近日，上港集團超遠程智慧指揮控制中心項目發(fā)布，在全球港口中首次使用F5G技術(shù)實(shí)現超遠程控制港口大型設備作業(yè)，實(shí)現了100公里外操縱岸橋“隔空取物”。

港口自動(dòng)化、數字化、智能化發(fā)展水平被視為提升核心競爭力的重要手段，也成為降低物流成本、提高物流效率的關(guān)鍵所在。新冠肺炎疫情在對港口生產(chǎn)運營(yíng)造成巨大影響的同時(shí)，也進(jìn)一步提升了碼頭經(jīng)營(yíng)人對智慧港口的認知與發(fā)展意愿，并促使其加速推進(jìn)5G技術(shù)、區塊鏈、邊緣計算、人工智能和計算機視覺(jué)等先進(jìn)技術(shù)的應用，促進(jìn)傳統碼頭轉型升級。

自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現新突破

自20世紀90年代出現第一批自動(dòng)化碼頭以來(lái)，碼頭自動(dòng)化技術(shù)不斷發(fā)展創(chuàng )新，逐漸覆蓋港口作業(yè)全流程，現已可實(shí)現碼頭的全自動(dòng)化作業(yè)。2020年以來(lái)，在港區多式聯(lián)運集疏運系統、碼頭裝卸生產(chǎn)作業(yè)等方面，自動(dòng)化技術(shù)又有了新突破。

海鐵聯(lián)運發(fā)展目前愈發(fā)受到重視，但鐵路、公路、水路三種不同運輸方式之間尚未能實(shí)現無(wú)縫對接，且存在高成本、低效率的問(wèn)題，而青島港提出的智能空中軌道集疏運系統的方案優(yōu)化了這個(gè)問(wèn)題。該項目一期工程將采用智能空軌系統與AGV、IGV、集卡多種交互方式，精準對接海鐵聯(lián)運、中轉業(yè)務(wù)、海關(guān)查驗等8種港口業(yè)務(wù)，綜合運用5G、人工智能、大數據、北斗定位、機器視覺(jué)、激光掃描等高科技，實(shí)現智慧港口自動(dòng)化建設新突破。

目前的自動(dòng)化碼頭港口設備已能夠實(shí)現遠程自動(dòng)化操作功能，但由于鎖具類(lèi)型多樣化與拆鎖工藝復雜，在集裝箱鎖具拆裝環(huán)節尚未有可替代人工拆裝作業(yè)的成熟設備、技術(shù)出現。天津港為解決這一問(wèn)題，采用安裝集裝箱地面解鎖站的方式，在解鎖站用機械手代替人工，從而減輕人工勞動(dòng)強度，減少工人工作的安全風(fēng)險，同時(shí)提高集裝箱鎖具裝卸速率。一輛集卡車(chē)在系統6個(gè)全自動(dòng)智能機器人的拆裝下，全程只需要20秒。

此外，為解決大型機械自動(dòng)錨定、防瞬間強風(fēng)錨定等難題，軌道吊“一鍵錨定”系統應運而生。傳統碼頭堆場(chǎng)防風(fēng)錨定依靠大量人員手動(dòng)錨固，而自動(dòng)化集裝箱碼頭堆場(chǎng)通常使用全自動(dòng)高速軌道吊（ASC）進(jìn)行堆存作業(yè)，防風(fēng)錨定時(shí)，難以在短時(shí)間內調動(dòng)大量人員介入防風(fēng)錨固。軌道吊“一鍵錨定”系統能夠對堆場(chǎng)全部軌道吊實(shí)現自動(dòng)控制，當ASC接收到防風(fēng)錨定指令后，能夠自動(dòng)進(jìn)入堆場(chǎng)海側或陸側的指定位置進(jìn)行錨定，擺脫了傳統依賴(lài)人工完成ASC防風(fēng)錨定和防傾覆的工作模式。該系統能夠使所有堆場(chǎng)機械在2分鐘內自動(dòng)完成防風(fēng)錨定，誤差控制在20毫米以?xún)?，而傳統作業(yè)需要4個(gè)工作人員花30分鐘才能錨定一臺設備。

傳統碼頭“升級”半自動(dòng)化

自動(dòng)化碼頭因其相較于傳統集裝箱碼頭所具備的集裝箱接卸作業(yè)“零接觸”、集卡快速通過(guò)智能閘口等優(yōu)點(diǎn)，在港口生產(chǎn)過(guò)程中可大幅降低人員聚集和接觸風(fēng)險，很大程度上避免了因防疫措施導致的港口生產(chǎn)率下降問(wèn)題。因此，如洋山四期自動(dòng)化碼頭、青島港全自動(dòng)化集裝箱碼頭以及鹿特丹港Euromax碼頭等先進(jìn)自動(dòng)化碼頭均在疫情期間保持良好運轉狀態(tài)，展現強勁韌性。

在此背景下，各港口推進(jìn)港口自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展變得更加迫切。但新建自動(dòng)化碼頭成本高昂、選址受限，因此傳統碼頭自動(dòng)化改造或成為新突破方向，天津港、日照港等多個(gè)港口均有傳統碼頭自動(dòng)化改造項目落地。但全自動(dòng)化碼頭費用高昂且改造難度較大，所以半自動(dòng)化碼頭改造成為主流。

由于岸橋作業(yè)復雜性，全自動(dòng)化難度高，因此傳統碼頭在自動(dòng)化改造中不會(huì )首先考慮岸橋自動(dòng)化，而是以堆場(chǎng)、水平運輸設備自動(dòng)化升級、閘口智能化為主。如深圳媽灣在原有RTG及碼頭設施基礎上，通過(guò)北斗系統與慣性導航、激光掃描、GIS等技術(shù)的深度融合應用，實(shí)現碼頭堆場(chǎng)自動(dòng)化改造；天津港五洲國際集裝箱碼頭對RMG場(chǎng)橋設備進(jìn)行遠程操控改造，實(shí)現堆場(chǎng)箱區作業(yè)自動(dòng)化；廈門(mén)港海潤碼頭升級改造了平面運輸無(wú)人化、拖車(chē)智能導引等部分；山東港口濰坊港利用RIFD、OCR等技術(shù)，實(shí)現閘口自動(dòng)核驗等功能。

但傳統集裝箱碼頭自動(dòng)化改造仍面臨諸多難題：一是傳統碼頭改造建設周期長(cháng)、投資大、能耗高，建設年吞吐量200萬(wàn)TEU的中型自動(dòng)化碼頭一般需要投入10億元以上。二是傳統碼頭改造尚未形成技術(shù)標準?，F有自動(dòng)化碼頭技術(shù)方案難以解決傳統人工碼頭全自動(dòng)化改造的需求，試錯成本高。三是港口運營(yíng)商角色不同，需求有所差異。四是受碼頭水平運輸系統和前沿以及堆場(chǎng)設備系統的整體銜接限制，全自動(dòng)化碼頭改造仍有一定難度。

此外，干散貨碼頭自動(dòng)化也進(jìn)一步升級。干散貨碼頭自動(dòng)化改造技術(shù)主要從裝船、卸船、堆取料等大型設備的無(wú)人化操作和散貨作業(yè)流程的全自動(dòng)控制等方面進(jìn)行，利用三維激光掃描技術(shù)對裝卸船及裝車(chē)過(guò)程中的料堆情況進(jìn)行實(shí)時(shí)掃描；利用GPS技術(shù)精準定位抓取位置；利用仿真技術(shù)對作業(yè)過(guò)程中的設備動(dòng)態(tài)進(jìn)行仿真，實(shí)現對堆取料機及料堆作業(yè)動(dòng)態(tài)的實(shí)時(shí)監控。在作業(yè)流程中利用三維激光掃描等技術(shù)實(shí)現碼頭卸船、水平運輸、堆取料、裝車(chē)、混配、裝船等全過(guò)程作業(yè)自動(dòng)化。

數字化促互聯(lián)互通

數字化技術(shù)成為港口產(chǎn)業(yè)升級的重要變革力量，一方面通過(guò)“港口+數字化”實(shí)現供應鏈效率升級，另一方面借助開(kāi)放和共享的數字化平臺，促進(jìn)港口與各方之間信息的互聯(lián)互通。

智慧港口信息化系統以先進(jìn)的技術(shù)手段使港口和物流企業(yè)間實(shí)現互聯(lián)互通。隨著(zhù)數字化科技信息的快速發(fā)展，為提升碼頭生產(chǎn)作業(yè)能力和港口物流效率，各港口信息化平臺系統不斷升級完善。其中，深圳港鹽田港區“易物流鹽田”一站式港口綜合信息服務(wù)平臺已上線(xiàn)，用戶(hù)可在平臺上辦理集裝箱、船舶和拖車(chē)的信息查詢(xún)、電子支付、口岸單位查驗和放行查詢(xún)、拖車(chē)進(jìn)港預申報等港口相關(guān)業(yè)務(wù)，提高物流效率、降低成本；阿布扎比港口通過(guò)Maqta Gateway的數字物流解決方案平臺MARGO實(shí)現卡車(chē)物流的數字化轉型；招商港口基于區塊鏈技術(shù)，搭建連接海關(guān)、港口、承運人、貨主、貨代、金融機構等相關(guān)各方的智慧港口物流平臺。

目前受益于區塊鏈、大數據、云計算等各項新技術(shù)與港口行業(yè)的深度融合，港口單證無(wú)紙化也得以蓬勃發(fā)展，港口單證無(wú)紙化應用在全球港口全面開(kāi)花，多數港口步入港口作業(yè)單證全面無(wú)紙化行列，口岸物流效率大幅提升。例如，青島港與中遠海運集運攜手合作，推出數字化、無(wú)接觸進(jìn)口提貨方案，平均每個(gè)集裝箱為客戶(hù)節省提貨時(shí)間近24小時(shí)；廈門(mén)港作業(yè)單證無(wú)紙化可為每票進(jìn)出口提箱業(yè)務(wù)節省作業(yè)時(shí)間10小時(shí)以上，全港每年節省約2億元成本。

5G應用加速落地

疫情激發(fā)了港口對5G應用的需求，全球多港部署5G基礎設施建設，為建設智慧港口奠定網(wǎng)絡(luò )設施基礎?；?G技術(shù)開(kāi)展港口大型港機遠程控制、智能識別、定位技術(shù)等智慧化方面的研究和應用，推動(dòng)“5G+龍門(mén)吊遠程控制”“5G+橋吊智能理貨”、無(wú)人駕駛集卡等應用落地及規模使用。去年以來(lái)，全球多個(gè)港口紛紛開(kāi)啟5G模式，共同推進(jìn)港口的數字化、智能化、智慧化等持續升級。

對于港口來(lái)說(shuō)，提升貨物轉運效率是港口的核心業(yè)務(wù)訴求，貨物的轉運重點(diǎn)集中在集裝箱堆場(chǎng)和橋吊作業(yè)區域，助力垂直運輸工具的遠程控制和水平運輸工具的無(wú)人駕駛以及視頻監控與AI識別，將是5G業(yè)務(wù)在港口應用的主要場(chǎng)景。

5G技術(shù)主要運用于：基于5G網(wǎng)絡(luò )開(kāi)展港口大型港機遠程控制的研究和應用，實(shí)現橋吊、龍門(mén)吊的遠程控制，提升集裝箱作業(yè)效率和操作安全性，進(jìn)入常規化投產(chǎn)；利用5G高清視頻回傳+AI視覺(jué)分析技術(shù)，開(kāi)展智能理貨的研究和應用，實(shí)時(shí)對集裝箱箱號、殘損等信息自動(dòng)采集、識別，提升港口理貨的準確率及效率；開(kāi)展港口封閉區域內無(wú)人駕駛集卡或IGV的研究和應用，實(shí)現集裝箱碼頭水平運輸自動(dòng)化，提升運輸效率和安全；基于5G網(wǎng)絡(luò )共同開(kāi)展港口現場(chǎng)監控多路視頻回傳、智能識別和定位技術(shù)等的研究和應用，提升港口安全水平。

同時(shí)，隨著(zhù)AI芯片、超級計算機、云計算帶來(lái)運算能力的提升，加上物聯(lián)網(wǎng)和大數據技術(shù)，促使人工智能從實(shí)驗室走向商業(yè)化應用，AI技術(shù)也在助力港口智慧升級。

目前，人工智能技術(shù)在港口處于初級應用階段，主要集中在港口生產(chǎn)作業(yè)一線(xiàn)。AI技術(shù)主要賦能于港口中的集裝箱流轉運輸環(huán)節，用于實(shí)現集裝箱全流程識別、集裝箱水平運輸環(huán)節以及場(chǎng)橋、岸橋垂直運輸環(huán)節等單點(diǎn)技術(shù)方案。例如，通過(guò)機器視覺(jué)技術(shù)在集裝箱流轉運輸的過(guò)程中進(jìn)行識別、數據采集，通過(guò)機器視覺(jué)技術(shù)，港口在從集裝箱卸船到堆放、到理貨、到提箱、到裝船等過(guò)程中，可以智能識別集裝箱的箱號、箱型、裝卸提箱狀態(tài)、箱體殘損程度等，可以應用于閘口、場(chǎng)橋、岸橋等場(chǎng)景中。

從岸橋到閘口再到集裝箱堆場(chǎng)，人工智能正在全方位加速傳統碼頭的智慧化進(jìn)程。全球首套港口門(mén)機人工智能理貨系統在珠海港啟用后，門(mén)機理貨箱號和箱型的識別率達到98%；天津港智能理貨系統在各集裝箱碼頭實(shí)現全覆蓋使用，實(shí)現了對作業(yè)箱號、拖車(chē)、裝船位置的精準識別，其中車(chē)號、箱號一次識別準確率超95%，有效提升了碼頭公司裝卸作業(yè)效率和理貨工作效率。

（文：謝文卿 吳佳璋）