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“空无一人”的智慧港口是如何运行的?

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出品|网易新闻

导语: 5G手机我们天天在用,5G港口你见过吗?一个传统散杂货码头,是如何摇身一变成为5G智慧港口?在这里,许多工人已经不需要经历风吹日晒,只需坐在办公室里动动手指,就能远程操作龙门吊和集装箱卡车,这份工作你慕了吗?

、“智慧零碳”码头——天津港

港口是我国对外贸易的主要渠道,也是国民经济重要的“晴雨表”,港口的发展变化深刻地反映了时代的变迁和延续。随着智能化浪潮的不断加深,港口这一重要的工业应用场景也在转型升级中大放异彩。建设智慧港口,离不开云计算、大数据、物联网、5G通信等多种新技术的进步,同时也依赖于生产运营和经营组织的智慧化。


配图:5G助推智慧港口“扬帆远航”

智慧港口是以信息物理系统为框架,通过高新技术的创新应用,使物流供给方和需求方沟通融入集疏运一体化系统,可以极大提升港口及其相关物流园区对信息的综合处理能力和对相关资源的优化配置能力。智能监管、智能服务、自动装卸成为智慧港口的主要呈现形式,为现代物流业提供高安全、高效率和高品质服务。


配图:智慧港口的解决方案

天津港位于天津市滨海新区,是京津冀的海上门户,有着悠久的通商通航历史,占据有重要交通地位。近年来,天津港大胆建设自动化码头,历时21个月建设的天津港北疆港区 C 段智能化集装箱码头在2021年10月正式投产运营。这是全球首个“智慧零碳”码头。


配图:天津港的智慧蜕变

在运营方式上,主要表现在无人化和智能化。在港口现场可以看到:智能水平搬运机器人能够替代现场有人驾驶的集卡汽车,车辆自动把集装箱从岸边运送到场地的指定位置。机器人能够有序工作,还要依赖码头全新研发的“智能水平运输系统”,从而实现车路协同,新投用的‘智慧零碳’码头比人工码头作业效率提高20%以上。

与此同时,一辆辆无人驾驶电动集卡往来穿梭,在堆场指定位置装载集装箱后,由北斗导航系统指引,停靠到预定地点。远程控制无人自动化岸桥则立即从无人集卡上抓取集装箱,稳稳放置到集装箱货轮上。

、“5G+氢”自动化码头——青岛港

青岛港位于山东半岛胶州湾畔,濒临黄海,是中国沿黄河流域和环太平洋西岸的国际贸易口岸和中转枢纽。2013年青岛港决定筹建全自动化集装箱码头,经过近一年的攻关,桥吊自动化控制系统上线运行测试,各项关键技术指标接近或达到了国外先进水平,而且具备主、被动防摇功能,实现了一键锚定。研发设计团队也提出了用钛酸锂电池替代铅酸电池,将重达39吨的国产自动导引车的自重减到26吨,并成功实现了循环充电,大大延长了续航时间和工作寿命。


配图:青岛港自动化桥吊“一对多”监控上线测试

在智慧港口建设中,高质量的通信也是必不可少的内容,此时设计团队将目光放在了5G技术上。5G 技术的高速率、低延迟特性使得船舶内部、船-船、船-岸、船-标等之间的互联互通变得更加高效和通畅。利用5G 技术设计在航船舶自主互连的通信模式,作为现有船舶自动识别系统的备用通信装置,满足船舶之间的高速互连,为船舶智能避碰提供实时可靠的数据感知手段。通过船载5G 网络,可以对船舶的轮机状态、用油以及排放情况进行全方位数据监测和采集,进而通过船岸高速网络实现监测数据的及时回传。

在2019年11月28日,青岛港全自动化集装箱码头二期建成投产,成为世界上第一个“5G+氢”的自动化码头,并创出了桥吊单机作业47.6自然箱/小时的最高纪录。

、“智慧远”万级大港——宁波舟山港

宁波舟山港由宁波港、舟山港合并重组而来,有生产泊位620多座,是中国超大型巨轮进出最多的港口,2021年12月16日,宁波舟山港成为继上海港、新加坡港之后,全球第三个3000万级集装箱大港。在建设智慧港口的路上,宁波舟山港也给出了自己的答案。宁波舟山港自主研发了n-TOS 3.0系统(集装箱生产管理系统),实现对集装箱码头业务生产全面管理,涵盖了堆场策划、船舶管理、指令派发、设备调度、远控集成等功能,结束了国内“千万箱级”集装箱码头依赖国外系统的历史。据测算,目前该系统作业的集装箱吞吐量达2300万标箱,占宁波舟山港3000万箱的近八成。

传统龙门吊的作业存在三大痛点:设备利用率低只有30%,转场难;司机长期低头弯腰作业 , 颈推、腰椎等容易患上职业病,工作环境恶劣,招人困难;高空作业,存在安全风险。宁波舟山港通过将传统龙门吊进行5G远程改造,将驾驶台后移至办公室,实现远程控制,能够使港口企业减少2/3的驾驶员,节约人工成本70%,提高生产效率30%。


配图:宁波舟山港5G 远程龙门吊

、“全自动化大数据”——上海港

上海港是中国上海市港口,位于中国大陆海岸线中部、长江入海口处,前通中国南北沿海和世界大洋,后贯长江流域和江浙皖内河、太湖流域。2022年1月1日,上海港集装箱吞吐量已经突破4700万标准箱,连续十二年坐稳世界集装箱第一大港的位置。


配图:上海港

基于大数据制作的生产作业分析表明,上海港洋山港区四期码头已完成自动化阶段,进入智能化阶段。在智能化阶段中,上海港严格按照 PDCA 流程,利用智能化调整辅助生产。


配图:洋山深水港四期全自动化码头

在技术方面,主要有四大措施,一是堆场场桥改造,在传统码头改造4个轨道吊区,目前作业效率提高80%,翻箱率 由46.90%下降至16.97%。二是轮胎吊和桥吊远程操控,集合全方位监控和管理,降低工作人员疲劳程度,节能增效。三是AI智能理货,基于视觉人工智能的智能理货系统在全国装机量达到200台,识别率近100%,系统不断进化,其图片自学习超2.28亿次。四是大数据管控,利用大数据做好作业成本分析,收集港区生产大数据,建设港口大数据平台。

语:

智慧化港口建设是一项长期任务,随着技术进步和社会发展,智慧港口的内涵在不断丰富,要求也随之提高。在新的变革中,超越传统港口的概念界定,从生态圈视角而非单纯技术层面,创新港口发展格局,具有重要的战略和现实意义。我们要充分借助数字化、智能化等高新技术,构建开放协作、高度互联、美丽经济的港口生态圈体系。

考文献:

[1]李一轩. 智慧港口建设为世界贡献中国方案[N]. 中国交通报,2022-05-10(006).DOI:10.28099/n.cnki.ncjtb.2022.001082.

[2]袁玉祥,随振营.新兴技术在智慧港口的应用现状及发展趋势[J].中国水运,2022(03):60-62.DOI:10.13646/j.cnki.42-1395/u.2022.03.020.

[3]张欣.国际港口发展趋势与上海智慧港口建设[J].张江科技评论,2022(01):38-39.

[4]程恩旺,郁友祝.5G助力智慧港航降本增效[J].通信世界,2022(03):47-49.DOI:10.13571/j.cnki.cww.2022.03.022.

[5]赵冲久.发展智慧港口等技术创新促进供应链互联互通[J].中国水运,2021(12):8.DOI:10.13646/j.cnki.42-1395/u.2021.12.002.

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