港口信息化建设与发展研究

郭溪

摘   要：港口是重要的交通运输枢纽，在推进贸易流通和地区发展等方面具有重要作用。港口的信息化建設与发展可以解决港口作业环境恶劣、劳动力短缺等问题，有效提高工作效率，降低运营成本，是港口发展的必然趋势。基于此，分析我国港口信息化的建设现状，探讨港口信息化建设面临的问题与挑战，提出港口信息化发展的建议，以期助力港口的数字化、智慧化转型升级。

关键词：港口；信息化建设；问题；发展建议

中图分类号：F49       文献标志码：A      文章编号：1673-291X（2023）07-0072-03

港口是一个城市的综合交通运输枢纽，也是经济社会发展的战略资源和重要支撑。交通运输部发布的《2020年年交通运输行业发展统计公报》显示，截至2020年年末，全国港口完成旅客吞吐量4 418.8万人，其中内河港口完成74.6万人，沿海港口完成4 344.2万人。全国港口完成货物吞吐量145.50亿吨，比上年增长4.3%。其中，内河港口完成50.70亿吨，增长6.4%；沿海港口完成94.80亿吨，增长3.2%。完成集装箱铁水联运量687万TEU，增长29.6%。目前我国已建成世界级港口群，港口规模稳居世界第一。航运竞争力、科技创新水平、国际影响力等方面均已位居世界前列。2020年，全球港口货物吞吐量和集装箱吞吐量排名前10名的港口中，中国港口分别占8席、7席。在新冠肺炎疫情期间，我国主要港口始终保持正常、高效运转，远洋货轮昼夜穿梭，全力保障了全球产业链供应链稳定。

一、港口信息化建设现状

港口运营面临工作环境恶劣、人工成本高、劳动力短缺等难题，降本增效进行港口信息化建设成为港口运营者共同的追求。同时随着5G、人工智能、大数据等新一代信息技术的不断发展与广泛应用，越来越多的港口采用数字技术，提高港口的信息化、智慧化水平，以此提高港口的生产效率和效益，并确保竞争优势。

（一）自动化码头初显规模

我国自2012年开始探索建设自动化码头，经过多年的研究、试验、试运营，目前已在多地港口实现全自动化运营。

厦门港口采用我国自主研发的远海全自动化码头系统，其技术在全球港口中处于领先地位。自2016年3月正式运营以来，实现稳定安全运行，其工作效率和经济效益得到极大的提升。

青岛港建设完成全自动化集装箱码头，通过运用全球领先的智能生产控制系统，实现了生产流程化、现场无人化、操作自动化、决策智能化。桥吊单机作业效率最高超过47.6自然箱/小时，连续六次刷新了桥吊单机效率世界纪录。

天津港传统集装箱码头全流程自动化升级改造也已经取得重要进展。该码头集成多种技术，实现了无人自动化集装箱场桥、无人驾驶电动集装箱卡车、无人智能解锁站和无人集装箱岸桥规模化成组应用，目前已启动联调联试。

目前全球规模最大、自动化程度最高的是上海洋山港四期自动化码头。其采用了技术最先进的设备和系统，并使用自动化引导运输车运输集装箱，可实现特定场景下集卡的L4级自动驾驶、厘米级定位、精确停车以及东海大桥队列行驶，提升通行效率。

（二）5G应用加速落地推广

随着5G的大规模商用，5G在港口信息化的应用得到加速推广。以往港口的通信网络以4G、光纤和Wi-Fi为主，存在建设困难、运维成本高、稳定性差等问题，无法解决港口的核心痛点。5G具有高带宽、低时延、广连接等特性，能够满足港口信息化、智能化需求，助力港口数字化、智慧化转型升级。

1.龙门吊远程控制。龙门吊司机是一种特殊工种，需要在30米高的司机室操作，不仅存在明显的安全隐患，而且工作效率较低。经过信息化改造之后，司机只需要在中控室，通过前端传回的多路实时视频进行相应操作，即可完成龙门吊精准移动、抓举等动作。龙门吊实现远程控制后，可大幅降低人力成本，同时改善工作环境，提升作业安全性。龙门吊的远程控制需要回传多路视频的高清图像，对网络带宽要求较高，同时对通信网络的时延要求在毫秒级以内。随着5G的大范围商用，其大带宽、低时延的特性可满足龙门吊远程控制场景中对通信网络的需求，这将有利于降低龙门吊远程控制改造成本和改造门槛。

2.桥吊远程控制。桥吊高度一般约60—70米，其信息化改造与龙门吊相似，主要分为远程控制和监控两类。不同的是，单个桥吊同时回传的监控数量以及因此产生的网络带宽需求是龙门吊的数倍，同时桥吊在港口的部署更加密集。除此之外，桥吊的垂直、水平移动速度都高于龙门吊，需要更低的网络时延来实现远程控制。因此，要实现桥吊的信息化改造，对通信网络的覆盖、带宽、时延提出了更高的要求。

3.智能理货。基于5G的智能理货可代替传统的人工，实现自动的理清箱数、核准箱号、检验残损、封装等工作，并依据理货结果，办理交接、签证手续。高清图像结合基于AI的机器视觉，可以对破损箱号实现95%以上的识别率。基于5G专网回传的智能理货实时高清视频，可以通过智能理货系统实现实时作业数据交互共享，满足海关24小时便捷通关监管要求，有效减少现场人机交叉作业带来的安全隐患[1]。

4.智慧闸口。智慧闸口系统通过与TOS等系统的对接，实现对集装箱货车通道的自动化管理，通过对集卡车进行箱号识别、车牌识别、重量采集、箱体验残、自动放行控制等工作，完成闸口数据的快速验证，大幅提高通闸效率，减少运输车辆作业时长，提升口岸通关效率，同时实现无人值守，降低运营成本。

5.IGV集卡控制与无人驾驶。IGV（Intelligent Guided Vehicle），智慧型导引运输车，与传统的AGV相比，不仅让搬运车自动驾驶，还要让车辆能够像人一样完成搬运工作。无人驾驶融合了5G、V2X、人工智能等先进技术，赋能港口运输车辆，实现自动驾驶、厘米级定位、精准停车、与自动化港机设备的交互以及队列行驶等。同时，IGV集卡也具备远程控制能力，操作人员可通过摄像头实时查看路况和运行状况，若自动驾驶集卡出现故障，可在线进行故障判断，并远程操作IGV集卡退出故障路段[2]。

6.视频监控与AI识别。视频监控在港口的主要应用场景：吊车摄像头对集装箱编码的智能识别，按照昼夜生产方案进行动态跟踪和信息传输[3]；安全防护：对司机工作状态、肢体语言或面部表情进行智能分析，对疲劳驾驶、瞌睡等危险状况发出预警；运营管理：人脸识别、车辆识别、货物识别管理；智能巡检：利用机器人、无人机等无人设施进行快速智能巡检。

5G网络具备大带宽、低时延、广连接的能力，可有效支持多路高清视频和前端物联感知设施信息的回传，同时结合边缘计算和人工智能，可帮助港口设备和生产系统同步协调，提高港口的工作效率和智慧化水平。

（三）追求绿色运营管理理念

随着港口业务应用系统数量的不断增加，以及港口数据规模的不断扩大，港口信息化发展运营过程中需要统筹协调的各项资源越来越多。目前已有很多企业认识到绿色运营管理理念的重要性。这是一种坚持数字化、智慧化、绿色可持续的发展理念，通过应用人工智能、物联网、大数据、云计算等新一代信息技术，对数据、终端、系统等各项资源进行深入整合。这不仅可以提升信息化资源的挖掘、利用效率，促进资源的合理配置，同时很大程度上降低了港口在信息化建设过程中需要支出的费用，这对港口信息化的持续发展和运营具有重要意义。

同时，随着我国港口信息化建设程度的不断加深，越来越多的港口企业认识到港口转型升级的必要性，港口信息化建设日益得到重视，在生产设备和信息通信网络等方面的资金投入力度不断加大，使得硬件设备的更新换代和软件系统的升级改造得到足够的资金保障。除此之外，港口从业人员的技术水平、专业资质以及操作能力不断提高，为我国港口信息化的快速发展奠定了坚实的人力资源基础。

二、港口信息化建设面临的问题与挑战

（一）港口信息基础设施相对薄弱

从我国港口的发展现状来看，主要是缺少雄厚的信息基础设施和专业化设备。信息基础设施是港口信息化发展的数字底座和重要支撑，薄弱的信息基础设施服务能级无法支撑信息化应用和业务系统的运作。虽然上海、青岛、深圳等国内先进港口的综合水平在国内已经处于“领头羊”地位，但相对于鹿特丹港口、新加坡港口等世界先进水平的港口，在信息基础设施方面仍然存在一定差距。

（二）信息化应用和协同不足

港口产业链的信息化应用和协同不足。港口行业是由多方业务主体共同参与的庞大产业，要实现整个产业链的信息化应用和协同，需要在各方主体之间实现业务的链式数字化协同。但是，目前业务链上下游复杂的角色业务协同之间数字化水平较低，数据共享困难，沟通成本较高，在不同業务环节之间仍存在信息孤岛，对内部协同造成一定困难。

（三）存在重设备、轻信息化应用现象

港口作业需要龙门吊、起重机、牵引机、集卡车等重型设备，传统的自动化码头改造升级只关注于大型设备的升级换代，但是，设备自动控制系统与业务管理系统之间缺乏深度融合，造成各系统的发展水平参差不一。先进的硬件设备、滞后的管理体系与管理信息系统之间无法有效融合，严重制约了智慧港口的整体建设，效率和效益无法有效达成。

三、港口信息化发展建议

（一）加强基础设施建设

港口通常占地面积比较大，并分为陆域与水域，又有众多企业与部门参与其中，需要进行稳定可靠的信息沟通与数据交换，因此首先需要加强基础设施建设，为港口实现信息化提供基础支撑。

大力推进5G、卫星通信、北斗等新型基础设施建设，持续提升港口的信息基础设施综合服务能力。推广使用云服务架构，同时将边缘计算与5G网络相结合，提升港口作业现场的智慧化、自动化程度。

打造港口统一数据中心，汇聚多个系统的原始数据，通过标准化、清洗和脱敏，在数据仓库形成标准化数据。并结合业务需求，将数据打上标签、建立业务模型，在数据集市中应用于主体分析和数据挖掘。

数字化管理平台建设方面，以数字化、可视化、智能化理念为目标，构建港口数字孪生平台，通过直观、动态的形式展现港口各类建筑及设备的空间分布、运行状况以及统计数据，实现对港口从宏观到微观的全方位展示和管理。

（二）盘活港口大数据

港口及上下游时刻在制造海量数据，要实现港口信息化、无人化运作，需要做好数据的采集、传输、处理以及应用。充分运用大数据、云计算等信息技术完成港口产业链中各类数据的整理工作，构建港口数据体系，充分发挥港口积聚数据要素的作用，为实现港口的信息化建设发展提供高品质的信息、金融等增值服务。

通过盘活港口大数据，进一步整合一系列独立分散的信息系统，打破数据孤岛，真正实现大数据的挖掘和分享，引导企业由生产型向服务型转变，全面提升港口的服务水平和工作效率，建设真正意义上的“智慧港口”[4]。

（三）加强生态合作

围绕港口信息化产业链，加强港口生态建设，聚集产业链合作伙伴，推动商业模式创新和跨平台合作。港口企业拥有丰富的客户资源、行业核心数据等；IT厂商、互联网企业、云服务商具备信息化建设经验；运营商的优势在于云网资源；高校院校具备基础研究和支撑技术研发力量。除此之外，港口参与方还包括相关协会联盟、咨询服务机构等单位和组织。各类企业可以共同参与港口信息化的建设与运营，倡导共同发展，促进互利共赢[5]。

通过扩大港口行业生态圈，不断扩大合作的内容和范围，合作的机制与形式也将更加多样化，互联互通将得到进一步落实，这对提升港口的综合功能具有经济意义和战略价值。

总之，港口是重要的交通运输枢纽，在推动我国经济发展、促进国际贸易流通中起着重要作用，通过信息化建设可以大幅度提高港口的工作效率。未来，港口将继续朝着港口调度智能化、设备操作自动化、信息数据可视化发展，实现真正意义上的智慧港口。

参考文献：

[1]   方琰崴.5G智慧港口行业应用解决方案[J].邮电设计技术，2020，（7）：12-16.

[2]   汪沛，尹鹏，段永伟.5G通信技术在智慧港口中的创新应用[J].港口科技，2020，15-20.

[3]   龙丹.物联网技术在港口信息化建设中的应用研究[J].物流工程与管理，2019，41（5）：84-86.

[4]   吴新田.港口信息化发展及建设策略研究[J].船舶物资与市场，2020，（7）：71-72.

[5]   张芷凡.南海港口区域合作机制的构建与完善——以“海洋命运共同体”为视角[J].海南大学学报：人文社会科学版，2020，38（4）：28-36.

[责任编辑   刘   瑶]