基于5G技术的湛江港智慧港口建设探索

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  【摘 要】 为增强湛江港口软实力、提高港口的综合营运效率,结合湛江港建设现状和湛江港集装箱吞吐量,分析湛江港智慧港口建设的必要性,指出湛江港在港口监管系统、电子口岸、物流链等方面存在的不足。基于5G技术,构建由电子商务系统、控制管理系统、物流中转系统和信息反馈系统组成的湛江港智慧港口信息化平台架构,提出建立数据库、规划建设口岸平台、建立信息感知网络等优化方案。
  【关键词】 湛江港;智慧港口;5G技术;信息化平台
  0 引 言
  随着经济全球化不断深入和5G、物联网、人工智能等新技术的出现,智慧港口建设已成为世界港口发展的大趋势,国际上新加坡港、鹿特丹港等在智慧港口建设方面已先行一步;国内青岛港、天津港、上海港在智慧港口建设应用方面成果显著,宁波舟山港、广州港等在智慧港口建设方面正在发力。[1] 湛江港作为“一带一路”海上合作战略支点和广东省粤西地区枢纽港,近几年在港口建设方面进行了多方位尝试,如湛江港智慧散货码头建设、集装箱码头的全自动化改造等,均取得了一定成果。但是,由于投資力度不足、单一化建设等原因,湛江港各单元之间数据链联系不够紧密,存在信息孤岛、数据孤岛等问题。面对庞大数据、多源数据,缺少统一的信息化平台,导致信息沟通不畅,极大地影响了港口运营效率。5G技术作为新一代通信技术,具有高速率、低延迟、大容量等特点,被广泛应用于智慧教学、智慧医疗、车联网等领域。5G技术的出现,极大地改变了传统行业的运营方式,也催生了许多新的行业,具有广阔的开发和应用前景。5G技术日趋成熟,为智慧港口建设提供了强力保障。
  1 湛江港智慧港口建设的必要性
  1.1 湛江港面临的现状
  湛江港是我国通往欧洲、非洲、大洋洲和东南亚地区航程最短的港口,港内拥有124个生产性泊位、1个40万吨级泊位、4个30万吨级泊位、21个10万吨级以上泊位。湛江港是我国西南港口群的中心港口,近年来周边港口的强势崛起和国内大港的快速发展对湛江港的发展构成了巨大的竞争压力。广西北部湾港通过升级港口设施,引进各类百亿级产业项目,现已被列为国际枢纽海港。茂名港在“十三五”期间围绕石化储运项目加大建设,累计融资超96亿元,不断向能源大港迈进。上海洋山港区的亿通网服务平台,综合运用了先进的港口生产操作系统,具有涵盖物流、通关监管、费用结算等多种功能,实现监管控制一体化。在此情势下,湛江港要进行高效化、智能化、绿色化改造,保持自身竞争力。
  1.2 湛江港目前存在的不足
  对照国内智慧港口建设相对完善的港口信息化平台,湛江港在智能化建设中主要面临以下3个问题:
  (1)港口控制监管系统信息未共享互通。在港口控制管理方面,湛江港各码头部门业务办理过程繁琐、周期长。目前,湛江港各业务部门已有信息化系统,但各个系统之间的信息数据缺少统一的信息联络平台进行信息数据的有效传输和共享互通,难以形成一个完整串联企业公司、政府、管理部门、海事海关的物流信息系统控制和管理湛江港的货物流通,以实现各个单位部门之间业务的高效运作。各个港口物流部门信息孤岛问题是制约湛江港高效营运发展的一个关键因素。
  (2)电子口岸建设发展缓慢。湛江与深圳、广州等地同时确立了建立电子口岸的目标,但由于地区发展差异、投资力度等原因,与发达地区港口的电子口岸系统相比,湛江港相关设备尚不够完善,导致到港船舶办理航运相关手续的效率较低。湛江港产业链的地理位置呈狭长分布、范围大。港内船舶种类多、所涉业务广、信息源多样、数据庞杂,使得船舶通关效率低。在入港船舶越来越多的趋势下,湛江港还需进一步提高业务效率。
  (3)物流链智能化程度低。湛江港的物流链维持一种半人工、半智能的状态,由此导致运营成本相较于在传统物流运作下并没有得到显著减少。这种影响在湛江港集装箱多式联运上体现明显,如在集装箱转运过程中仍然需要使用ID卡进行信息识别、读取,需要通过计算机人工操作完成货物信息的传输。在集装箱信息透明度方面,也需要人工进行多方面信息的采集、计算和分析,缺少运用现有信息技术实现供应链流程各个节点的信息流、资金流的统一,由此造成了供应链多重资源的重合,增加了物流成本。
  1.3 湛江港发展的必然要求
  近年来湛江港集装箱装卸业务发展迅猛,2008―2019年湛江港集装箱吞吐量见图1。
  从图1可知,2008年全球金融危机使得湛江港集装箱吞吐总量有所波动,但自航运市场恢复后年增长率始终保持正增长,2018年湛江港集装箱吞吐量突破100万TEU的重要关口。[2]
  对图1数据进行拟合分析,预测2020―2030年湛江港集装箱吞吐量和增长率,结果见图2。
  由图2可知,湛江港未来集装箱吞吐量将逐年增多,在2030年有望突破200万TEU。港口现有运营模式势必会影响港口整体竞争力,不利于湛江港做大做强;因此,湛江港应全面推进智慧港口建设,无论是促进华南地区物流行业的发展,还是满足湛江港货物的进出口贸易都将大有可为。
  2 湛江港智慧港口建设探索
  湛江港在信息化建设中存在信息孤岛、非结构化数据过度膨胀等问题,制约着湛江港信息化效益的提升。为提高湛江港在国际国内的竞争力,推进港口技术创新和升级,智慧港口建设是湛江港未来发展的必然选择。
  2.1 智慧港口的概念
  智慧港口是以现代化的港口设施为基础,以大数据、云计算、物联网等新一代信息网络技术构建信息化平台为智慧港口的控制运营核心,能够实现对港口涉及的相关信息进行深度挖掘,以及航运过程中涉及的相关部门之间各个要素的信息互通和协同联动的智能化港口。
  智慧港口架构可分为前端传感层、信息通信层、数据中心层、应用服务层等4个层面。每一个层面相互连接、缺一不可。智慧港口架构见图3。   (1)前端传感层。通过基础的传感设备构建起物流运输的传感系统,对物流运输过程中的运输工具和货物的位置信息、状态信息進行全方位采集,采集得到的信息将全部服务于智慧港口信息化平台。
  (2)信息通信层。以局域网和无线网为基础,构建信息传输网络,将传感层采集到的信息数据传输到相应的信息处理系统。
  (3)数据中心层。在信息处理技术的支持下对收集到的数据进行分类处理,为决策层面提供方便、快捷的数据服务。
  (4)应用服务层。以处理过的数据为基础,在相关部门中实现智能应用的开发和使用,促进港口的运行效率。[3]
  2.2 5G技术在智慧港口建设的应用
  5G技术是最新一代的信息技术,根据国际标准化组织第三代合作伙伴计划(3GPP)定义5G的三大应用场景,其在智慧港口建设中的应用优势如下:
  (1)5G技术的最高数据传输速率可达20 GB/s,在用户密度较大时能够达到100 MB/s的能量效益,每无线带宽和每单元数据网络吞吐量是4G网络区域流量容纳值的3~4倍,区域内总流量密度达10 MB/(m2€穝)。因此,在智慧港口的建设中,5G技术可以应用在各个数据处理层传输方面,以解决信息数据传输量大的问题。
  (2)5G网络的连接密度可达每单位地区连接设备数量每平方公里100万台。智慧港口各个部门之间需要建立密集信息传输网络、数据库网络,实现部门之间的数据信息互联互通,且每个单元之间又保持相对独立。5G技术完全能匹配这种功能,成为智慧港口建设的最佳选择。
  (3)5G网络切换和保证通信质量极速达到500 km/h,可使数据包移动传输时延低于1 ms。在建立信息传输网络的基础上,提高港口作业效率是智慧港口建设的主要目的之一。5G技术在实现数据迅速传输的同时,降低数据传输时延,进而提高工作效率。
  2.3 湛江港智慧港口信息化平台的构建
  信息化平台是智慧港口的核心,智慧港口的建设需要港口本身具有一定的智能设施作为基础,进而在信息化平台的控制下实现更高程度的智能化。湛江港在探索智能化发展过程中,保留有智能化设施设备和信息化架构,如H2000通关系统,但与完整统一的信息化平台相比,湛江港目前还没有对港口物流相关部门进行连接、对相关信息进行处理的数据中心系统。
  基于对湛江港运输业务、发展现状的分析研究,构建符合湛江港实际需求的智慧港口信息化平台架构,该架构由4个子系统组成,见图4。
  (1)电子商务系统。湛江港内商务交易繁杂,利用5G技术搭建电子商务交易平台,通过网络上传船舶和货物的基本信息、买卖交易信息等,实现船方、企业和监管部门三方的商务信息对接,在此基础上实现对数据的分类管理。涉及支付的环节采用网上银行,为保证支付安全,银行需要为客户提供货款、业务费用结账、保险等金融保障。
  (2)控制管理系统。在报关业务方面,以航运公司为单位将船舶、货物、检疫等信息汇总录入,利用信息平台转换为通关申报信息,再统一由平台分配到每个管理单元,实现信息共享、互通,高效通关。针对湛江港配套设施分布,利用数字孪生平台统一数据库信息建立3D模型,将港口内设备、泊位、交通航道监控等数据接入平台实现相关部门对港口资源的高精度分配管理。
  (3)物流中转系统。湛江港作为沿海大港涉及的物流中转包括海陆、海空等多种联运方式。物流中转系统依托传感层数据的收集和处理,将物流中转有关数据从传感层汇集到物流中转系统,中转系统利用大数据技术,对数据进行分类、处理、汇总后传输到各个物流节点,作为重要决策调度的依据。
  (4)信息反馈系统。该系统主要为企业提供货物跟踪信息和货物状态信息。企业根据货物的订舱号、提单号等查询条件,在电子商务系统、控制管理系统和物流中转系统的设计基础上,通过系统间的信息传输反馈,实现对货物动态信息的实时掌握,进一步跟进物流动态,增强企业对货物流通的知情权。
  2.4 湛江港智慧港口信息化平台的优化
  在构建湛江港智慧港口信息化平台的基础上,为增强该平台的实用性,使湛江港早日建成功能完备的智慧港口,对湛江港智慧港口信息化平台提出优化方案。
  (1)建立信息数据库。建立数据库是湛江港信息化平台规划的核心。信息网络层面相对独立是湛江港在信息化升级改造中存在的主要问题,而数据库技术可以很好地解决这一问题。通过建立一个相对完善的核心数据库中心,将有关船舶、货物、商家、货主的相关信息(如货物、多式联运中交通运输工具的位置信息和状态信息,港口堆场的使用情况信息,商家在贸易过程发布的公告信息等)集成在数据库当中,通过数据库对货物信息进行分类和处理后,利用5G技术在各个部门与数据库之间进行信息传输、共享,在关键传输节点处添加数据接口模块,提供网络页面给各个部门查询、上传、下载物流过程中涉及的有效信息,使相关部门、政府、企业能够高效办理船舶、货物等多项综合业务。
  (2)规划建设口岸平台。湛江港船舶种类多,所涉业务广、信息源多样、数据庞杂,容易导致口岸内部运行复杂,因而有必要对口岸业务进行分类,梳理出需要重点投入建设的业务申报、报关通关、航道监控、基础服务四大平台。重点对四大平台进行智能化规划建设,应用5G技术加大投资力度,使船舶在业务申报和报关通关时更方便、快捷进行数据传输、业务通信和数据整合;使港口更加清晰精准地对航道进行监控,更全面地覆盖对多种类货物的基础服务。如此,湛江港的电子口岸发展更有条理,智能化平台也将相对趋于完善,可以高效地解决湛江港各类船舶到港的流程问题,在提高港口运营效率的基础上提高港口整体竞争力。
  (3)建立信息感知网络。可建立一个用于物流信息识别的感应层,切实解决湛江港港口在物流链货物运输过程中的智能化监管问题。信息感知网络主要利用无线传感、电子数据交换(EDI)、射频识别(RFID)等信息感知技术对物品进行信息采集,通过网络通信技术实现物流部门掌握货物的具体信息。无线传感技术应用于物流业务的中转环节,可以实时获取货物基础信息,在给予中转监管部门及时反馈的同时,可以减少物流环节对人工的依赖;EDI技术使物流全过程通过计算机网络来完成,不需要人工干预,不仅有效减少劳动力的重复使用、降低运输成本,而且使企业能够准确预测货物的需求量,减少人工对货物的信息统计和采集,避免人为失误,切实解决物流链中资源、人力重叠的问题。
  参考文献:
  [1] 李红,王大成,刘婷. 我国智慧港口建设中的问题及发展建议[J]. 水运管理,2020(1):23-25.
  [2] 詹萌,席芳,冯同军. 湛江港集装箱业务发展现状及运输需求分析[J]. 交通企业管理,2019(3):15-17.
  [3] 刘兴鹏,张澍宁. 智慧港口内涵及其关键技术[J].世界海运,2016(1):1-6.
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