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

港口自動化、數(shù)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(yùn)營造成巨大影響的同時，也進(jìn)一步提升了碼頭經(jīng)營人對智慧港口的認(rèn)知與發(fā)展意愿，并促使其加速推進(jìn)5G技術(shù)、區(qū)塊鏈、邊緣計(jì)算、人工智能和計(jì)算機(jī)視覺等先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，促進(jìn)傳統(tǒng)碼頭轉(zhuǎn)型升級。

自動化技術(shù)實(shí)現(xiàn)新突破

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

海鐵聯(lián)運(yùn)發(fā)展目前愈發(fā)受到重視，但鐵路、公路、水路三種不同運(yùn)輸方式之間尚未能實(shí)現(xiàn)無縫對接，且存在高成本、低效率的問題，而青島港提出的智能空中軌道集疏運(yùn)系統(tǒng)的方案優(yōu)化了這個問題。該項(xiàng)目一期工程將采用智能空軌系統(tǒng)與AGV、IGV、集卡多種交互方式，精準(zhǔn)對接海鐵聯(lián)運(yùn)、中轉(zhuǎn)業(yè)務(wù)、海關(guān)查驗(yàn)等8種港口業(yè)務(wù)，綜合運(yùn)用5G、人工智能、大數(shù)據(jù)、北斗定位、機(jī)器視覺、激光掃描等高科技，實(shí)現(xiàn)智慧港口自動化建設(shè)新突破。

目前的自動化碼頭港口設(shè)備已能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程自動化操作功能，但由于鎖具類型多樣化與拆鎖工藝復(fù)雜，在集裝箱鎖具拆裝環(huán)節(jié)尚未有可替代人工拆裝作業(yè)的成熟設(shè)備、技術(shù)出現(xiàn)。天津港為解決這一問題，采用安裝集裝箱地面解鎖站的方式，在解鎖站用機(jī)械手代替人工，從而減輕人工勞動強(qiáng)度，減少工人工作的安全風(fēng)險，同時提高集裝箱鎖具裝卸速率。一輛集卡車在系統(tǒng)6個全自動智能機(jī)器人的拆裝下，全程只需要20秒。

此外，為解決大型機(jī)械自動錨定、防瞬間強(qiáng)風(fēng)錨定等難題，軌道吊“一鍵錨定”系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。傳統(tǒng)碼頭堆場防風(fēng)錨定依靠大量人員手動錨固，而自動化集裝箱碼頭堆場通常使用全自動高速軌道吊（ASC）進(jìn)行堆存作業(yè)，防風(fēng)錨定時，難以在短時間內(nèi)調(diào)動大量人員介入防風(fēng)錨固。軌道吊“一鍵錨定”系統(tǒng)能夠?qū)Χ褕鋈寇壍赖鯇?shí)現(xiàn)自動控制，當(dāng)ASC接收到防風(fēng)錨定指令后，能夠自動進(jìn)入堆場海側(cè)或陸側(cè)的指定位置進(jìn)行錨定，擺脫了傳統(tǒng)依賴人工完成ASC防風(fēng)錨定和防傾覆的工作模式。該系統(tǒng)能夠使所有堆場機(jī)械在2分鐘內(nèi)自動完成防風(fēng)錨定，誤差控制在20毫米以內(nèi)，而傳統(tǒng)作業(yè)需要4個工作人員花30分鐘才能錨定一臺設(shè)備。

傳統(tǒng)碼頭“升級”半自動化

自動化碼頭因其相較于傳統(tǒng)集裝箱碼頭所具備的集裝箱接卸作業(yè)“零接觸”、集卡快速通過智能閘口等優(yōu)點(diǎn)，在港口生產(chǎn)過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(dǎo)致的港口生產(chǎn)率下降問題。因此，如洋山四期自動化碼頭、青島港全自動化集裝箱碼頭以及鹿特丹港Euromax碼頭等先進(jìn)自動化碼頭均在疫情期間保持良好運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，展現(xiàn)強(qiáng)勁韌性。

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

由于岸橋作業(yè)復(fù)雜性，全自動化難度高，因此傳統(tǒng)碼頭在自動化改造中不會首先考慮岸橋自動化，而是以堆場、水平運(yùn)輸設(shè)備自動化升級、閘口智能化為主。如深圳媽灣在原有RTG及碼頭設(shè)施基礎(chǔ)上，通過北斗系統(tǒng)與慣性導(dǎo)航、激光掃描、GIS等技術(shù)的深度融合應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)碼頭堆場自動化改造；天津港五洲國際集裝箱碼頭對RMG場橋設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程操控改造，實(shí)現(xiàn)堆場箱區(qū)作業(yè)自動化；廈門港海潤碼頭升級改造了平面運(yùn)輸無人化、拖車智能導(dǎo)引等部分；山東港口濰坊港利用RIFD、OCR等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)閘口自動核驗(yàn)等功能。

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

此外，干散貨碼頭自動化也進(jìn)一步升級。干散貨碼頭自動化改造技術(shù)主要從裝船、卸船、堆取料等大型設(shè)備的無人化操作和散貨作業(yè)流程的全自動控制等方面進(jìn)行，利用三維激光掃描技術(shù)對裝卸船及裝車過程中的料堆情況進(jìn)行實(shí)時掃描；利用GPS技術(shù)精準(zhǔn)定位抓取位置；利用仿真技術(shù)對作業(yè)過程中的設(shè)備動態(tài)進(jìn)行仿真，實(shí)現(xiàn)對堆取料機(jī)及料堆作業(yè)動態(tài)的實(shí)時監(jiān)控。在作業(yè)流程中利用三維激光掃描等技術(shù)實(shí)現(xiàn)碼頭卸船、水平運(yùn)輸、堆取料、裝車、混配、裝船等全過程作業(yè)自動化。

數(shù)字化促互聯(lián)互通

數(shù)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“港口+數(shù)字化”實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈效率升級，另一方面借助開放和共享的數(shù)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(tǒng)以先進(jìn)的技術(shù)手段使港口和物流企業(yè)間實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。隨著數(shù)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(tǒng)不斷升級完善。其中，深圳港鹽田港區(qū)“易物流鹽田”一站式港口綜合信息服務(wù)平臺已上線，用戶可在平臺上辦理集裝箱、船舶和拖車的信息查詢、電子支付、口岸單位查驗(yàn)和放行查詢、拖車進(jìn)港預(yù)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Maqta Gateway的數(shù)字物流解決方案平臺MARGO實(shí)現(xiàn)卡車物流的數(shù)字化轉(zhuǎn)型；招商港口基于區(qū)塊鏈技術(shù)，搭建連接海關(guān)、港口、承運(yùn)人、貨主、貨代、金融機(jī)構(gòu)等相關(guān)各方的智慧港口物流平臺。

目前受益于區(qū)塊鏈、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等各項(xiàng)新技術(shù)與港口行業(yè)的深度融合，港口單證無紙化也得以蓬勃發(fā)展，港口單證無紙化應(yīng)用在全球港口全面開花，多數(shù)港口步入港口作業(yè)單證全面無紙化行列，口岸物流效率大幅提升。例如，青島港與中遠(yuǎn)海運(yùn)集運(yùn)攜手合作，推出數(shù)字化、無接觸進(jìn)口提貨方案，平均每個集裝箱為客戶節(jié)省提貨時間近24小時；廈門港作業(yè)單證無紙化可為每票進(jìn)出口提箱業(yè)務(wù)節(jié)省作業(yè)時間10小時以上，全港每年節(jié)省約2億元成本。

5G應(yīng)用加速落地

疫情激發(fā)了港口對5G應(yīng)用的需求，全球多港部署5G基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，為建設(shè)智慧港口奠定網(wǎng)絡(luò)設(shè)施基礎(chǔ)。基于5G技術(shù)開展港口大型港機(jī)遠(yuǎn)程控制、智能識別、定位技術(shù)等智慧化方面的研究和應(yīng)用，推動“5G+龍門吊遠(yuǎn)程控制”“5G+橋吊智能理貨”、無人駕駛集卡等應(yīng)用落地及規(guī)模使用。去年以來，全球多個港口紛紛開啟5G模式，共同推進(jìn)港口的數(shù)字化、智能化、智慧化等持續(xù)升級。

對于港口來說，提升貨物轉(zhuǎn)運(yùn)效率是港口的核心業(yè)務(wù)訴求，貨物的轉(zhuǎn)運(yùn)重點(diǎn)集中在集裝箱堆場和橋吊作業(yè)區(qū)域，助力垂直運(yùn)輸工具的遠(yuǎn)程控制和水平運(yùn)輸工具的無人駕駛以及視頻監(jiān)控與AI識別，將是5G業(yè)務(wù)在港口應(yīng)用的主要場景。

5G技術(shù)主要運(yùn)用于：基于5G網(wǎng)絡(luò)開展港口大型港機(jī)遠(yuǎn)程控制的研究和應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)橋吊、龍門吊的遠(yuǎn)程控制，提升集裝箱作業(yè)效率和操作安全性，進(jìn)入常規(guī)化投產(chǎn)；利用5G高清視頻回傳+AI視覺分析技術(shù)，開展智能理貨的研究和應(yīng)用，實(shí)時對集裝箱箱號、殘損等信息自動采集、識別，提升港口理貨的準(zhǔn)確率及效率；開展港口封閉區(qū)域內(nèi)無人駕駛集卡或IGV的研究和應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)集裝箱碼頭水平運(yùn)輸自動化，提升運(yùn)輸效率和安全；基于5G網(wǎng)絡(luò)共同開展港口現(xiàn)場監(jiān)控多路視頻回傳、智能識別和定位技術(shù)等的研究和應(yīng)用，提升港口安全水平。

同時，隨著AI芯片、超級計(jì)算機(jī)、云計(jì)算帶來運(yùn)算能力的提升，加上物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)，促使人工智能從實(shí)驗(yàn)室走向商業(yè)化應(yīng)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(yīng)用階段，主要集中在港口生產(chǎn)作業(yè)一線。AI技術(shù)主要賦能于港口中的集裝箱流轉(zhuǎn)運(yùn)輸環(huán)節(jié)，用于實(shí)現(xiàn)集裝箱全流程識別、集裝箱水平運(yùn)輸環(huán)節(jié)以及場橋、岸橋垂直運(yùn)輸環(huán)節(jié)等單點(diǎn)技術(shù)方案。例如，通過機(jī)器視覺技術(shù)在集裝箱流轉(zhuǎn)運(yùn)輸?shù)倪^程中進(jìn)行識別、數(shù)據(jù)采集，通過機(jī)器視覺技術(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(yīng)用于閘口、場橋、岸橋等場景中。

從岸橋到閘口再到集裝箱堆場，人工智能正在全方位加速傳統(tǒng)碼頭的智慧化進(jìn)程。全球首套港口門機(jī)人工智能理貨系統(tǒng)在珠海港啟用后，門機(jī)理貨箱號和箱型的識別率達(dá)到98%；天津港智能理貨系統(tǒng)在各集裝箱碼頭實(shí)現(xiàn)全覆蓋使用，實(shí)現(xiàn)了對作業(yè)箱號、拖車、裝船位置的精準(zhǔn)識別，其中車號、箱號一次識別準(zhǔn)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）