基于物联网的智慧港口建设方案

苏 超

（江苏智慧云港科技有限公司，江苏 连云港 222000）

1 总体解决方案

1.1 需求分析

1.1.1 可支持和适应各类型设备/系统的灵活接入

（1）对于自带通信能力的设备，例如以太网监控摄像机等，能以高层协议直接联入平台。

（2）对于具备终端数字信号输出但是没有通信能力的设备，例如各类带有集中控制器的机械设备、路灯、传统电表，数字水表等。能够根据终端通信场景实际情况，定制通信控制模块与设备集成，形成可接受云端管控的智能设备。

（3）对于需要定位的移动车辆和人员和，综合考虑通信定位能力、成本、使用便捷性等因素设计合理的定位终端。

1.1.2 相关系统设备能互联互通实现联动

港口作为高安全性管理区域，关键系统/设备需要在不依赖云端系统情况下，可以按照既定策略实现设备系统联动。

设备联动策略可以接受指定权限人员随时灵活定义干预。并接受云端大数据/智能专家系统长期在线监测学习后形成的决策模型自动控制。所有的新决策模型的生成和指令干预都不需要触及核心平台的修改。

1.1.3 跨平台数据融合

（1）港口有很多在用的平台系统，以及要对接的外部系统（金融、物流、各类设备的传统运维系统等），核心运营平台要能够在各类平台间实现跨系统数据融合。

（2）跨平台数据流动，实现业务逻辑灵活定义，常规工作流程化，降低人为干预影响。

1.1.4 设备、数据流、管理人、业务流程相对独立，可自由组配

港口范围内业务模式复杂，未来运营衍生需求多种多样。核心系统必须具备对接入管理的设备，数据流的有序流动，各职能人员权限规划，和业务逻辑流程的设计等都可以灵活修改、演变，不需对系统其他部分做代码级修改。

1.2 整体架构

1.2.1 统一应用平台

图1 整体架构

（1）认证鉴权系统。

（2）终端接入系统。

（3）GIS系统。

（4）大数据业务平台。

（5）开放接口。

（6）第三方应用。

1.2.2 物联网PaaS平台

海量链接：支持多类型标准API和丰富的终端协议，满足海量设备的高并发快速接入。

数据存储：分布式结构、完备的数据接口和多重保障机制实现高效的资源管理和安全的数据存储。

在线管理：在线的设备监控管理、在线调试、数据统计分析和实时控制功能。

消息分发：通过消息转发、短彩信推送、信息推送等方式快速通知应用域，建立信息通道。

事件触发：自定义事件触发条件，云端实现事件级别数据处理，减轻业务平台处理压力。

1.2.3 通信网络

（1）基础设施通信。港区内的基础设施的传感监控数据的特征都是低速、低频次通信，因此在通信方式上首选NB-IoT公网无线网络。其具有广覆盖、低功耗、大连接等特点，在部署环境不易供电的场景下（如窨井井盖），可以采用电池供电，更换电池周期长达5年以上，降低日常维护成本。

（2）移动设备及人员通信。对港区内工作人员和可移动设施的管理，主要体现在定位和识别管理方面。

港区大部分是露天环境，工作人员和集卡车适合采用GPS/北斗卫星定位技术，位置信息上报采用GPRS/NB-IoT公网无线网络，可以覆盖到港区以外，对集卡车可以做到全程定位跟踪。

集装箱采用RFID标签管理，港区内各个作业节点的RFID读卡器，无线方式读写集装箱标签进行作业管理。

2 主要项目方案

2.1 港区基础设施管理

2.1.1 消防管理

通过物联网技术对港区进行消防监测预警管理，如对港区储存区域（尤其是易燃易爆物品或挥发、散发易燃气体、蒸汽的场所）实时环境状况的监测，提前发出消防预警。

2.1.2 油库、水表、电表管理

（1）基础管理：通过物联网技术对码头的油库、水表、电表进行智能监测设置，如油库安全监测、油库库存管理、水电表的智能读数。

（2）大数据智能分析：基于油、水、电基础回传的数据，进行智能大数据分析，提高油水电的有效使用率、降低库存，进而降低运营成本。

对油库，水、电、综合管网的各类表实现远程数据采集，对管网上的各类阀门实现远程开关阀操作。

对综合采集的数据，建立长期在线监测分析平台，对历史数据分析建模，分析挖掘各部分相关性，对长期运营提供预测指导，并提出节能优化建议。

对有危险性管网的人工巡检、维护、维修工作，建立逻辑条件锁闭机制。管网危险区域内环境指标不合规，系统不允许人员开锁进入。维修维护人员随身携带信息终端，实时提示所在区域内关键环境指标情况，避免意外发生。对维修维护人员实时定位跟踪，掌握工作情况。

2.2 路灯管理

路灯全部采用LED智能控制。单灯能耗、故障情况可实时上报云端，做能耗分析，并可以根据环境光照情况接受云端照明模式调节控制；此外，港区内路灯是非常理想的综合信息节点。可以集成照明、生物感应、RFID/WIFI/UWB网关、报警、视频监控设备；终端网络方面，可以通过自组网或者网关组网等多种方式。

2.3 窨井盖、地下管网管理

加装式成本低，施工方便，但是可靠性差，长期使用维修成本高；内井盖式成本高、施工复杂，但是长期使用可靠性高，后期维修维护简单；加装了监控和智能锁的窨井盖、地下管网可以实现全面在线监测，远程管控开关锁。

2.3.1 港区工作人员管理

通过对港区员工安全帽植入物联网芯片，对港区工作人员进行实时定位，如工作时间是否在指定工作区域，紧急情况工作人员的实时调度等。

2.3.2 港区车辆、设备管理

（1）集卡车管理。基础管理：集卡车的车辆调度、车辆轨迹跟踪、车辆安全性检测等；大数据智能分析：通过基础管理大数据，合理安排车辆出入计划、优化港区规划。

（2）龙门吊、集装箱管理。通过物联网技术实现龙门吊、集装箱进行安全作业、合理布置。

（3）设备管理和巡检。无人巡检系统由传感器、无线网关、现场/云端服务器、用户终端组成。

3 结束语

本文是对物联网在智慧港口建设中一些特征的探讨，介绍了本系统的一些自身特点和在进行实际应用上的一般步骤，只有将本系统更好的应用于经济建设中，才能进一步推动港口行业的革命与创新。