封面來源 | 視覺中國
智慧港口是指藉助物聯網、雲計算、大數據、智能感知等新一代信息技術來對港口供應鏈各核心的關鍵信息進行深度計算與廣泛互連,實現港口供應鏈上的各種資源和各個參與方之間無縫連接與協調聯動,從而對港口管理運作做出智慧響應,形成信息化、智能化、最優化的現代港口。港口作為承載着全球90%貿易的海運樞紐,在促進國際貿易和經濟發展中發揮着至關重要的作用。發展智慧港口能夠有效提升港口作業效率,紓解日益增加的港口運輸壓力,服務“一帶一路”建設,同時順應了時代發展趨勢,成為利用現代科技手段促進我國智慧交通發展的重要方面。
發展環境
政策支持:多項智慧港口政策落地,指引行業從技術落地到加速推廣作為“21世紀海上絲綢之路”的重要節點,港口在“一帶一路”建設中有着舉足輕重的作用。近年來國家出台多項利好智慧港口行業發展的相關政策,加快智慧港口建設。2017年1月,交通運輸部發布《關於開展智慧港口示範工程的通知》,首提“智慧港口”,指出“依託信息化,重點在港口智慧物流、危險貨物安全管理等方面”,重視智慧港口的安全與物流建設。隨着5G等新興信息技術的發展,2020年8月,交通運輸部出台《關於推動交通運輸領域新型基礎設施建設的指導意見》,對建設智慧港口的技術落地提出更為細緻的要求,要求“引導自動化集裝箱碼頭、堆場庫場改造,推動港口建設養護運行全過程、全週期數字化,加快港站智能調度、設備遠程操控、智能安防預警和港區自動駕駛等綜合應用。”隨着部分標杆性智慧港口陸續建成,國家對加快各地智慧港口建設提出了新要求。2021年9月與2022年1月,交通運輸部與國務院分別發佈《交通運輸領域新型基礎設施建設行動方案(2021—2025年)》與《“十四五”現代綜合交通運輸體系發展規劃》,都對具體港口的智能化改造要求進行明確,如“推進廈門港、寧波舟山港、大連港等既有集裝箱碼頭的智能升級,建設天津港、蘇州港、北部灣港等新一代自動化碼頭”,“推進大連港﹑天津港、青島港、上海港、寧波舟山港、廈門港﹑深圳港、廣州港等港口既有集裝箱碼頭智能化改造。建設天津北疆C段﹑深圳海星、廣州南沙四期、欽州等新―代自動化碼頭。”多項政策落地,使得我國智慧港口行業的發展方向和發展目標逐漸清晰。技術驅動:5G和人工智能兩大引擎助推智慧港口發展人工智能、大數據、雲計算、5G、區塊鏈等技術進步為智慧港口提供發展動力,其中5G與人工智能技術是兩大主要發展引擎。5G的大帶寬、高時效、大連接在港口各類業務中優勢突出,可降低垂直運輸系統中橋吊、軌道吊、輪胎吊的遠程控制誤差,以及水平控制系統中集卡和AGV的遠程調度時延,從而提高作業可靠性。此外,大數據積累和深度學習算法進步使得人工智能技術在港口領域發揮作用。深度學習技術作為人工智能的核心技術之一,目前已經克服了傳統機器學習算法依賴人為特徵建立與篩選的限制,在計算機視覺與自然語言處理等諸多方向都取得了較好的實踐結果,應用於港口智能理貨、智能安防、自動駕駛、風險預測管理、金融異常檢測等多個領域。在技術進步的推動下,智慧港口有望進入智能化發展的新階段。市場需求與痛點:傳統港口效率低下,貿易增長與港口整合推動智慧港口建設當前,中國是世界第一貿易大國,也是港口大國。根據Alphaliner數據,2021年在全球港口貨物集裝箱吞吐量排名前十名的港口中,中國港口占據七席,且集裝箱處理量年增速仍較高,對港口效率的提升提出了挑戰。與此同時,傳統港口發展既面臨勞動力成本攀升、勞動強度大、工作環境惡劣、人力短缺等痛點,又面臨港口腹地重疊、貨類重疊的同質化競爭,降本增效成為港口企業的共同訴求。智慧港口利用互聯網和大數據實現港口的智能化、自動化和無人化,助推港口轉型升級和企業提質增效,是港口發展的必然趨勢。自2019年以來,我國港口資源整合速度明顯加快,如山東省和遼寧省的港口資源整合,統籌全省港口發展,這對提升港口作業效率,實現對港口的統一調度管理提出了新要求。在此背景下,提升港口管理水平,打造智慧港口迫在眉睫。發展現狀智慧港口應用場景較多,主要為智能識別、自動駕駛、智能裝卸、智能監控等四大應用領域智能識別:準確快速地獲取集裝箱數據是提高港口效率的關鍵。智能識別主要運用計算機視覺對集裝箱箱號、箱型、裝卸提箱狀態、鉛封有無等進行識別,覆蓋集裝箱裝卸船、堆放、理貨、驗殘、提箱、出關等全流轉環節,突破了傳統OCR技術易受外界干擾而導致識別準確率較低的技術限制,從而大幅提高物流大數據的流轉效率。自動駕駛:主要滿足集裝箱水平運輸需求,用於岸橋與堆場之間的集裝箱運輸。當前港口運輸自動化的三種運輸方案分別為自動駕駛集卡、自動駕駛跨運車與AGV,其中自動駕駛集卡由於無需場地改造,場景適用性強,單車成本低,成為當前我國港口運輸自動化的主流解決方案。基於5G、高精度定位與車路協同等技術,當前可實現集卡無人駕駛以及實時路況回傳,方便控制中心監管運輸進度,實時查看車輛的感知與規劃信息。智能裝卸:主要滿足集裝箱垂直運輸需求,包括橋吊、軌道吊和輪胎吊。橋吊用於集裝箱從船到岸的裝卸,軌道吊與輪胎吊用於堆場內集裝箱的搬運與整理。二者都在傳統港口模式下需要工人長時間高空低頭作業,對身體傷害大。現階段智能裝卸通過應用遠程控制技術,司機可以在中控室利用高清監控設備遠程查看現場情況並通過電腦屏幕進行監控和指示操縱,能夠提升安全係數,節約人力成本。
智能監控:安防系統是港口日常生產運營的重要保障。利用雲計算與雲存儲技術,港口安防系統可以滿足進出港車輛分析、駕乘人員面部識別、火災分析、煙霧分析、禁區報警等智能監控分析需求。而數字孿生港口運營仿真平台的誕生,進一步擴大了智能監控範圍。利用數字孿生技術,港口可接入各類箱體信息,實現超大規模集裝箱體的動態生成與同步,也可通過顯示拖車正在執行的計劃指令軌跡和實際運行軌跡,協助安全人員實時監控異常狀態,保障安全運輸。
智慧港口建設現狀
近年來,我國各地區港口正在加速推動數字化、智能化、低碳化轉型。2017年12月,上海洋山港四期自動化碼頭投入運營,成為世界上最大的自動化集裝箱碼頭,裝卸運輸均採用自主研發的智能系統,實現港口智慧化自主可控。2021年1月,天津港完成傳統集裝箱碼頭的全流程自動化升級改造,用數據驅動港口敏捷運營,從而降低港口單箱能耗和綜合運營成本。此外,天津港還在低碳化領域持續創新,其北疆港區C段智能化集裝箱碼頭已經投產運營,能夠實現綠電自發自用、自給自足,碼頭運營全過程零碳排放。
發展趨勢
智慧港口建設落地進程加快,區域港口整合成為大勢所趨
當前,我國智慧港口建設已從探索階段逐步走向成熟,各地智慧港口落地進程加快。然而,由於智慧港口建設投資大、週期長、要素多,再加上技術儲備、資本積累、創新能力、人力資源等不足現實情況,決定了智慧港口發展將是一個長期、持續和漸進的過程。基於各港口智慧化技術賦能,以及國家優化港口布局、協調地域經濟等供給側的頂層戰略規劃,未來區域港口整合將成為大勢所趨。
港口智慧決策與高附加值的綜合物流服務成為未來發展方向
當前港口基礎設施決策系統仍存在智能性和靈活性不足的問題,部分運營環節仍需依賴人員後台操控。未來依託海陸一體化,擁有廣闊且交通便捷的經濟腹地的第四代港口,將進一步挖掘、分析與應用港口數據資產,通過機器學習算法優化,大幅提升港口智慧大腦的運籌優化和智能決策水平,真正做到智慧決策,減少對人力的依賴。此外,作為多式聯運的結合點,港口供應鏈上下游企業之間的信息流、物流、資金流的協調整合需要強有力的連接。隨着數字經濟及智慧港口時代的到來,依託信息網絡支撐,延長對上下游企業的服務鏈條成為港口創新營收的新出路。未來,提供多式聯運、保税物流、全程物流服務、供應鏈金融等高附加值數字供應鏈服務,將成為推動港口發展的重要方式之一。
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