5G扬帆，助力水运港航智能转型升级

马战凯

（中国电信研究院，上海  200120）

摘要：5G以高带宽、大容量、低时延的特性使其成为水运港航智能化转型的核心利器，文章通过5G在港航场景应用和案例的阐述，认为5G赋能水运港航有广阔的应用场景和发展空间，不仅能为港航智能化转型升级奠定坚实的基础，更为港航实现高质量发展提供强大的动力引擎。

关键词：5G；港口信息化；航运信息化

5G Sail to help the Intelligent Transformation and Upgrading of Water Transport Ports and Shipping

MA Zhankai

(China Telecom Research Institute, Shanghai  200120, China)

Abstract: 5G has become the core weapon of intelligent transformation of water transport port and shipping with the characteristics of high bandwidth, large capacity and low delay. Through the description of 5G's application in port and shipping scenarios and cases, this paper points out that 5G enabled water transport port and shipping has broad application scenarios and development space. It can not only lay a solid foundation for the intelligent transformation and upgrading of Ports and shipping, but also provide a powerful power engine for the high-quality development of Ports and shipping.

Key words: 5G; port informatization; shipping informatization

0  引言

中国是水运大国，水运行业是国民经济、对外贸易、社会发展的重要支撑。与陆运和空运相比，水运凭借其覆盖范围广、航道投资小、运输能力强、占地少、成本低的优势，在现代货物运输中具有不可替代的地位。港口和航运是水运产业价值链上的两个重要构成部分。在国家实现交通强国、世界一流港口航运等政策的指引下，传统港口通过5G、区块链、物联网、大数据、云计算、人工智能等新一代信息技术的深度融合应用，打造新一代安全、高效、智能、生态的智慧化港口，推动港航物流资源联动，成为构建差异化价值主张及竞争优势的重要举措。港口和航运有很多环节，从陆域的码头装卸、堆场摆放、货物的集疏运管理，到水域的航道建设、船舶预抵信息、引航等，每一个环节都需要通过技术手段来实现智能化转型提质增效。目前，全球无论是沿海枢纽大港、还是内河大港正在通过投资基础设施和技术应用，以高质量发展为导向，通过科技赋能，提高运转效率，创新港口和航运的运营发展模式。构建安全便捷、智能绿色、高效经济的“智慧港口”已经成为水运港航业的共识。5G正在成为推动水运港航智能转型升级的重要力量。

1  5G已成为引领港航信息化发展的重要驱动力量

根据《全球港航信息化发展报告（2020）版》显示，全球港航信息化发展总体上呈现三大趋势，即从智能化到智慧化、从垂直化向融合化、从系统化到生态化的发展趋势[1]。

1.1 5G正推动港口和航运向智慧化方向发展

5G推动智慧港口的信息化向业务层面深入，通过5G在图像大带宽、低时延传送及捕捉各种设备运行状态智能可视化的优势，使得原本人工去做的业务被5G智能化代替，通过对数据的优化调度、科学保养、节能减排、预防拥堵等自主管理，实现提质增效。5G推动智慧航运主要体现在船舶信息化、航道信息化、航运服务信息化三个方面。对于港航企业来讲，5G推动信息化系统加速融合成为统一的一套系统，跨组织架构的融合已经成为趋势。港航企业信息化正由系统化向平台化、生态化发展。在5G加持的推动下，基于5G图像传输来完成信息快速交换的效率越来越高、成本越来越小，5G赋能的范围和领域也越来越广阔，信息化将从单一系统向生态化方向发展，航运企业在5G时代都需要找到和建立自己的生态圈。

图1 Gartner公司2020年港航业技术成熟度曲线

由图1可知，2020年港航信息化技术期望峰值期，5G网络正推动智慧港口成为驱动力量，航运大数据也已经迈入稳步上升期。

1.2 5G技术的成熟正成为建设智能港口的重要驱动力量

目前，世界各大港口都在应用5G网络技术，提升港口竞争力，很多港口引入5G，实现提质增效和智慧化引领，部分港口已经实现了规模化应用，真正体现了5G在智慧港口领域的价值。

表1 5G智慧港口建设项目

2  5G赋能智慧港口要点及应用场景

电信运营商通过5G赋能港口的场景主要集中于5G智慧应用、港口业务服务、港区集成服务三大类场景，20个细分领域。

（1）5G智慧应用：岸桥远程控制、轮胎吊远程控制、港区智能理货、无人水平车运输、港区智能监控、安全防护。

（2）港口业务服务：无人机监控、港口管理平台、多联服务、机械人员定位、人员进出管理、能耗智能监测、闸口无人值守、流动机械监测、船代服务、堆场AI派柜。

（3）港区集成服务：港区数字大屏、数据中心、港区统一门户、港区业务中台。

5G核心业务场景主要包括5G在远程控制、智能理货、智慧堆场、智能闸口上的应用。

（1）5G+岸桥（轮胎吊）远程控制。港机是港口装卸集装箱的主要设备，以岸桥吊、轮胎吊、轨道吊为主。

传统轮胎吊弊端：司机长时间高空低头作业，危险系数高；长时间在吊机上待着，作业条件艰苦；三班倒24小时作业，司机招工难。

5G远控轮胎吊优点：应用5G技术实现远程操控，主要通过摄像头取回高清视频回传进行控制，完成吊具的精准移动和集装箱抓举等操作，1名远程操控人员可操控多台场桥、岸桥或轮胎吊，大幅降度人工成本，提升作业效率和安全性。

（2）5G+智能理货。传统手工理货：每台桥吊配一名理货员，人力成本高，人工纸质或手工终端记录，工作效率低、环境恶劣、易出错。

5G智能理货：利用5G传送高清图像结合基于AI的机器视觉，通过OCR箱号、车牌识别技术和基于5G专网回传的高清实时视频流，结合码头操作系统的各种数据，远端控制现场理货作业，基于5G专网回传的高清视频流，单桥吊上行带宽可以到达20 Mb/s，6-8路智能理货，实现一人看管“多路岸桥”及可回溯查看等。目前识别率高达98%，有效降低人员工作强度，提高了作业准确性。

（3）5G智慧堆场。5G智慧堆场的业务可以分为集装箱堆存类业务、集装箱验修洗类业务、堆场货物仓储类业务。

堆场目前痛点：信息系统不完善、硬件自动化水平低；数据规划、建设和应用严重不足，行业服务水平良莠不齐、标准不统一。

5G堆场智慧化实施内容：主要包括集装箱的进出场、装拆箱管理，箱号锁定、箱号自动校验、箱位管理、超期箱管理、坏箱维修、商检箱管理等，对各个操作的费用进行自动统计，并留有数据接口，可以根据需要输出数据和实行网上堆场箱信息的实时查看等操作。另外还可以根据输入进出堆场集装箱的相关信息自动生成各种日常报表所需的数据。

5G+无人机堆场库存精确管理：通过无人机实现了对散杂货的快速盘点；通过DGPS（全球卫星定位系统+GPS差分定位）精确定位港口的人员及车辆，实现了港口作业的智能调度，成功解决了以往港区工作人员走错跺、取错货的痛点。

（4）5G智慧闸口。5G智能闸口自动识别获取集装箱的箱号、箱型以及箱门朝向等信息，识别集装箱破损情况，车辆自动进场，自动派发铅封，通过与TOS码头管理系统的对接，实现对集装箱货车通道的自动化管理，通过对集卡车进行箱号识别、车牌识别、重量采集、箱体验残、自动放行控制等工作，完成闸口数据的快速验证，大幅提升效率，并减少运输车辆作业时长，降低运营成本。

3  5G赋能智慧航运要点及应用场景

5G在航运的信息化场景主要有：船舶信息化、航道信息化、航运服务信息化。

3.1 船舶信息化

5G智慧靠离泊系统解决最后500米精准引航。大型船舶的靠离泊一直是港口航运服务的重要一环，通过5G向工作人员手持引航作业终端发送海洋环境、离港口距离及能见度、风速流向等数据，实现了对船舶实时动态信息的精准且及时地掌握，实现第一时间对船舶的智能引航。

3.2 航道信息化

5G智慧航道为长江“绿色”护航。针对长江绿色发展、排污整治、禁渔期禁止捕捞等，仅靠人工，缺乏智能化手段，很难取证和监测。通过5G网络，实现前端CPE上传摄像头实时图像到航道局锚地船舶管理系统、船舶动态检测系统、违法捕鱼监管系统、无人机、单兵执法仪、北斗地基增强系统、AIS船舶自动识别系统等行业应用中，来实现航道智慧管理。实现对航道的“蓝天卫士”“智能禁渔”“智慧水务”等需求的智能化实现。

3.3 航运服务信息化

5G+MEC+区块链技术推动港口智慧物流服务的发展。在港口，5G+MEC+区块链技术的结合能为贯穿生产、包装、仓储、运输以及销售全过程的物联网设备，提供低时延、可追溯、可视化的物流管理和服务。

4  结束语

本文从5G赋能水运，从港口和航运两个角度，阐述了5G赋能港航业务智能化的主要场景和业务。今后，随着更多场景和业务的探索优化和完善，5G必将成为推动港航智能化转型的驱动力量，加速港航智能化的变革进程。

参考文献

[1] 徐凯．全球港航信息化发展报告（2020版）[M].上海：上海浦江教育出版社，2020.

作者简介，马战凯(1968-)，男，汉族，上海人，高级工程师，硕士，研究方向为水运港口和航运。