàn)港口的安全運營。（4）生產(chǎn)調(diào)度指揮系統(tǒng)。生產(chǎn)調(diào)度指揮系統(tǒng)對原調(diào)度系統(tǒng)進行升級。系統(tǒng)實現(xiàn)集約化管理，即在統(tǒng)一調(diào)度平臺上集成各項調(diào)度功能。指揮系統(tǒng)統(tǒng)一調(diào)度港口的多項作業(yè)，對作業(yè)現(xiàn)場進行安全管控，實現(xiàn)港口的安全智能化生產(chǎn)。

2.4 智慧港口大數(shù)據(jù)服務(wù)平臺設(shè)計

大數(shù)據(jù)服務(wù)平臺設(shè)計是建設(shè)智慧港口的核心內(nèi)容，是智慧港口的中樞，負責(zé)港口所有數(shù)據(jù)的傳輸和分析，根據(jù)分析結(jié)果做出決策。從平臺的作用和功能進行分析，大數(shù)據(jù)服務(wù)平臺的主要結(jié)構(gòu)如圖4所示。

大數(shù)據(jù)服務(wù)平臺利用智能監(jiān)控、App、智能終端、互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，對港口物流服務(wù)云平臺、智能碼頭云平臺和云計算平臺的運行數(shù)據(jù)進行搜集和整合，平臺通過數(shù)據(jù)處理、分析、訪問3個模塊對數(shù)據(jù)進行處理，實現(xiàn)港口作業(yè)指令的下達，對于不正確的指令，平臺對其進行糾正。根據(jù)平臺大數(shù)據(jù)分析港口管理層進行決策，運用平臺資源取得企業(yè)需要的資料，有效降低了管理成本。

2.5 智慧港口云計算平臺設(shè)計

智慧港口的云計算平臺的作用是分析港口運行數(shù)據(jù)，也被稱為數(shù)據(jù)分析層，其主要結(jié)構(gòu)如圖5所示。云計算平臺主要包括平臺服務(wù)層和基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)層。其中，平臺服務(wù)層主要用于應(yīng)用的接入、監(jiān)控和用戶租用，提供費用計算、運營維護、中間件支持和Web開發(fā)等功能。基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)層主要包括資源管理環(huán)境和硬件設(shè)施。資源管理環(huán)境主要包括網(wǎng)絡(luò)虛擬化、計算虛擬化和存儲虛擬化，硬件設(shè)施主要是指存儲設(shè)備和服務(wù)器。

3 結(jié)語

本文對智慧港口平臺設(shè)計進行研究。智慧港口平臺設(shè)計內(nèi)容包括港口物流服務(wù)云平臺設(shè)計、智能碼頭云平臺設(shè)計、大數(shù)據(jù)服務(wù)平臺設(shè)計和云計算平臺設(shè)計4個方面的內(nèi)容。為智慧港口的建設(shè)和運營提供幫助，物聯(lián)網(wǎng)與港口信息融合對于提高港口運營效率和提高企業(yè)競爭力具有重要意義。

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（編輯 王永超）

Design of smart port platform based on Internet of Things technology

ZHONG? Zhenyang

（Zhuhai Port Information Technology Co.， Ltd.， Zhuhai 519000， China）

Abstract：? In order to improve the efficiency of port operation and enhance the competitiveness of enterprises， this paper studies the design of smart port platforms and proposes a smart port platform design method based on the Internet of Things. The main design content of the smart port platform includes the design of the port logistics service cloud platform， the smart port cloud platform， the big data service platform， and the cloud computing platform. The design of the smart port platform provides assistance for the construction and operation of the smart port， improving the economic benefits and service quality of the port.

Key words： Internet of Things; smart port; platform design; big data; cloud computing