散货港区的智慧港口规划

2021-05-10陈华

港工技术 2021年2期

陈华

（中交第一航务工程勘察设计院有限公司，天津 300222）

引言

当前智慧港口已成为港口发展的主要方向，是港口转型升级和创新发展的必然趋势。交通运输部陆续出台了相关政策，特别是2020年8月出台的《关于推动交通运输领域新型基础设施建设的指导意见》，将技术创新、提效、增能作为导向，不断推动港口向绿色、智慧、安全的方向转型升级[1]。

某港围绕建设世界一流港口的核心发展目标，打造铁矿石中转集输/贸易核心、煤炭下水/混配核心等多重角色，充分发挥大宗散货运输、铁路集疏运以及临港产业积聚优势，打造全国最大的大宗散货集散、混配基地。

智慧港口的规划，力求打造符合作业区实际需求的现代化信息系统，提升作业区综合智能管控水平，提高其作业效率和环保治理水平，打造散货业务现代运输体系，同时为全国散货港口智慧化转型升级树立行业标杆，发挥示范作用。

1 规划目标

1）构建高可用、高容量、高带宽的南作业区一体化网络系统。在建筑单体室内、外必要区域建设覆盖 WIFI6的无线网络，作为各类设备终端的联网途径。近期完成南作业区部分泊位的 5G试点工作，并逐步覆盖整个南作业区堆场，实现多种网络优势互补；

2）建设数字中台，将港口生产管理等系统、工艺流程等设备的数据信息进行全面整合处理，通过对上述多类型数据信息的分析提炼、形成港口优质数据资产，赋能各智慧应用，解决数据“汇管用”的问题[2]；

3）充分利用自动化、机器视觉、AI、雷达、激光技术，实现堆取料机、皮带机、装船机、翻车机、装车楼等大型生产设备自动化，并在此基础上实现作业流程的自动化；

4）通过建设智慧生产+调度、智慧客服+商务、智慧能源+环保、智慧安防、智慧设备、智慧决策支持、智慧航道等十大智慧应用，全面覆盖港口管理及生产经营环节，优化生产作业流程，提高港口的作业运营能力、物流协同能力、口岸支持能力、客户服务能力，优化资源配置；

5）通过南作业区的多源数据信息的集成，构建一个作业区范围内从底层生产控制数据采集、到分析提炼优化、再到管理层决策支持的“管控一体化”平台。

2 现状评估及需求分析

2.1 港区现状

南作业区以矿石、煤炭、粮食等大宗干散货为主，现有东作业区的煤炭堆场紧邻旅游风景区和城市居民区，对城市环境和居民生活质量造成较大影响。根据城市总体规划的布局要求，某港对南作业区进行功能调整，将南作业区定位为以煤炭、矿石等大宗散货运输为主。港区规划将南作业区大宗干散货运输由东作业区、北作业区调整至南作业区，配套建设散货堆场及进出港铁路专用线等。该举措既能优化港口功能布局，提升大宗散货运输能力，又能实现港口为城市让渡发展空间、改善生态环境的目的，对推进陆海联动、实现港产城融合发展具有重要示范意义。

2.2 港口发展面临的形势和要求

1）国内散货智能化码头建设现状

目前国内散货码头智能化建设主要体现在设备单机自动化、智能安防等功能子项的智能化改造，缺乏全局性的智能化建设顶层设计和统一规划，基于港口大数据分析整合的作业场区整体智能规划、智能决策支持、管控一体化等方面的建设还主要处在探索阶段。

2）智能化码头新技术发展及应用趋势

本次智慧港口规划全面分析智慧港口相关前沿技术的发展现状、可靠性，并将其应用在南作业区的智能化建设中，包括北斗高精度定位、增强现实（AR）、虚拟现实（VR）、5G网络、物联网智能感知、云计算、数字孪生、全景可视化、地理信息系统（GIS）、建筑信息模型（BIM）、人工智能（AI）、大数据等技术。

3 总体规划

3.1 总体架构

南作业区智慧港口规划主要包括应用架构、数字中台、技术架构、基础设施、标准规范体系、安全保障等部分，如图1。

南作业区智能化项目核心在于构建一套适应现代散杂货港口发趋势、突破传统散杂货港口作业模式的全新港口智能化系统。此系统将物联网、大数据、AI人工智能、5G等新型基础设施（“新基建”）与生产业务融合，创新生产作业流程及资源配置，显著提高港口的作业运营能力、物流协同能力、口岸支持能力，实现码头运营数字化、集团管控一体化、决策支持可视化、集成服务便捷化，助力某港打造全国领先的基于“5G+数字中台+AI”的智能化码头。智能化项目总体建设思路为分步实施，急用先行。结合项目各组成部分之间先后顺序关系，业务发展需求的重要紧迫程度，从而明确项目建设期的实施演进原则、策略和实施路径。

图1 南作业区智慧港口规划总体架构图

3.2 规划定位

以新一代信息技术与港口行业的深度融合为核心，以设备自动化、应用智能化、管控一体化为目标；以全过程资源共享、业务协同、管理创新、应急处置为重点；以智能化、信息化推动散杂货码头转型升级，树立散货港口智能化新标杆。

3.3 规划内容

智能化项目总体建设思路为分步实施，急用先行。结合目标各组成部分之间先后顺序关系，以及业务发展需求的重要紧迫程度，明确建设期的目标实施演进原则、策略和建设实施路径。

1）标准先行——总体规划设计

保证异构系统间的资源共享和业务协同是南作业区智能化建设的基础，须建立数据信息标准体系，构建一体化的数据信息标准和使用规范，为港区内各个生产业务部门以及不同类型应用管理系统的数据信息实时交互提供可靠保障[3]。

2）全面感知——1张网建设

通过工业有线网络、5G、WiFi6等技术措施，实现南作业区的全面感知1张网建设。全面感知是提升散货港区智慧化水平的关键环节，全面感知是实现对散货港区人、设备、作业的综合探知，实时动态地获取散货港区状态信息、状态变化、态势需求，形成以安全性和高可靠性为前提的控制网、视频网、生产网、办公网、运维网等四位一体的“一张网”。

3）深度融合——1个平台建设

整合信息资源，创建一个港口全链条的智慧物流管理（数据即服务）大数据平台，该平台通过多类型数据算法的挖掘分析，提升港区内外部数据信息资源的深度融合水平，为港区提供智能决策支持。

4）智能应用——N项应用和3个中心

根据智能化应用需求确立起智慧生产+调度、智慧客服+商务、智慧能源+环保、智慧安防、智慧设备、智慧决策支持、智慧航道等多项应用，实现南作业区生产智能化，客户服务立体化，与关联单位物流服务协同化，与监管机构监管联动化。同时建设南作业区的生产指挥中心、综合集控中心、环保智能管控中心。

5）信息安全——信息安全体系建设

根据南作业区生产运营所产生的数据信息特点，对南作业区信息安全进行体系化建设，包括所有生产管理平台、数据计算平台、各个功能应用系统平台、作业区网络系统等，对南作业区生产运营的数据信息进行实时监控，搭建起一套信息安全防护机制，以满足管理层及现场操作层对数据信息的要求，保证集团公司生产作业、流程管理、商务及物流管理等子系统的安全。

6）机制完善——协调发展战略

在项目建设阶段，形成智慧港口的全生命周期管理的机制，包括：整体管理、范围管理、进度管理、风险管理、变更管理、质量管理等。

7）“1张网”——基础设施

使用工业有线网络、5G、WiFi6等技术，建设南作业区“一张网”。连接南作业区所有的设备、仪表、系统、人员，形成“万物感知”的港口工业物联网。

8）“1个平台”——数字化平台

数字化平台采用数字中台架构，突破传统单垂直化业务系统模式，应用一种分层构建的平台化、组件化应用构建模式，形成一个数据与业务的调度与运营中心，即数字中台将港口生产管理等系统、工艺流程等设备的数据信息进行全面整合处理，通过对上述多类型数据信息的分析提炼、形成港口优质数据资产，赋能各智慧应用，解决数据“汇管用”的问题，技术迭代升级更高效，服务扩展更便捷。

9）南作业区中央控制室