智慧港口 船舶

中國的水運(yùn)最早可追溯到新石器時代的獨(dú)木舟和排筏，到宋朝時中國已形成完整的水運(yùn)及港口體系。船也從舟筏時代過渡到柴油機(jī)船時代，“達(dá)飛·和風(fēng)”號的交付，標(biāo)志中國集裝箱船取得長足發(fā)展。現(xiàn)在，中國的港口規(guī)模居世界首位，今年上半年，僅外貿(mào)一項的貨物吞吐量高達(dá) 235720 萬噸，集裝箱吞吐量高達(dá) 13818 萬標(biāo)箱，港口和船舶的運(yùn)作模式已由幾千年的人力為主發(fā)展成為高度機(jī)械化、自動化和信息化。

自動化港口和船舶依托新基建和新科技勢能，積極搶抓數(shù)字化轉(zhuǎn)型先機(jī)，把數(shù)據(jù)作為企業(yè)的核心資源，運(yùn)用 Hightopo 自主研發(fā)的 HT for Web 可視化產(chǎn)品，擦亮綠色發(fā)展底色，解決傳統(tǒng)碼頭和船舶能耗高、成本高、污染大等問題。

通過 HT 實(shí)現(xiàn)可交互式的 Web 三維場景，可進(jìn)行縮放、平移、旋轉(zhuǎn)、翻轉(zhuǎn)，場景內(nèi)各設(shè)備可以響應(yīng)交互事件。結(jié)合 HT 引擎強(qiáng)大的渲染能力，保證場景在 Web 中高效流暢地加載運(yùn)行并保證優(yōu)秀的可視化效果。2D、3D 無縫銜接，完美融合。注重細(xì)節(jié)刻畫，點(diǎn)擊相對應(yīng)的設(shè)備能顯示其作業(yè)等信息。

船舶信息可視化
貨輪信息可視化
每條船舶顯示船名、船運(yùn)公司、船型、駐泊計劃、船長頭像，易進(jìn)行識別和管理。船舶的 2D 面板顯示了航線、進(jìn)口航次、出口航次。

貨輪運(yùn)輸與 HT 可視化系統(tǒng)相結(jié)合，能準(zhǔn)確顯示靠泊時間、實(shí)際開工時間、計劃完工時間、計劃離泊時間、總冷/危/超、剩冷/危/超、總大小箱、剩大/小箱、作業(yè)總量、剩余作業(yè)、剩余裝船、剩余卸船，通過數(shù)據(jù)驅(qū)動實(shí)現(xiàn)對船只裝卸總量（完工、作業(yè)中）的統(tǒng)計，分析船舶作業(yè)效率，為合理安排工班、調(diào)配資源提供科學(xué)依據(jù)。

船舶效率分時分析
用 3 條不同顏色的折線圖表示卸船、裝船、航行中的船在不同時期的效能，船舶作業(yè)效率=船舶剩余作業(yè)量/船舶剩余作業(yè)時間。如果堆場的有效作業(yè)量（裝卸船+裝卸車）＝船舶操作量+閘口流量。那么拖車滯港率低、船舶效率高。通過長時間的數(shù)據(jù)統(tǒng)計監(jiān)測，我們能得出滯港值與空耗值合理區(qū)間，如果偏離區(qū)間說明數(shù)據(jù)異常，系統(tǒng)自動觸發(fā)報警機(jī)制，提醒中控人員及時調(diào)配作業(yè)資源。

港口設(shè)備可視化
岸橋信息可視化
港口每天有數(shù)十條船完成?？?、數(shù)百輛集卡在港區(qū)內(nèi)不停地穿梭、數(shù)萬集裝箱完成裝卸，這些操作都需要港口計劃員來制訂計劃，依靠人腦去規(guī)劃每天的作業(yè)。如果結(jié)合 Hightopo 的可視化技術(shù)，能進(jìn)一步提高調(diào)度和計劃的智能化程度。

岸橋的 2D 面板顯示了作業(yè)泊位、作業(yè)船只、大車位號、岸橋狀態(tài)、行駛狀態(tài)、作業(yè)狀態(tài)、臺時量、作業(yè)量、本班出勤、周期，接入實(shí)時數(shù)據(jù)，能有效進(jìn)行資源的調(diào)配。

利用可視化與 F5G 技術(shù)的結(jié)合，讓光纖直達(dá)岸橋，利用光纖的超大帶寬和超低時延支持超高清視頻實(shí)時作業(yè)。在港口設(shè)置智慧閘口，通過車牌識別、車型識別、不停車稱重等 AI 算法，實(shí)現(xiàn)港區(qū)閘口的快速過閘，提高港口的外集卡通行效率，避免港區(qū)道路的擁堵。

集裝箱信息可視化
由于集裝箱可以把各種繁雜的件貨和包裝雜貨組成規(guī)格化的統(tǒng)一體，因此可以采用大型專門設(shè)備進(jìn)行裝卸、運(yùn)輸，保證貨物裝卸、運(yùn)輸質(zhì)量，提高碼頭裝卸效率，因此很多危險物品會采用集裝箱運(yùn)輸。集裝箱的冷/危/超箱數(shù)，作業(yè)峰值/谷值，接入實(shí)時數(shù)據(jù)可動態(tài)顯示。高危商品實(shí)時防護(hù)，確保萬無一失。可以在峰值區(qū)間多投入機(jī)械，谷值時減少機(jī)械投入，以達(dá)到節(jié)能降耗效果。

堆場可視化
堆場透明化，接入數(shù)據(jù)可實(shí)時顯示堆場利用率，利用率增加會導(dǎo)致龍門吊的作業(yè)難度加大，有可能場地翻箱的概率要增加，影響到龍門吊的作業(yè)效率，管理者可提前進(jìn)行資源調(diào)配。

堆場在安排進(jìn)出口箱堆放時，為了同時保證場地的充分利用以及岸橋的作業(yè)效率，通常需要在同一塊箱區(qū)內(nèi)安排多條船的進(jìn)出口箱。而同一塊箱區(qū)通常只會安排一臺場橋作業(yè)，因此實(shí)際作業(yè)過程中會遇到不同船舶作業(yè)沖突的情況，這種沖突的概率會隨著當(dāng)班裝卸船作業(yè)量的增加而增加。因此對提箱翻箱率、移箱翻箱率、裝船翻箱率都有較高要求，2D 面板的相關(guān)數(shù)據(jù)能幫助運(yùn)維人員有效進(jìn)行資源調(diào)節(jié)。

車輛信息可視化
車輛分析
為保證岸橋的作業(yè)效率，減少岸橋的等待時間，集卡扮演著重要的運(yùn)輸角色，必須為每一臺岸橋配備足夠的集卡資源，才能保證其作業(yè)的連續(xù)性。運(yùn)用折線圖展示不同日期集裝箱卡車作業(yè)情況、翻箱情況、AGV 作業(yè)車次對比集卡作業(yè)車次的情況。實(shí)時監(jiān)測比較港口各作業(yè)線速度，就能全盤掌握港口作業(yè)進(jìn)度，對作業(yè)速度異常的作業(yè)線重點(diǎn)跟蹤。通過實(shí)時對比分析，找出作業(yè)線的薄弱點(diǎn)。

實(shí)際生產(chǎn)過程中，經(jīng)常會遇到某條船的作業(yè)進(jìn)度落后計劃的情況，這時就需要增加集卡資源，提高作業(yè)效率，確保船舶按時完工離泊，但是增加多少集卡目前往往憑借主觀判斷，沒有科學(xué)的依據(jù)做指導(dǎo)，因此經(jīng)常會造成集卡投入過多，船舶提早完工，等待離泊時間很長，造成集卡和泊位資源的巨大浪費(fèi)。運(yùn)用 Hightopo 自主研發(fā)的 HT for Web 可視化產(chǎn)品，將集卡和AGV 車次接入實(shí)時數(shù)據(jù)，管理者可進(jìn)行綜合分析，有效減少浪費(fèi)。

采用無人駕駛的 AGV 小車裝載運(yùn)輸貨物，是港口自動化發(fā)展的趨勢。除了自動導(dǎo)航、路徑優(yōu)化、主動避障外，AGV還支持自我故障診斷、自我電量監(jiān)控等功能，通過無線通訊設(shè)備、自動調(diào)度系統(tǒng)，AGV 可以在繁忙的碼頭自如地穿梭，實(shí)現(xiàn)精密定位，有序完成控制系統(tǒng)“大腦”傳達(dá)的各項指令。

車輛定位
港口作為一個密集多徑場所，可采用 UWB 定位、藍(lán)牙定位、GIS 定位等技術(shù)，對港內(nèi)車輛實(shí)現(xiàn)精確定位。從而達(dá)到充分利用路網(wǎng)、縮短車輛旅行時間、降低行車延誤、減少車輛空駛、保障行車安全、提高場內(nèi)道路通行能力的目的。

歷史軌跡
集裝箱在集卡運(yùn)輸?shù)蕉褕龅囊苿舆^程，根據(jù)跟后臺對接的數(shù)據(jù)進(jìn)行模型的動畫過程展示，展示車輛已走的軌跡，預(yù)計行走的軌跡。

路徑規(guī)劃
集裝箱堆場就像迷宮，要讓集卡準(zhǔn)確到達(dá)指定位置并非易事。Hightopo 實(shí)現(xiàn)了一套尋路算法，在復(fù)雜多變的港口環(huán)境中，只需輸入起點(diǎn)終點(diǎn)，便能快速規(guī)劃出路線，對于車輛管控提供了便利。

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時間進(jìn)度可視化
下方進(jìn)度條顯示船只的航行日期，通過調(diào)節(jié)時間日期可查看事件的歷史作業(yè)情況，在發(fā)生意外時可追溯問題原因，以及對后續(xù)港口事件處理的預(yù)防以及港口運(yùn)維人員更好地設(shè)置應(yīng)急處理預(yù)案。

智慧航運(yùn)、平安綠色通行
船舶作為港口運(yùn)行的先決條件，其“智慧化”程度的提升，將促進(jìn)港口智能化的質(zhì)變。航行過程中的精準(zhǔn)定位、實(shí)時跟蹤渡船動態(tài)，密切掌握船舶載貨信息和渡運(yùn)動態(tài)，通過“預(yù)防超載、遠(yuǎn)程控制、信息預(yù)警、數(shù)據(jù)分析”，讓船舶擁有智慧的數(shù)字大腦。

航運(yùn)路線
由于集裝箱體積大、貨品多，因此航行安全是重點(diǎn)。對航行中集裝箱船的管控，Hightopo 也有一套完整的可視化解決方案，助力貨船的綠色低碳安全運(yùn)輸。

可視化大屏上，透過全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System，GPS）監(jiān)視集裝箱船位置，掌握航路上是否有潛在事故風(fēng)險等。5G 技術(shù)為船只與控制中心提供聯(lián)系，同時 AI 技術(shù)則會協(xié)助船只設(shè)定航線。

集裝箱貨艙
Hightopo 擁有國產(chǎn)化，自主研發(fā)的核心產(chǎn)品 HT for Web，能跨平臺（桌面Mouse/移動Touch/虛擬現(xiàn)實(shí)VR）實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化需求。點(diǎn)擊集裝箱下鉆至集裝箱船界面，可視化 2D 面板可查看貨艙參數(shù)，如貨艙種類、儲存總量、貨艙面積、貨艙溫度，管理員等，船員通過手機(jī)就能掌控全局。

通過集裝箱箱號識別，可對接傳統(tǒng)理貨系統(tǒng)，再利用 HT 可視化平臺將貨物的配送情況進(jìn)行展示，替代原有人工理貨的過程，提高安全性和理貨效率。

螺旋槳狀態(tài)監(jiān)控
螺旋槳是現(xiàn)代船舶的主要推進(jìn)工具，螺旋槳一般有 3～4 片槳葉,直徑根據(jù)船的馬力和吃水而定，以下端不觸及水底，上端不超過滿載水線為準(zhǔn)。螺旋槳轉(zhuǎn)速不宜太高，海洋貨船為每分鐘100轉(zhuǎn)左右。巴拿馬型船采用大功率的主機(jī)，螺旋槳激振易造成船尾振動、結(jié)構(gòu)損壞、噪聲、剝蝕等問題。采用可視化進(jìn)行效率、工況等數(shù)據(jù)監(jiān)控，保證船舶安全航行。

航運(yùn)監(jiān)控管理可視化
中控室
中控室綜合展示區(qū)可查看船艙監(jiān)控，海上氣象情況，發(fā)動機(jī)數(shù)據(jù)監(jiān)測，船體轉(zhuǎn)向查看，坐標(biāo)定位。綜合展示區(qū)從船上和陸地上的各種來源收集信息，并在顯示器上展示出來。船長和輪機(jī)長可以通過查看顯示器上的信息來檢查船舶的運(yùn)行狀況并制定航線計劃，控制船舶。

船艙監(jiān)控
依托大數(shù)據(jù)深度學(xué)習(xí)能力、圖像識別跟蹤與處理技術(shù)以及物聯(lián)網(wǎng)交互技術(shù)，通過監(jiān)控攝像頭，智能識別非法闖入人員、物品掉落等情況。接入溫度傳感器數(shù)據(jù)，避免火災(zāi)發(fā)生。

將視頻監(jiān)控系統(tǒng)與安防系統(tǒng)中的各個子系統(tǒng)間實(shí)現(xiàn)無縫連接，并在統(tǒng)一的圖撲可視化管理平臺上實(shí)現(xiàn)管理和控制。賦予港口航運(yùn)更智慧化的管理，通過主動式安防，將安全事件的識別效率有效提升。讓管理者在最短的時間里控制局面，占據(jù)主導(dǎo)地位。

氣象情況
依據(jù)船舶氣象站數(shù)據(jù)，分析海洋上空各層次的大氣壓力、溫度、露點(diǎn)、風(fēng)向、風(fēng)速，海平面上的大氣壓力、溫度、濕度、風(fēng)向、風(fēng)速、海面能見度、海面天氣狀況、海面蒸發(fā)、表層水溫、波浪和其他特定的水文氣象要素等，科學(xué)管理，在氣象災(zāi)害來臨前采取防護(hù)措施。

發(fā)動機(jī)
集裝箱船普遍采用大功率柴油機(jī)，柴油機(jī)出水溫度偏高，會增加運(yùn)行阻力。查看設(shè)備數(shù)據(jù)，可隨時進(jìn)行調(diào)節(jié)，減少燃油浪費(fèi)。同時，采用廢氣渦輪增壓并提高增壓度，輕量化、高速化、低油耗、低噪聲和低污染，是柴油機(jī)的重要發(fā)展方向。

船體轉(zhuǎn)向
為使船舶保持在計劃航線上，就要正確掌握轉(zhuǎn)向的提前量和所使用的舵角，對于巴拿馬船型，轉(zhuǎn)向一般在離轉(zhuǎn)向點(diǎn) 0.5 海里開始使舵，觀測轉(zhuǎn)向角速度表，根據(jù)轉(zhuǎn)向角速度，及時回舵、反向操舵把定航向。通過駕駛臺的可視化大屏，能一目了然的掌握船舶的轉(zhuǎn)向速度。結(jié)合航道、水文等安全信息，避免船舶轉(zhuǎn)向時進(jìn)入泡漩發(fā)生旋回而導(dǎo)致集裝箱落水。

坐標(biāo)定位
根據(jù)船舶自動識別系統(tǒng)、GPS 與北斗定位裝置，精準(zhǔn)定位。輪船定位和導(dǎo)航服務(wù)隨之興起，各種船舶 GPS 監(jiān)控系統(tǒng)逐漸被開發(fā)并應(yīng)用于水路運(yùn)輸?shù)谋O(jiān)控管理中。

GPRS 是通用分組無線業(yè)務(wù)( General Packet Radio service，GPRS)，以 GPS 作為船舶定位手段，GPRS 作為數(shù)據(jù)傳輸方式，通過船載終端和監(jiān)控中心的信息交互，實(shí)現(xiàn)對遠(yuǎn)程作業(yè)船舶的有效監(jiān)控，由此將大大提高水上作業(yè)船舶的安全性，減少水上交通事故的發(fā)生，保障人民生命財產(chǎn)安全。

由于“雙碳”目標(biāo)的提出，船舶行業(yè)推行“智能化”“可視化”“無接觸式”“綠色化”。例如，“達(dá)飛·和風(fēng)”號就采用了多項創(chuàng)新設(shè)計，安裝選擇性催化還原（SCR)脫氮裝置和混合式洗滌塔脫硫裝置等。使該船提前滿足國際海事組織（IMO)Tierll排放標(biāo)準(zhǔn)，在同類型船舶中最為綠色環(huán)保，還滿足船舶能效設(shè)計指數(shù)（EEDI）第三階段要求，具有經(jīng)濟(jì)高效、載重量大、單箱油耗低等特點(diǎn)。

科技賦能智慧港口、智慧航運(yùn)
未來，應(yīng)更加關(guān)注智慧、綠色、平安港口航運(yùn)的建設(shè)，讓科技賦能全球物流鏈、供應(yīng)鏈、產(chǎn)業(yè)鏈。大力推進(jìn) 5G、北斗航運(yùn)、大數(shù)據(jù)、智能感知、物聯(lián)網(wǎng)、可視化等關(guān)鍵技術(shù)在港口航運(yùn)設(shè)備中的應(yīng)用，建立港航一體化數(shù)字平臺。同時，大力推進(jìn)港口碳達(dá)峰、碳中和，強(qiáng)化新能源在港口行業(yè)的規(guī)劃布局，構(gòu)建多元能源應(yīng)用體系，大力推進(jìn)液化天然氣(Liquefied Natural Gas，LNG) 等清潔能源動力船舶及配套供能設(shè)備的建造，推動岸電使用。

隨著網(wǎng)絡(luò)能力從移動互聯(lián)提升到工業(yè)物聯(lián)，基于 3GPP 標(biāo)準(zhǔn)的 4.5G LTE 技術(shù)正逐步深入千行萬業(yè)。實(shí)現(xiàn)智能閘口、智能理貨、全域智能化鐵路裝卸、智能化堆場，突破傳統(tǒng)集裝箱碼頭智能化改造關(guān)鍵技術(shù)，形成可復(fù)制推廣的智慧港口解決方案，完成智能調(diào)度系統(tǒng)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)港口航運(yùn)在全要素場景下動態(tài)數(shù)據(jù)的實(shí)時驅(qū)動、港區(qū)安全態(tài)勢感知及全周期作業(yè)覆蓋，全面提升港口貨運(yùn)的效率。

自動化碼頭的建設(shè)不僅實(shí)現(xiàn)了港口集裝箱吞吐率的提升，加快了港口貨物的運(yùn)轉(zhuǎn)率和可靠性，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)能最大化，也為鋼結(jié)構(gòu)為主的重型工業(yè)園區(qū)場景（例如鋼鐵廠、造船廠和油氣園區(qū)等）的智能化業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)和工業(yè)無線物聯(lián)應(yīng)用提供了應(yīng)用示范樣板，強(qiáng)化了“工業(yè) 2025”在設(shè)備智能模塊、感知和計算等方面的能力，提升了社會整體效率。
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