智慧港口的构成与建设内容探讨

□ 蔡银怡,蔡文学,郑冀川

(华南理工大学 经济与贸易学院，广东 广州 510000)

1 引言

港口作为城市连接与对外贸易的重要通道，面对来自船舶巨型化、供应链一体化、港口安全与环保等方面的挑战，转型升级势在必行。智慧物流是我国物流业未来发展的重要战略与方向，港口是物流环节中的重要节点，智慧港口作为现代信息技术与第四代港口创新集成应用的结果，则是港口转型升级，提质增效的必由之路。

2017年1月，交通运输部正式启动“智慧港口示范工程”，标志着国内智慧港口建设进入实质性阶段。在国家发展战略和技术发展的双重机遇下，研究智慧港口发展的技术驱动内涵，探讨智慧港口的建设内容，为港口的智慧化转型升级提供参考，具有重要现实意义。

2 智慧港口关键技术驱动分析

2.1 物联网技术与港口感知

智慧港口的一个最基本特征是对港口状态的全方位感知，而实现这一功能的支撑技术就是物联网。物联网借助RFID技术、网络技术等实现对物的智能识别、定位、追踪、监控和管理[1]，是实现智慧港口不可或缺的手段之一。在港口作业中，各个作业环节是紧密相连的，港口作业货物种类多、作业量大，迅速、准确地识别各环节的作业对象、作业状况以及货物状态非常重要。通过物联网技术感知和采集的货物信息、作业信息、环境信息等，经过初步筛选处理所形成的数据将作为智慧决策的基础数据[2]。利用物联网技术采集港口各个作业环节、设施设备和货物信息，是实现港口业务数字化的基础手段，也是实现港口智慧化的前提。

2.2 移动互联网与港口互联

移动互联网是一种通过智能移动终端，采用移动无线通信方式，获取业务和服务的新业态，包含终端、软件和应用三个层面。利用移动终端，可以对港口业务和服务的相关信息做出即时响应，使港口业务的参与各方能够随时随地实时跟踪业务、货物状态，获取相关服务信息、接受指令并进行互动以及实现移动电子商务。移动互联网技术在港口的应用主要有两个方面：协助现场作业和提供敏捷服务。港口现场作业人员通过移动终端，实时采集作业现场的环境、货物、运输工具等信息并反馈作业结果，提高了信息沟通水平和协同作业效率；另一方面，通过移动智能终端上的信息平台，港口客户可以便捷地获取港口业务相关信息和办理相关业务，如物流状态跟踪、业务预约办理、结算支付等。

2.3 自动化与港口作业

基于物联网对港口运作信息的感知，利用计算机智能系统，运用自动化技术实现自动化、智能化操作，促使港口运作更加智能和安全，实现“无人化”。包括无人值守闸口、智能堆场、自动导引车水平运输(AGV)和自主装卸等自动化作业[3]。自动化作业是实现港口运作智慧化的硬件基础。

2.4 云计算与港口数据

云计算是一种基于互联网的应用与服务方式，通过这种方式，共享的软硬件资源和信息，按需供给不同的计算机和设备，拥有强大的存储和计算能力。云计算具有通用性、虚拟性、可靠性、扩展性、资源共享等特点。对于通过物联网采集的海量港口数据，云计算不仅能够提供有效的海量存储空间，而且可以提供具有极强弹性的数据处理能力。云计算是智慧港口的基础性数字设施。

2.5 大数据技术与港口运营

大数据技术是智慧港口的核心技术，为智慧港口的运营提供重要支撑，也是实现智慧决策的根本所在。利用大数据技术，对港口的生产数据等结构化数据和视频监控、传感器等产生的非结构化数据进行分析处理和挖掘，发现其中所隐藏的规律和知识，提高业务预测的准确性、针对性，提供更贴近客户需求的个性化物流服务，以及实现港口运营的智能化[4]。

2.6 人工智能技术与港口服务

人工智能技术应用于港口的生产计划与调度过程中，可实现码头泊位智能调度、堆场智能策划、设备智能调度等，降低港口运作成本和提升港口的生产运作效率。人工智能技术应用于港口服务上，可以实现智能客服、智能搜索、智能推荐与设计等，提升客户服务体验和服务效率。

2.7 区块链技术与港口协作

区块链技术具有去中心化、不可篡改、可追溯、隐私保护等特点[5]。区块链技术在智慧港口中的应用，可以促进港口生态系统的协作，实现港口服务供应链的信息共享与可追溯性，提升港口服务供应链的效率与安全性。

3 智慧港口的功能与构成

3.1 智慧港口的功能

智慧港口的功能结构分为三个层次，底层是感知层，中间是互联层，最上层是决策/应用层，即全面感知、广泛互联和智慧决策。全面感知是智慧港口最根本的功能特征，主要体现在根据港口作业流程需要，利用物联网、传感设备与技术以及北斗卫星定位技术等，自动感知和采集港口各个生产作业环节及作业对象的位置信息、状态信息等，实现数据的集成管理与传输，并作为最终实现智慧决策分析的基础数据。互联层面上，港口将感知功能层所采集到的相关信息通过港口数据中心和公共信息平台与政府部门、供应链上相关企业进行数据交换和信息共享，为最上层的智慧决策分析提供大量的数据源和应用支持。最上层是决策/应用层，在相关信息和数据被采集和初步处理的基础上，明确目标和约束条件，人工智能、大数据技术等对生产调度、复杂计划和应急事件等快速做出有效、优化的决策并下达管理和操作指令，同时创新港口业态和港口信息服务应用，实现港口运作生产和服务供应链的最优化决策。如图1所示。

图1 智慧港口功能层次图

3.2 智慧港口的构成

基于港口代际发展理论[6]和新一代港口智慧化技术发展，结合港口发展的需求，从港口服务、理论和技术创新三个维度分析，智慧港口的构成应包含基础设施设备、运营与管理、物流服务、创新服务、互联互通和港口可持续发展六个方面的自动化、数字化与智能化。

①基础设施与设备。

港口基础设施设备作为港口生产运营的基础，其建设水平也是智慧港口的根基。港口基础设施设备的“智慧”主要体现在码头作业自动化、对基础设施设备的全面感知以及港口的数字化水平。

②运营与管理。

港口运营与管理是港口物流运作最核心的内容之一。港口运营管理是指港口运营过程中的计划、组织、实施和控制，是与港口生产和服务创造密切相关的各项管理工作的总称。运营与管理的智能化是指港口企业通过大数据、人工智能等技术手段提高港口运作管理和经营决策的科学化水平。

③物流服务。

随着经济全球化和港口竞争激烈化，港口功能也随之转变和延伸。物流服务是指港口作为全球供应链的核心节点，并以此形成一个服务平台，不仅为客户提供传统的装卸、搬运、业务，还联合港口上下游的物流企业提供集成、一体化的综合物流服务。能及时、有效地为过港货物提供柔性的、敏捷的集疏港服务和安全、专业、高效的货物流通服务将体现一个港口的“智慧”。

④创新服务。

传统的港口服务以装卸、运输等物流服务为主，但随着港口业务日益增长，现代化港口不单只是提供装卸运输服务，衍生出了很多新业态、新模式，以支持港口提供更好的运作和服务。创新服务作为智慧港口建设的一部分，包含新业态、新模式发展和技术创新。

⑤互联互通。

信息流作为供应链集成的三流之一，对于港口供应链的运作与服务是至关重要的，互联互通建设在智慧港口中具有基础性和支撑性作用。一方面是港口服务供应链上合作方之间的互联互通，指以港口为供应链核心节点，实现港口与港航行政部门、港口与港口、港口与船运公司、港口与相关物流企业、港口与货代、货主等之间的信息联通和基于信息流的协同运作。另一方面是面向客户提供实时、有效的公共信息服务和数据服务，为客户提供有价值的解决方案。

⑥港口可持续发展。

可持续发展是智慧港口的目标之一，也是港口持续保持竞争力的必然要求，港口可持续发展必然伴随着绿色港口的建设，节能技术、新能源技术、能源监测系统等绿色技术都为智慧港口的可持续发展提供了重要支撑。同时，人才培养是促进港口可持续发展的关键，优秀的人才资源能够持续不断地提升港口企业创新能力。

4 智慧港口建设内容

4.1 加快基础设施设备自动化建设

积极开展自动化码头建设或实施自动化码头改造，推动码头关键装备现代化、自动化升级改造。推进和完善港口智能生产运作系统建设，推动港口基础设施设备智能感知和数据采集系统建设，提升港口的全面感知与监控水平。加快升级港口通信设施和上云，进一步提高港口数据传输、存储和处理能力。重点推进数字化技术应用，实现港口管理与业务的全面覆盖。

4.2 推进运营与管理智能化建设

整合港口调度指挥中心系统、码头生产系统、堆场管理系统、设施设备管理系统以及安防管理系统，建立一体化平台，衔接内河支线港的作业，实现港口生产作业协同与智慧管理，运用运筹学与优化算法，实现智能生产调度，同时积极推进大数据、人工智能技术在港口运营生产、港口管理决策上的应用，综合提升港口运营管理的智慧化水平。

4.3 积极参与数字物流体系建设

一方面，推动港口集疏运体系的建设与完善，拓展无水港和支线港，发展多式联运，创新港口物流服务模式；另一方面，积极参与数字物流体系建设，应用数字化技术拓展港口的服务功能，提供一站式物流服务解决方案。

4.4 优化信息服务建设

推动“单一窗口”建设，提升“大通关”效率；推动“互联网+”以及云计算、大数据、区块链等数字化技术与港口服务的深度融合应用，建设智慧、多元、泛在、安全的港航物流信息服务平台。推动与港口联盟企业、港航物流企业的互联互通升级，完善港航数据应用标准体系，搭建数据服务共享平台，充分整合、共享港航数据资源。打造综合物流线上服务平台，完善驳运服务、拖车服务、多式联运服务等功能。基于大数据和人工智能技术，通过线上服务平台提供个性化、便捷化智能数据服务，打造统一开放的数据应用生态。

4.5 加快技术创新、服务创新

积极推动技术+管理、技术+服务创新。加强码头工艺创新、技术应用创新以及功能创新。创新港口供应链服务，发展供应链金融、跨境电商、航运服务等，创新港口发展新模式、新业态。

4.6 建设可持续发展港口

推进节能技术、新能源技术应用，深化推广使用清洁能源，改造港口装备，建立能源监测系统，优化能源使用效率，降低生产能耗。建设岸电设施与岸电系统。使用节能灯具，应用智能照明系统。实施港口生活垃圾处理和污水处理后排放或回用。同时，积极探索产—学—研合作模式，提升港口的持续创新能力，促进港口可持续发展。