新冠肺炎疫情加速港口智慧化轉型
2021-08-08 16:18 來源：中國水運報
上港集團超遠程智慧指揮控制中心項目日前發布，在全球港口中首次使用F5G技術實現超遠程控制港口大型設備作業，實現了100公里外操縱岸橋“隔空取物”。
港口自動化、數字化、智能化發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、提高物流效率的關鍵所在。新冠肺炎疫情在對港口生產運營造成巨大影響的同時，也進一步提升了碼頭經營人對智慧港口的認知與發展意愿，并促使其加速推進5G技術、區塊鏈、邊緣計算、人工智能和計算機視覺等先進技術的應用，促進傳統碼頭轉型升級。
自動化技術實現新突破
自20世紀90年代出現第一批自動化碼頭以來，碼頭自動化技術不斷發展創新，逐漸覆蓋港口作業全流程，現已可實現碼頭的全自動化作業。2020年以來，在港區多式聯運集疏運系統、碼頭裝卸生產作業等方面，自動化技術又有了新突破。
海鐵聯運發展目前愈發受到重視，但鐵路、公路、水路三種不同運輸方式之間尚未能實現無縫對接，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系統的方案優化了這個問題。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，精準對接海鐵聯運、中轉業務、海關查驗等8種港口業務，綜合運用5G、人工智能、大數據、北斗定位、機器視覺、激光掃描等高科技，實現智慧港口自動化建設新突破。
目前的自動化碼頭港口設備已能夠實現遠程自動化操作功能，但由于鎖具類型多樣化與拆鎖工藝復雜，在集裝箱鎖具拆裝環節尚未有可替代人工拆裝作業的成熟設備、技術出現。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，在解鎖站用機械手代替人工，從而減輕人工勞動強度，減少工人工作的安全風險，同時提高集裝箱鎖具裝卸速率。一輛集卡車在系統6個全自動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錨定、防瞬間強風錨定等難題，軌道吊“一鍵錨定”系統應運而生。傳統碼頭堆場防風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）進行堆存作業，防風錨定時，難以在短時間內調動大量人員介入防風錨固。軌道吊“一鍵錨定”系統能夠對堆場全部軌道吊實現自動控制，當ASC接收到防風錨定指令后，能夠自動進入堆場海側或陸側的指定位置進行錨定，擺脫了傳統依賴人工完成ASC防風錨定和防傾覆的工作模式。該系統能夠使所有堆場機械在2分鐘內自動完成防風錨定，誤差控制在20毫米以內，而傳統作業需要4個工作人員花30分鐘才能錨定一臺設備。
傳統碼頭“升級”半自動化
自動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“零接觸”、集卡快速通過智能閘口等優點，在港口生產過程中可大幅降低人員聚集和接觸風險，很大程度上避免了因防疫措施導致的港口生產率下降問題。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碼頭等先進自動化碼頭均在疫情期間保持良好運轉狀態，展現強勁韌性。
在此背景下，各港口推進港口自動化技術發展變得更加迫切。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碼頭自動化改造項目落地。但全自動化碼頭費用高昂且改造難度較大，所以半自動化碼頭改造成為主流。
由于岸橋作業復雜性，全自動化難度高，因此傳統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、水平運輸設備自動化升級、閘口智能化為主。如深圳媽灣在原有RTG及碼頭設施基礎上，通過北斗系統與慣性導航、激光掃描、GIS等技術的深度融合應用，實現碼頭堆場自動化改造；天津港五洲國際集裝箱碼頭對RMG場橋設備進行遠程操控改造，實現堆場箱區作業自動化；廈門港海潤碼頭升級改造了平面運輸無人化、拖車智能導引等部分；山東港口濰坊港利用RIFD、OCR等技術，實現閘口自動核驗等功能。
但傳統集裝箱碼頭自動化改造仍面臨諸多難題：一是傳統碼頭改造建設周期長、投資大、能耗高，建設年吞吐量200萬TEU的中型自動化碼頭一般需要投入10億元以上。二是傳統碼頭改造尚未形成技術標準?，F有自動化碼頭技術方案難以解決傳統人工碼頭全自動化改造的需求，試錯成本高。三是港口運營商角色不同，需求有所差異。四是受碼頭水平運輸系統和前沿以及堆場設備系統的整體銜接限制，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一步升級。干散貨碼頭自動化改造技術主要從裝船、卸船、堆取料等大型設備的無人化操作和散貨作業流程的全自動控制等方面進行，利用三維激光掃描技術對裝卸船及裝車過程中的料堆情況進行實時掃描；利用GPS技術精準定位抓取位置；利用仿真技術對作業過程中的設備動態進行仿真，實現對堆取料機及料堆作業動態的實時監控。在作業流程中利用三維激光掃描等技術實現碼頭卸船、水平運輸、堆取料、裝車、混配、裝船等全過程作業自動化。
數字化促互聯互通
數字化技術成為港口產業升級的重要變革力量，一方面通過“港口+數字化”實現供應鏈效率升級，另一方面借助開放和共享的數字化平臺，促進港口與各方之間信息的互聯互通。
智慧港口信息化系統以先進的技術手段使港口和物流企業間實現互聯互通。隨著數字化科技信息的快速發展，為提升碼頭生產作業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、口岸單位查驗和放行查詢、拖車進港預申報等港口相關業務，提高物流效率、降低成本；阿布扎比港口通過Maqta Gateway的數字物流解決方案平臺MARGO實現卡車物流的數字化轉型；招商港口基于區塊鏈技術，搭建連接海關、港口、承運人、貨主、貨代、金融機構等相關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與港口行業的深度融合，港口單證無紙化也得以蓬勃發展，港口單證無紙化應用在全球港口全面開花，多數港口步入港口作業單證全面無紙化行列，口岸物流效率大幅提升。例如，青島港與中遠海運集運攜手合作，推出數字化、無接觸進口提貨方案，平均每個集裝箱為客戶節省提貨時間近24小時；廈門港作業單證無紙化可為每票進出口提箱業務節省作業時間10小時以上，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絡設施基礎。基于5G技術開展港口大型港機遠程控制、智能識別、定位技術等智慧化方面的研究和應用，推動“5G+龍門吊遠程控制”“5G+橋吊智能理貨”、無人駕駛集卡等應用落地及規模使用。去年以來，全球多個港口紛紛開啟5G模式，共同推進港口的數字化、智能化、智慧化等持續升級。
對于港口來說，提升貨物轉運效率是港口的核心業務訴求，貨物的轉運重點集中在集裝箱堆場和橋吊作業區域，助力垂直運輸工具的遠程控制和水平運輸工具的無人駕駛以及視頻監控與AI識別，將是5G業務在港口應用的主要場景。
5G技術主要運用于：基于5G網絡開展港口大型港機遠程控制的研究和應用，實現橋吊、龍門吊的遠程控制，提升集裝箱作業效率和操作安全性，進入常規化投產；利用5G高清視頻回傳+AI視覺分析技術，開展智能理貨的研究和應用，實時對集裝箱箱號、殘損等信息自動采集、識別，提升港口理貨的準確率及效率；開展港口封閉區域內無人駕駛集卡或IGV的研究和應用，實現集裝箱碼頭水平運輸自動化，提升運輸效率和安全；基于5G網絡共同開展港口現場監控多路視頻回傳、智能識別和定位技術等的研究和應用，提升港口安全水平。
同時，隨著AI芯片、超級計算機、云計算帶來運算能力的提升，加上物聯網和大數據技術，促使人工智能從實驗室走向商業化應用，AI技術也在助力港口智慧升級。
目前，人工智能技術在港口處于初級應用階段，主要集中在港口生產作業一線。AI技術主要賦能于港口中的集裝箱流轉運輸環節，用于實現集裝箱全流程識別、集裝箱水平運輸環節以及場橋、岸橋垂直運輸環節等單點技術方案。例如，通過機器視覺技術在集裝箱流轉運輸的過程中進行識別、數據采集，通過機器視覺技術，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、箱體殘損程度等，可以應用于閘口、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碼頭的智慧化進程。全球首套港口門機人工智能理貨系統在珠海港啟用后，門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現全覆蓋使用，實現了對作業箱號、拖車、裝船位置的精準識別，其中車號、箱號一次識別準確率超95%，有效提升了碼頭公司裝卸作業效率和理貨工作效率。（謝文卿 吳佳璋）
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