新冠肺炎疫情加速港口智慧化转型
2021-08-08 16:18 来源：中国水运报
上港集团超远程智慧指挥控制中心项目日前发布，在全球港口中首次使用F5G技术实现超远程控制港口大型设备作业，实现了100公里外操纵岸桥“隔空取物”。
港口自动化、数字化、智能化发展水平被视为提升核心竞争力的重要手段，也成为降低物流成本、提高物流效率的关键所在。新冠肺炎疫情在对港口生产运营造成巨大影响的同时，也进一步提升了码头经营人对智慧港口的认知与发展意愿，并促使其加速推进5G技术、区块链、边缘计算、人工智能和计算机视觉等先进技术的应用，促进传统码头转型升级。
自动化技术实现新突破
自20世纪90年代出现第一批自动化码头以来，码头自动化技术不断发展创新，逐渐覆盖港口作业全流程，现已可实现码头的全自动化作业。2020年以来，在港区多式联运集疏运系统、码头装卸生产作业等方面，自动化技术又有了新突破。
海铁联运发展目前愈发受到重视，但铁路、公路、水路三种不同运输方式之间尚未能实现无缝对接，且存在高成本、低效率的问题，而青岛港提出的智能空中轨道集疏运系统的方案优化了这个问题。该项目一期工程将采用智能空轨系统与AGV、IGV、集卡多种交互方式，精准对接海铁联运、中转业务、海关查验等8种港口业务，综合运用5G、人工智能、大数据、北斗定位、机器视觉、激光扫描等高科技，实现智慧港口自动化建设新突破。
目前的自动化码头港口设备已能够实现远程自动化操作功能，但由于锁具类型多样化与拆锁工艺复杂，在集装箱锁具拆装环节尚未有可替代人工拆装作业的成熟设备、技术出现。天津港为解决这一问题，采用安装集装箱地面解锁站的方式，在解锁站用机械手代替人工，从而减轻人工劳动强度，减少工人工作的安全风险，同时提高集装箱锁具装卸速率。一辆集卡车在系统6个全自动智能机器人的拆装下，全程只需要20秒。
此外，为解决大型机械自动锚定、防瞬间强风锚定等难题，轨道吊“一键锚定”系统应运而生。传统码头堆场防风锚定依靠大量人员手动锚固，而自动化集装箱码头堆场通常使用全自动高速轨道吊（ASC）进行堆存作业，防风锚定时，难以在短时间内调动大量人员介入防风锚固。轨道吊“一键锚定”系统能够对堆场全部轨道吊实现自动控制，当ASC接收到防风锚定指令后，能够自动进入堆场海侧或陆侧的指定位置进行锚定，摆脱了传统依赖人工完成ASC防风锚定和防倾覆的工作模式。该系统能够使所有堆场机械在2分钟内自动完成防风锚定，误差控制在20毫米以内，而传统作业需要4个工作人员花30分钟才能锚定一台设备。
传统码头“升级”半自动化
自动化码头因其相较于传统集装箱码头所具备的集装箱接卸作业“零接触”、集卡快速通过智能闸口等优点，在港口生产过程中可大幅降低人员聚集和接触风险，很大程度上避免了因防疫措施导致的港口生产率下降问题。因此，如洋山四期自动化码头、青岛港全自动化集装箱码头以及鹿特丹港Euromax码头等先进自动化码头均在疫情期间保持良好运转状态，展现强劲韧性。
在此背景下，各港口推进港口自动化技术发展变得更加迫切。但新建自动化码头成本高昂、选址受限，因此传统码头自动化改造或成为新突破方向，天津港、日照港等多个港口均有传统码头自动化改造项目落地。但全自动化码头费用高昂且改造难度较大，所以半自动化码头改造成为主流。
由于岸桥作业复杂性，全自动化难度高，因此传统码头在自动化改造中不会首先考虑岸桥自动化，而是以堆场、水平运输设备自动化升级、闸口智能化为主。如深圳妈湾在原有RTG及码头设施基础上，通过北斗系统与惯性导航、激光扫描、GIS等技术的深度融合应用，实现码头堆场自动化改造；天津港五洲国际集装箱码头对RMG场桥设备进行远程操控改造，实现堆场箱区作业自动化；厦门港海润码头升级改造了平面运输无人化、拖车智能导引等部分；山东港口潍坊港利用RIFD、OCR等技术，实现闸口自动核验等功能。
但传统集装箱码头自动化改造仍面临诸多难题：一是传统码头改造建设周期长、投资大、能耗高，建设年吞吐量200万TEU的中型自动化码头一般需要投入10亿元以上。二是传统码头改造尚未形成技术标准。现有自动化码头技术方案难以解决传统人工码头全自动化改造的需求，试错成本高。三是港口运营商角色不同，需求有所差异。四是受码头水平运输系统和前沿以及堆场设备系统的整体衔接限制，全自动化码头改造仍有一定难度。
此外，干散货码头自动化也进一步升级。干散货码头自动化改造技术主要从装船、卸船、堆取料等大型设备的无人化操作和散货作业流程的全自动控制等方面进行，利用三维激光扫描技术对装卸船及装车过程中的料堆情况进行实时扫描；利用GPS技术精准定位抓取位置；利用仿真技术对作业过程中的设备动态进行仿真，实现对堆取料机及料堆作业动态的实时监控。在作业流程中利用三维激光扫描等技术实现码头卸船、水平运输、堆取料、装车、混配、装船等全过程作业自动化。
数字化促互联互通
数字化技术成为港口产业升级的重要变革力量，一方面通过“港口+数字化”实现供应链效率升级，另一方面借助开放和共享的数字化平台，促进港口与各方之间信息的互联互通。
智慧港口信息化系统以先进的技术手段使港口和物流企业间实现互联互通。随着数字化科技信息的快速发展，为提升码头生产作业能力和港口物流效率，各港口信息化平台系统不断升级完善。其中，深圳港盐田港区“易物流盐田”一站式港口综合信息服务平台已上线，用户可在平台上办理集装箱、船舶和拖车的信息查询、电子支付、口岸单位查验和放行查询、拖车进港预申报等港口相关业务，提高物流效率、降低成本；阿布扎比港口通过Maqta Gateway的数字物流解决方案平台MARGO实现卡车物流的数字化转型；招商港口基于区块链技术，搭建连接海关、港口、承运人、货主、货代、金融机构等相关各方的智慧港口物流平台。
目前受益于区块链、大数据、云计算等各项新技术与港口行业的深度融合，港口单证无纸化也得以蓬勃发展，港口单证无纸化应用在全球港口全面开花，多数港口步入港口作业单证全面无纸化行列，口岸物流效率大幅提升。例如，青岛港与中远海运集运携手合作，推出数字化、无接触进口提货方案，平均每个集装箱为客户节省提货时间近24小时；厦门港作业单证无纸化可为每票进出口提箱业务节省作业时间10小时以上，全港每年节省约2亿元成本。
5G应用加速落地
疫情激发了港口对5G应用的需求，全球多港部署5G基础设施建设，为建设智慧港口奠定网络设施基础。基于5G技术开展港口大型港机远程控制、智能识别、定位技术等智慧化方面的研究和应用，推动“5G+龙门吊远程控制”“5G+桥吊智能理货”、无人驾驶集卡等应用落地及规模使用。去年以来，全球多个港口纷纷开启5G模式，共同推进港口的数字化、智能化、智慧化等持续升级。
对于港口来说，提升货物转运效率是港口的核心业务诉求，货物的转运重点集中在集装箱堆场和桥吊作业区域，助力垂直运输工具的远程控制和水平运输工具的无人驾驶以及视频监控与AI识别，将是5G业务在港口应用的主要场景。
5G技术主要运用于：基于5G网络开展港口大型港机远程控制的研究和应用，实现桥吊、龙门吊的远程控制，提升集装箱作业效率和操作安全性，进入常规化投产；利用5G高清视频回传+AI视觉分析技术，开展智能理货的研究和应用，实时对集装箱箱号、残损等信息自动采集、识别，提升港口理货的准确率及效率；开展港口封闭区域内无人驾驶集卡或IGV的研究和应用，实现集装箱码头水平运输自动化，提升运输效率和安全；基于5G网络共同开展港口现场监控多路视频回传、智能识别和定位技术等的研究和应用，提升港口安全水平。
同时，随着AI芯片、超级计算机、云计算带来运算能力的提升，加上物联网和大数据技术，促使人工智能从实验室走向商业化应用，AI技术也在助力港口智慧升级。
目前，人工智能技术在港口处于初级应用阶段，主要集中在港口生产作业一线。AI技术主要赋能于港口中的集装箱流转运输环节，用于实现集装箱全流程识别、集装箱水平运输环节以及场桥、岸桥垂直运输环节等单点技术方案。例如，通过机器视觉技术在集装箱流转运输的过程中进行识别、数据采集，通过机器视觉技术，港口在从集装箱卸船到堆放、到理货、到提箱、到装船等过程中，可以智能识别集装箱的箱号、箱型、装卸提箱状态、箱体残损程度等，可以应用于闸口、场桥、岸桥等场景中。
从岸桥到闸口再到集装箱堆场，人工智能正在全方位加速传统码头的智慧化进程。全球首套港口门机人工智能理货系统在珠海港启用后，门机理货箱号和箱型的识别率达到98%；天津港智能理货系统在各集装箱码头实现全覆盖使用，实现了对作业箱号、拖车、装船位置的精准识别，其中车号、箱号一次识别准确率超95%，有效提升了码头公司装卸作业效率和理货工作效率。（谢文卿 吴佳璋）
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