物联网技术在港口信息化建设中的应用研究

吴振铭 威海青威集装箱码头有限公司

一、物联网技术理论基础

（一）物联网的定义

物联网是根据移动互联网和传统式电信网的信息承载体，它能够使这些单独寻址的物理学目标中间完成互联互通。当今，物联网通常为无线网络，其中包含了丰富的信息内容，包含了500-1000 兆个物体[1]。通过物联网，人们可以通过电子标签的形式将现实生活当中的真实物体在网络上进行联接，并准确地查询到具体的位置。与此同时，基于物联网还可以对系统当中的机器、设备以及人员等进行集中化的管理与控制，并对家庭设备以及汽车等进行遥控，达到防止物品被盗的效果。

（二）物联网技术的概念与特征

物联网技术指的是根据信息传感设备、按照约定信息协议，将物体联入到网络系统当中，实现物体与物体、物体与人之间的信息互通，在这个基础上对物体进行智能化的感知、识别、跟踪与管理的技术。从本质上来说，物联网技术是基础信息载体使物理对象互联互通的网络技术，目前已经被广泛地应用到了农业、水利工程、电力工程、化学工业、建筑制造、交通运输等多个领域当中，并在这个过程中还形成了很多新兴产业。

实践证明，物联网技术的特征重要包括以下三个。第一是实时性，它指的是物联网技术可以确保信息的实时获取和实施传递，增强了决策解决的实时性和有效性；第二是大范围，指的是物联网技术可以对现实世界之中大区域的信息开展采集、分析和处理，可以为决策处理提供充足的信息和数据支持；第三是自动化，指的是物联网设计方案的愿景是利用自动化设备来替代人工，对系统内所有设备实行自动化控制，再无必须人工干预的情况下提高运行效率。

（三）无线通信

无线通信指的是在好几个节点中间不经过导体或是缆线而实现的远距离通信散播，目前比较常见的无线通信包括收音机、无线电、手机、wifi 等。在人们的日常生活当中，很多固定式和移动式的应用都运用了无线通信的原理，除了各种数码产品之外，GPS、无线鼠标等也需要将无线通信作为支撑。除此之外，物联网系统在运行和发挥作用的过程中也会将无线通信作为重要的技术手段。

（四）物联网协议

物联网协议能够被分成传输协议和通信协议这两个一部分，在其中传输协议的效果是承担子网掩码内部设备中间的组合和通讯，通信协议则是运作在传统的互联网技术TCP/IP 协议基本上的设备通讯协议，作用是完成设备中间的数据传输和互相通讯。在物联网系统当中，常用的传输协议包含RFID、红外技术、蓝牙技术、GPRS、Wi-Fi、NB-IoT 等这几种，常用的通信协议则包含REST/ HTTP、CoAP、MQTT、DDS、AMQP、XMPP、JMS 等[2]。

二、港口信息化发展现状及需求分析

（一）港口信息化现状及存在的问题

在信息时代当中，港口信息化发展和建设过程当中所面临的一个最为主要的问题就是信息安全。在这个过程中，物联网技术做为信息时代的产物，在港口领域应用的时间比较短，安全问题是较为突出的。在信息化建设的过程中，物联网技术的运用虽然可以提高港口运行的效率和质量，但在这个过程中也出现了信号干扰、病毒入侵及其通讯传输不安全等领域的难题。一方面，在网络感知的过程中，无论是信息的采集还是传输都可能会出现安全问题。同时，在核心网络层的信息传输及其物联网业务流程运作的全过程中也很有可能会产生安全性上的难题。另一方面，在港口信息化发展的过程中还可能会出现网络入侵、木马病毒攻击及其路由器攻击等难题，这会对互联网信息造成破坏，与此同时对港口物品信息和数据的完整性和可用性导致不好的危害。

（二）港口信息化业务流程

在物联网技术的支撑下，港口中这些能够被鉴别和被控制并能开展信息交换的物质都是会被嵌入一个电子标签，该标签可以与货物一同移动。在供应链的各个环节都可以对该标签开展检测，标签上的数据和信息也可以传递到数据平台上。通过这种方式，港口中特殊的物件就会在物联网系统之中被映射为一个实体线。港口之中的货品在历经每一个环节的过程中都是被纪录和扫描仪。在这样的情况下，公司就可以根据一个统一的平台来完成货物信息的共享，并通过供应链延伸的方式与航运企业、物流企业等进行合作，沟通建立港口信息化业务管理的子系统，使信息和数据的交流与传递变得更为便利。

（三）港口信息化建设的运营状况

在港口信息化建设与运行的过程中，企业充分利用了物联网的优势，形成了完善的供应链体系。港口货物的吞吐量比较大，同时大多数的港口还支持水陆联运，是水陆交通的重要枢纽。在这样的情况下，港口运输规模也是比较大的。只有投入足够的资金研发新技术，实现信息化建设，才能提高运输的效率和运输的规范性。在运营的过程中，要利用物联网感知、互联及其智慧的工艺特点来完成港口机器设备、船货信息以及物流信息的互联互通，提高港口智能化运行的效果。

三、港口信息化建设的物联网设计

（一）港口信息化建设的总体设计方案

根据物联网技术的特点和港口信息化建设的特征，可以确定信息化建设的总体设计方案。在这个过程中，可以利用不同类型的传感设备、监控设备及其GPS 定位技术来进行信息的采集工作，同时基于物联网系统来将陆路运输、港口作业及其货运物流武器装备等信息系统软件做好融合，从而得到更加健全的港口管理方法信息，这能够为港口作业管控给予信息层面的适用，与此同时为港口公共货运物流信息化服务平台的快速发展和运作给出的数据来源于方式。在这个全过程中，能够根据差异的港口生产制造企业将其划定为不一样的产业园区，每一个产业园区都涵盖了路运货运运输、港口作业等管理体系，在这个基础上可以更好地进行信息化建设。

（二）物联网的软件选择

在港口信息化建设的过程当中，选择合适的物联网软件是十分有必要的。在这个过程中，能够选择AWS IoT Device Management来对系统之中的设备开展管理，它可以通过无线通信的方式来实现远程管理，为信息化建设提供便利的服务。在该软件的支持下，港口能够构建起独立的Web 应用程序，并通过这种方式对设备的运行情况进行监视，同时可以有效地解决设备在操作上和在安全上的问题[3]。与此同时，还可以与云平台的设备进行连接，对物联网发送的设备警报开展审核和监视，并在这个基础上进行安全修复。

（三）物联网数据库

基于物联网技术的港口信息化平台数据采集的维度和频率的都是比较高的，系统当中设备的数量也是比较多的，整体采集的数据量比较大。与此同时，平台对物联网数据库的实时性要求比较高，港口信息化信息的运行需要大量的实时数据。除此之外，系统当中的数据具有静态化的特征，在产生之后不会再发生变化。因此，在选择物联网数据库的时候要避免传统的事务型数据库，而是要选择支持数据转化的新型数据库。在这个过程中，PostgreSQL 可以满足实际需要，数据查询的速度也是比较快的。

四、物联网技术在港口信息化建设中的实现

（一）物联网平台

在港口信息化建设的过程中，要构建起完善的物联网平台，基于物联网技术来对港口现场作业、理货、车辆进出港等进行管理。在这个过程中，要应用RFID 电子车牌替代纸面票据和传统式入港证，与此同时对杂货港口生产系统的货品信息和汽车数据信息实现即时收集，并对生产、库场以及出入港等进行动态化的管理[4]。在物联网平台构建的过程中，除了要运用RFID 技术之外，还要配置红外感应器、强求定位系统、传感器等设备，实现运输工具、物流对象之间的互联互通，达到信息交换和信息通讯的目的，并对港口物流进行智能化识别、智能化跟踪定位与管理。

（二）港口信息化系统关键功能设计

当前，海港信息化系统的关键作用具体表现在智能闸口系统软件和智能车子作业系统这两个层面。在智能闸口系统当中，车辆进到闸口的情况下读写器能够获取RFID 内的数据，并将其传递到后台系统，自动化地生成行车指南，减少人为干预，提高通关效率。在智能车辆作业系统当中，港口全部的运输车辆和驾驶员都配备了专业的RFID 车卡和驾照，在驾驶车辆的时候，驾驶员会将自己信息与实际操作车子信息开展关系，与此同时系统软件可以将驾驶员的作业单据和作业场所等数信息传送到车截终端设备，使驾驶员更好地了解作业信息，不仅可以提高作业调度的效率，与此同时还可以对车辆和驾驶员的工作量开展核算。

（三）物联网技术与其它模块

在基于物联网技术对港口信息化体系结构进行规划的过程中，形成了陆路客货运输体系和港口码头作业体系这两个重要的模块[5]。其中陆路客货运输体系的功能是搜集港口来往车辆的信息，并运用物联网技术来对车辆的信息进行记录和识别，为管理部门和货主的监管和查询提供便利。在港口码头作业体系当中，可以对码头最前沿的作业信息进行搜集，同时通过视频监控、识别传感等技术来了解前沿的生产情况，达到无盲区监管的效果，使管理人员更好地了解现场生产与管理状况，提高决策的精准性。

五、结论

总的来说，在港口发展的过程中，信息化建设是一个重要的趋势，物联网技术成了重要的技术支持。在这个过程中，管理人员要形成完善的信息化建设方案，要结合港口的特点和需要对物联网软件和数据库进行合理选择。与此同时，在这个过程中还要关注信息安全的问题，结合实际情况对港口信息化系统进行改进与创新，推动我国智能化港口的发展进程。在未来，在物联网技术的支持下，港口信息化建设还将向着规范化、精准化以及安全化的方向不断发展。