e-LTE技术在港口码头中的应用及探讨

鞠 进，何海祖

（中交第四航务工程勘察设计院有限公司，广州 510230）

1 应用背景

随着全球港口业务迅速增长，重点口岸基础设施的建设，陆水联运推进港口的合作，海上航线和班次的增加以及海上物流信息化合作的加强；其次，发展中国家巨大的货运、仓储物流、国际采购、分销配送、国际中转的迫切需要；加上信息化、智能化提升货运容纳能力和效率以及港口运营管理能力的需求，传统业务贸易加工保税综合物流服务转型以及应对日益提升的客户和提升自身的竞争力的需求。e-LTE宽带接入新技术得以应运而生，亦得以推广及应用。

2 港口无线网络现状分析

码头无线网络应用可从其业务维度以及网络维度两个方面来分析。首先，业务维度主要包含港口计划、调度监控、装卸操作、堆场操作以及闸口操作。港口计划体现在TOS码头操作系统实现船舶靠泊、装卸、堆场堆存以及拖车计划制定；调度监控体现在生产调度、安防监控、生产监控以及设备监控；装卸操作体现在看钩手、岸桥司机、理货员、集卡司机或AGV的操作、岸桥的设备作业监控；堆场操作体现在理货堆垛机械和拖车调度、场桥司机、集卡司机、场桥的设备及作业监控；闸口操作体现在人工窗口或自助过闸查验及安保业务。以上业务操作的各个环节都离不开TOS数据、数字集群、CCTV视频监控以及RCMS数据的无线技术通讯。港口业务多，作业位置分散，对系统的整体协同性高要求以及信息沟通的准确性、高效性等则成为业务维度的主要特点。其次，网络维度根据不同的传输技术以及解决方案主要体现在利用短距对讲设备/Tetra（400/800MHz）进行模拟/数字窄带集群语音技术实现调度、集卡司机以及理货员的语音通信；利用窄带模拟/数字传输（230/400HMzUHF）技术实现与集卡司机、理货员、场桥岸桥司机的TOS/文本状态及指令的数据传输；利用宽带数传WLAN（2.4/5.8GHz）技术实现与集卡司机、理货员、场桥岸桥司机、AGV的状态、指令、CCTV数据流的传输。以上三种技术在码头应用上都存在各自的缺陷和弊端，短距对讲设备传输存在无专业的集群功能、易受干扰、Tetra无宽带数据能力；窄带模拟/数字数传存在传输简短、速率低、信道容量低、易受窄带系统干扰；宽带数传WLAN技术存在易受遮挡干扰、信号覆盖有盲区、MESH组网消耗容量低、无线AP基站密集维护量大。在港口码头占地面积广、存在多张网络并存现象、终端繁多、业务运营难度大、建设维护成本较高以及业务扩展性差则成为网络维度的知主要特点。

3 港口无线业务难点分析

无线网络支撑业务方面。针对TOS调度数据业务承载常用Wi-Fi技术，但Wi-Fi技术在集装箱密集区覆盖效果差，易受干扰，盲点多，影响运营效率，尤其是AGV自动化码头堆场管理调度需要大量部署AP无线基站补盲，需要借助大量的灯杆及摄像机塔，易产生雷击，带来维护极其不便且工作量大。传统Wi-Fi技术无法给予有效的业务支撑。

安防监控响应方面。针对生产安全监控以及突发事件的应变，单纯靠CCTV监控点和语音对讲沟通作为应急决策支撑，现场情况无法及时全面的回传，对突发事件往往导致通信系统的拥堵。

岸桥数据回传方面。在岸桥无光纤资源或WIFI干扰的场景下，不能有效的将机械设备的运行状态和装卸过程纳入到监控范围，岸桥司机缺乏与地面指挥手的第三方监控，易造成操作盲点和失误，导致事故发生。

4 e-LTE宽带集群技术分析

港口e-LTE宽带集群技术是将语音调度、TOS数据作业、RCMS/无线视频监控多网合一，仅用一张网实现安全可靠、覆盖良好的专用网络，其优势能保障作业流程的高效顺畅并能提高安全保障及应急处理能力，其特点体现在安全可靠、降本增效、简约运维等方面。其次，此技术能通过融合的平台将短数据（TOS、RCMS、GIS系统）、语音视频业务（语音集群、语音融合、应急联动、视频融合）、专业APP进行灵活组网实现融合互通。然后，此技术可实现端到端的通信，实现码头中控、外场站点以及手持终端、车载终端之间互联互通。最后，码头业务的支撑依托e-LTE技术实现信号全覆盖，利用1.8GHz宽带技术实现覆盖和业务能力语音方面覆盖半径达2.23km，数据传输半径达1.3km；在集群业务方面可实现呼叫、人工转接、限时通话等功能。

e-LTE技术在港口恶劣场景下，TOS数据作业信号强度约为119dbm，语音集群信号强度约120dbm，实时视频信号强度约110dbm，在满足语音与TOS数据作业的遮挡工作场景，可满足岸桥视频1.5km距离的场景覆盖，可实现码头无缝覆盖的需求。与Wi-Fi技术方案比较，其基站数量比例大致为1比10，信号覆盖和功能融合得以实现。同时，e-LTE技术可加强高危作业的监管和管理，实现主动预防快速应变的能力，移动视频的回传可辅助调度中心或导航船监控出入航道，专业的集群技术和视频分发技术可迅速的对突发事件做出响应。

5 e-LTE技术在港口的应用

洋山港四期工程存在60辆AGV车辆的高峰作业工况以及复杂的区域作业场景，甚至AGV与VMS之间端到端延时要保证小于50ms的需求，这都将是面临智能AGV数据传输挑战。传统Wi-Fi控制技术明显不能实现大容量AGV的并行运行，干扰下容量降低，延时丢包现象明显，端到端时延大于300ms且连锁影响大。洋山港四期利用e-LTE-U技术实现了全业务的承载，利用A网以及B网冗余配置实现信号叠加覆盖，码头前沿交互区的AGV水平运输业务数据传输得到了顺利解决，RCMS业务数据传输量每天达256Gb，单台设备每天流量接近3Gb，码头4G专网的应用给码头带来的效益和价值表现在通讯可靠，精准决策，降成本，减终端。据统计，青岛港利用e-LTE宽带集群技术打造了空中的高速公路，日均组呼叫时长达40.5小时，日均下行吞吐量达17.3Gb，日均上行吞吐量达66.1Gb，实现散货、件杂货的APP电子管理，业务提升60%，降低人员工作量。

6 结束语

洋山港区迎来四期工程开港，作为全球最大单体全自动化码头，e-LET无线技术的应用验证了其可靠性及稳定性。在智慧港口语音、数据传输要求程度较高以及通讯技术快速演变的当今，e-LTE技术吸取了传统WIFI传输方案以及数字集群存在的问题和弊端，此技术的优越性可在新建或港口改造项目中进行推广和应用。