中國的水運最早可追溯到新石器時代的獨木舟和排筏，到宋朝時中國已形成完整的水運及港口體系。船也從舟筏時代過渡到柴油機船時代，“達飛·和風”號的交付，標志中國集裝箱船取得長足發(fā)展?，F(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 235720 萬噸，集裝箱吞吐量高達 13818 萬標箱，港口和船舶的運作模式已由幾千年的人力為主發(fā)展成為高度機械化、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，把數(shù)據(jù)作為企業(yè)的核心資源，運用 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 實現(xiàn)可交互式的 Web 三維場景，可進行縮放、平移、旋轉(zhuǎn)、翻轉(zhuǎn)，場景內(nèi)各設(shè)備可以響應交互事件。結(jié)合 HT 引擎強大的渲染能力，保證場景在 Web 中高效流暢地加載運行并保證優(yōu)秀的可視化效果。2D、3D 無縫銜接，完美融合。注重細節(jié)刻畫，點擊相對應的設(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、船運公司、船型、駐泊計劃、船長頭像，易進行識別和管理。船舶的 2D 面板顯示了航線、進口航次、出口航次。

貨輪運輸與 HT 可視化系統(tǒng)相結(jié)合，能準確顯示靠泊時間、實際開工時間、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)十條船完成停靠、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，接入實時數(shù)據(jù)，能有效進行資源的調(diào)配。

利用可視化與 F5G 技術(shù)的結(jié)合，讓光纖直達岸橋，利用光纖的超大帶寬和超低時延支持超高清視頻實時作業(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)備進行裝卸、運輸，保證貨物裝卸、運輸質(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輸。集裝箱的冷/危/超箱數(shù)，作業(yè)峰值/谷值，接入實時數(shù)據(jù)可動態(tài)顯示。高危商品實時防護，確保萬無一失?？梢栽诜逯祬^(qū)間多投入機械，谷值時減少機械投入，以達到節(jié)能降耗效果。

堆場可視化

堆場透明化，接入數(shù)據(jù)可實時顯示堆場利用率，利用率增加會導致龍門吊的作業(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，管理者可提前進行資源調(diào)配。

堆場在安排進出口箱堆放時，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)能幫助運維人員有效進行資源調(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)進度，對作業(yè)速度異常的作業(yè)線重點跟蹤。通過實時對比分析，找出作業(yè)線的薄弱點。

實際生產(chǎn)過程中，經(jīng)常會遇到某條船的作業(yè)進度落后計劃的情況，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，沒有科學的依據(jù)做指導，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。運用 Hightopo 自主研發(fā)的 HT for Web 可視化產(chǎn)品，將集卡和AGV 車次接入實時數(shù)據(jù)，管理者可進行綜合分析，有效減少浪費。

采用無人駕駛的 AGV 小車裝載運輸貨物，是港口自動化發(fā)展的趨勢。除了自動導航、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，實現(xiàn)精密定位，有序完成控制系統(tǒng)“大腦”傳達的各項指令。

車輛定位

港口作為一個密集多徑場所，可采用 UWB 定位、藍牙定位、GIS 定位等技術(shù)，對港內(nèi)車輛實現(xiàn)精確定位。從而達到充分利用路網(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

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

路徑規(guī)劃

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

時間進度可視化

下方進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)港口事件處理的預防以及港口運維人員更好地設(shè)置應急處理預案。

智慧航運、平安綠色通行

船舶作為港口運行的先決條件，其“智慧化”程度的提升，將促進港口智能化的質(zhì)變。航行過程中的精準定位、實時跟蹤渡船動態(tài)，密切掌握船舶載貨信息和渡運動態(tài)，通過“預防超載、遠程控制、信息預警、數(shù)據(jù)分析”，讓船舶擁有智慧的數(shù)字大腦。

航運路線

由于集裝箱體積大、貨品多，因此航行安全是重點。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VR）實現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化需求。點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。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，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。采用可視化進行效率、工況等數(shù)據(jù)監(jiān)控，保證船舶安全航行。

航運監(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)動機數(shù)據(jù)監(jiān)測，船體轉(zhuǎn)向查看，坐標定位。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。船長和輪機長可以通過查看顯示器上的信息來檢查船舶的運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)深度學習能力、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)間實現(xiàn)無縫連接，并在統(tǒng)一的圖撲可視化管理平臺上實現(xiàn)管理和控制。賦予港口航運更智慧化的管理，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、風向、風速，海平面上的大氣壓力、溫度、濕度、風向、風速、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，科學管理，在氣象災害來臨前采取防護措施。

發(fā)動機

集裝箱船普遍采用大功率柴油機，柴油機出水溫度偏高，會增加運行阻力。查看設(shè)備數(shù)據(jù)，可隨時進行調(diào)節(jié)，減少燃油浪費。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 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)向時進入泡漩發(fā)生旋回而導致集裝箱落水。

坐標定位

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

GPRS 是通用分組無線業(yè)務( 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，實現(xiàn)對遠程作業(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，“達飛·和風”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排放標準，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)濟高效、載重量大、單箱油耗低等特點。

科技賦能智慧港口、智慧航運

未來，應更加關(guān)注智慧、綠色、平安港口航運的建設(shè)，讓科技賦能全球物流鏈、供應鏈、產(chǎn)業(yè)鏈。大力推進 5G、北斗航運、大數(shù)據(jù)、智能感知、物聯(lián)網(wǎng)、可視化等關(guān)鍵技術(shù)在港口航運設(shè)備中的應用，建立港航一體化數(shù)字平臺。同時，大力推進港口碳達峰、碳中和，強化新能源在港口行業(yè)的規(guī)劃布局，構(gòu)建多元能源應用體系，大力推進液化天然氣(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 標準的 4.5G LTE 技術(shù)正逐步深入千行萬業(yè)。實現(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)，實現(xiàn)港口航運在全要素場景下動態(tài)數(shù)據(jù)的實時驅(qū)動、港區(qū)安全態(tài)勢感知及全周期作業(yè)覆蓋，全面提升港口貨運的效率。

自動化碼頭的建設(shè)不僅實現(xiàn)了港口集裝箱吞吐率的提升，加快了港口貨物的運轉(zhuǎn)率和可靠性，實現(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)務管理系統(tǒng)和工業(yè)無線物聯(lián)應用提供了應用示范樣板，強化了“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。


? ? ? ? ymf