招商港口智慧管理平台

刘敏毅

招商局港口(华南)营运中心

1 引言

2014年我国提出建设“丝绸之路经济带”和“21世纪海上丝绸之路”两大国家战略，港口作为我国连接国内外货运商贸、物流仓储以及信息服务等环节的重要载体，是“一带一路”战略的关键节点，这为我国智慧港口提供了历史性的发展机遇。当前，随着经济增速放缓、产业布局失衡、港口竞争加剧、环保成本增加等因素，全球港口现有发展模式遭遇诸多挑战，新形势下推进港口运营模式创新、实现港口转型升级成为亟待解决的重大战略问题[1]。

在当前背景下，招商港口利用先进的通信、物联网技术，将码头装卸设备及设施与智能传感器、移动终端、智能运维系统(IOMS)、设备管理系统(RCMS)、资产管理系统(EAM)、能源管理系统(EMS)等实行互联互通，并应用大集成、大数据、人工智能等技术，提供无人值守、3D巡检、在线监测、实时预警、远程维保、智能配件、智慧能源、在线数据、统计分析、决策支持、领导界面等功能，实现运行效能、运维成本、安全风险、绿色环保等要素的平衡，打造具有全面感知、智能决策和持续创新功能的“智慧管理平台”，助力企业数字化转型，促进港口发展。

2 智慧管理平台的必要性

2.1 数据无法满足企业管理需求

集装箱码头机械化及自动化程度较高，实时信息量巨大。靠传统的管理模式设备实时运行状态及劣化趋势极难把控，工程设备数据真实性、时效性、全面性以及据此产生的分析结果正确性难以保证，导致维保不足或过度维保现象经常发生，设备可靠率及维护成本瓶颈无法突破，远远满足不了日益提高的管理需求[2]。

2.2 对设备设施的安全可靠性缺乏有效的监管

随着码头设备设施使用年限增长，其安全风险也与日俱增，行业内大型设备坍塌、码头垮塌沉陷的案例时有发生，迫切需要引入科学有效的管理方法和手段。随着一系列行业法规，如大型起重机安装监控管理系统规定、污水处理站排放(港作内燃机械尾气排放)实行在线监测管理规定等相继颁布，政府执法力度与日俱增，对生产厂设备的监管提出了更高的要求。

2.3 各业务环节信息化系统分散、孤立

华南营运中心致力于建设世界级强港，现阶段正深入推进深西港口一体化管理。一体化管理首要的是制度、流程一体化，需要有强大的数字化及智慧化公共管理平台作支撑。而目前业内相关的工程管理软件普遍存在应用范围狭窄、数据无法共享、关联性差、数据采集自动化程度低、时效性差、分析功能低下等缺陷，迫切需要开发一套高度集成的数字化及智慧化工程管理平台，同时可以迅速推广到招商港口首个大湾区智慧港及“一带一路”沿线港口建设[3]。

3 智慧管理平台设计

3.1 智慧管理平台设计目的

(1)对远端信息的有效掌控，依靠前端的传感设备及通讯技术，动态实时采集生产运营相关(如能源监控、设备管理)的信息，再将信息传送到后台进行信息处理，并及时反馈。

(2)信息资源的高度共享，通过智慧管理平台进行信息资源整合，有效集成信息数据，实现港口管理数据互联化。

(3)提高港口管理决策水平，建立感知灵敏、信息流畅、智能决策的管理平台，将与港口生产作业相关的一切活动都集中在该平台中，实现对港口人员、设备和基础设施的实时管理，达到港口运营的“智慧”状态。

3.2 智慧管理平台架构设计

3.2.1 平台架构设计

智慧管理平台利用运行成熟的组态功能，对工业以太网、互联网、分布式的支持，对批次管理和追溯体系的支持，保证平台的灵活、可扩展、可重用、可维护等特性。智慧管理平台的架构由5层组成，分别是：用户层、应用层、数据存储层、数据采集层、感知层(见图1)。

图1 智慧管控平台设计架构

感知层：通过PLC、RFID、GIS、智能设备等各种感知设备对港口全方位信息进行采集。

数据采集层：通过互联网、移动通信网等各种网络将感知终端采集到的数据传输到相应的服务器。

数据存储层：建立云数据中心，将感知端采集到的各种类型的数据进行处理整合，为大数据挖掘和智能应用提供数据资源。

应用层：依托云数据中心庞大的数据资源，使用大数据技术对海量数据进行挖掘，根据港口业务需求开发相应的智能应用系统，为港口管理提供决策支撑。

用户层：提供固定或移动终端展示方式，包括PC端、便携式电脑、监控大屏等方式。

3.2.2 网络架构设计

智慧管理平台使用的硬件主要包括路由器、防火墙、WEB服务器、转码服务器、流媒体服务器、数据库服务器、存储设备等，网络拓扑架构见图2。

图2 网络架构图

3.3 智慧管理平台关键技术

(1)面向对象分析的设计方法。面向对象的方法是当今大型软件系统开发使用的主要设计、分析、实现方法，可以很好地掌握系统的本质，保证系统的相对稳定性，提高开发的效率和质量。

(2)多层结构设计理念。在系统设计中采用多层结构，加强安全性、提高效率、易于维护，具有高可用性、可伸缩性，具有极强的开放性。

(3)采用符合智慧港口特征的主流技术。智慧管理平台采用当前符合智慧港口特征的主流技术，如物联网技术、云计算、大数据、互联网、条码技术/二维码、图像智能识别、联动技术、GIS技术等，实现涵盖港区内生产过程的人、机、料的状态信息、操作状态、运行状态、计量检测等感知数据的获取、处理、存储及应用，并通过图表化形式实现呈现生产现场的生产进度、目标完成状况和生产过程中的人员及设备配合状况，使整个生产现场完全透明化、可视化，实现港口高效可靠、节能环保、安全运行的目的。

4 智慧管理平台功能

智慧管理平台建设包含智能运维系统(IOMS)、能源管理系统(EMS)、设备管理系统(RCMS)、资产管理系统(EAM)等4个子系统以及统一登录入口。主要功能包括：

(1)用户单点登录，用户只需要1次登录就可进入各个系统，方便用户使用及统一管理。

(2)通过网络通讯运行监控模块，可实现对于全港区设备及堆场(基站)所有网络终端设备运行状态、网络结构的监控及故障诊断判断功能。

(3)网络拓扑视图管理画面，可通过选择跳转切换显示整个网络状态或单个设备的网络状态。

(4)直观显示整个网络链路运行状态。

(5)整个码头岸桥使用率、场桥使用率、流机使用率显示。

(6)电站能源监测显示。

(7)对网络流量异常情况进行监控并报警显示。

4.1 智能运维系统(IOMS)

智能运维系统采用面向对象的分析设计方法，多层结构的理念，应用移动技术和二维码技术，实现智能巡检分析、设备信息管理、参数管理、巡检表管理、巡检任务GIS辅助、巡检任务执行、智能分析、智能告警、短信/IVR接口、备品备件管理、库存管理、调配管理、档案管理、统计分析及KPI等功能，实现设备的全面运维管理，降低设备故障率，保持设备稳定性，实现设备效益的全面提升。

4.2 能源管理系统(EMS)

EMS系统包括电站无人值守、变电站监控、污水站监控、消防泵站监控、岸电监控、视频监控、能源数据采集、能源消耗可视化、运行实时监测、能源计划管理、能源分析预测、智能警告、优化节能方案等，实现对电站、污水站、消防泵站、岸电等的自动监测，进而完成能源的优化调度和管理，实现安全、优良供能、提高工作效率、降低能耗，从而使管理者对能源成本比重和发展趋势有准确的掌握，制定有效的节能策略。

4.3 设备管理系统(RCMS)

RCMS系统将大型起重机设备的监视与管理功能结合，突破传统的监视或管理软件的应用局限，全面实现各个大型设备作业现场与控制中心间，各项数据信息的实时交互和动态管理，实现设备的监视与管理一体化的功能。主要功能包括实时状态监视、故障收集、故障诊断与分析、故障跟踪、业务统计、保养维护，协助企业实现设备高效使用预防保养和信息化管理。

4.4 资产管理系统(EAM)

资产管理系统(EAM)通过信息化手段，采用先进技术，集“数据采集、故障诊断、业务处理、智能分析、辅助决策、优化管理”于一体，以资产全寿命周期为主线，围绕资产“管、用、养、修”环节进行科学管理。通过搭建感知网络、提供数据通道，消除信息孤岛及利用可视化智慧视角等手段，依托物联网、云计算、大数据、人工智能，让信息从管理者的决策环境、港口管理的综合指标来精确表述，将港口的管理决策提升到一个新高度，最大化地保障战略规划和运营管控能力、数据认知与分析服务能力、业务流程优化与协同能力和技术创新应用与实践能力。

5 结语

以智慧管理平台建设实现创新与突破，是推进港口企业转型升级的重要抓手，也是提升港口行业综合实力的重要标志，将对港口企业的长远可持续发展带来持续深远的影响。港口向智慧化发展是必然趋势，智慧管理平台不仅仅是新技术的创新应用，更是生产关系的深刻变化，势必带来管理、组织、生产等方方面面的变化。我们要抓紧“21世纪海上丝绸之路”建设机遇，不断鼓励技术创新、管理创新，提高港口智能化水平。