基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧港口建設(shè)方案

蘇 超

（江蘇智慧云港科技有限公司，江蘇 連云港 222000）

1 總體解決方案

1.1 需求分析

1.1.1 可支持和適應(yīng)各類(lèi)型設(shè)備/系統(tǒng)的靈活接入

（1）對(duì)于自帶通信能力的設(shè)備，例如以太網(wǎng)監(jiān)控?cái)z像機(jī)等，能以高層協(xié)議直接聯(lián)入平臺(tái)。

（2）對(duì)于具備終端數(shù)字信號(hào)輸出但是沒(méi)有通信能力的設(shè)備，例如各類(lèi)帶有集中控制器的機(jī)械設(shè)備、路燈、傳統(tǒng)電表，數(shù)字水表等。能夠根據(jù)終端通信場(chǎng)景實(shí)際情況，定制通信控制模塊與設(shè)備集成，形成可接受云端管控的智能設(shè)備。

（3）對(duì)于需要定位的移動(dòng)車(chē)輛和人員和，綜合考慮通信定位能力、成本、使用便捷性等因素設(shè)計(jì)合理的定位終端。

1.1.2 相關(guān)系統(tǒng)設(shè)備能互聯(lián)互通實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)

港口作為高安全性管理區(qū)域，關(guān)鍵系統(tǒng)/設(shè)備需要在不依賴云端系統(tǒng)情況下，可以按照既定策略實(shí)現(xiàn)設(shè)備系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)。

設(shè)備聯(lián)動(dòng)策略可以接受指定權(quán)限人員隨時(shí)靈活定義干預(yù)。并接受云端大數(shù)據(jù)/智能專(zhuān)家系統(tǒng)長(zhǎng)期在線監(jiān)測(cè)學(xué)習(xí)后形成的決策模型自動(dòng)控制。所有的新決策模型的生成和指令干預(yù)都不需要觸及核心平臺(tái)的修改。

1.1.3 跨平臺(tái)數(shù)據(jù)融合

（1）港口有很多在用的平臺(tái)系統(tǒng)，以及要對(duì)接的外部系統(tǒng)（金融、物流、各類(lèi)設(shè)備的傳統(tǒng)運(yùn)維系統(tǒng)等），核心運(yùn)營(yíng)平臺(tái)要能夠在各類(lèi)平臺(tái)間實(shí)現(xiàn)跨系統(tǒng)數(shù)據(jù)融合。

（2）跨平臺(tái)數(shù)據(jù)流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯靈活定義，常規(guī)工作流程化，降低人為干預(yù)影響。

1.1.4 設(shè)備、數(shù)據(jù)流、管理人、業(yè)務(wù)流程相對(duì)獨(dú)立，可自由組配

港口范圍內(nèi)業(yè)務(wù)模式復(fù)雜，未來(lái)運(yùn)營(yíng)衍生需求多種多樣。核心系統(tǒng)必須具備對(duì)接入管理的設(shè)備，數(shù)據(jù)流的有序流動(dòng)，各職能人員權(quán)限規(guī)劃，和業(yè)務(wù)邏輯流程的設(shè)計(jì)等都可以靈活修改、演變，不需對(duì)系統(tǒng)其他部分做代碼級(jí)修改。

1.2 整體架構(gòu)

1.2.1 統(tǒng)一應(yīng)用平臺(tái)

圖1 整體架構(gòu)

（1）認(rèn)證鑒權(quán)系統(tǒng)。

（2）終端接入系統(tǒng)。

（3）GIS系統(tǒng)。

（4）大數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)平臺(tái)。

（5）開(kāi)放接口。

（6）第三方應(yīng)用。

1.2.2 物聯(lián)網(wǎng)PaaS平臺(tái)

海量鏈接：支持多類(lèi)型標(biāo)準(zhǔn)API和豐富的終端協(xié)議，滿足海量設(shè)備的高并發(fā)快速接入。

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：分布式結(jié)構(gòu)、完備的數(shù)據(jù)接口和多重保障機(jī)制實(shí)現(xiàn)高效的資源管理和安全的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。

在線管理：在線的設(shè)備監(jiān)控管理、在線調(diào)試、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析和實(shí)時(shí)控制功能。

消息分發(fā)：通過(guò)消息轉(zhuǎn)發(fā)、短彩信推送、信息推送等方式快速通知應(yīng)用域，建立信息通道。

事件觸發(fā)：自定義事件觸發(fā)條件，云端實(shí)現(xiàn)事件級(jí)別數(shù)據(jù)處理，減輕業(yè)務(wù)平臺(tái)處理壓力。

1.2.3 通信網(wǎng)絡(luò)

（1）基礎(chǔ)設(shè)施通信。港區(qū)內(nèi)的基礎(chǔ)設(shè)施的傳感監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的特征都是低速、低頻次通信，因此在通信方式上首選NB-IoT公網(wǎng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。其具有廣覆蓋、低功耗、大連接等特點(diǎn)，在部署環(huán)境不易供電的場(chǎng)景下（如窨井井蓋），可以采用電池供電，更換電池周期長(zhǎng)達(dá)5年以上，降低日常維護(hù)成本。

（2）移動(dòng)設(shè)備及人員通信。對(duì)港區(qū)內(nèi)工作人員和可移動(dòng)設(shè)施的管理，主要體現(xiàn)在定位和識(shí)別管理方面。

港區(qū)大部分是露天環(huán)境，工作人員和集卡車(chē)適合采用GPS/北斗衛(wèi)星定位技術(shù)，位置信息上報(bào)采用GPRS/NB-IoT公網(wǎng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，可以覆蓋到港區(qū)以外，對(duì)集卡車(chē)可以做到全程定位跟蹤。

集裝箱采用RFID標(biāo)簽管理，港區(qū)內(nèi)各個(gè)作業(yè)節(jié)點(diǎn)的RFID讀卡器，無(wú)線方式讀寫(xiě)集裝箱標(biāo)簽進(jìn)行作業(yè)管理。

2 主要項(xiàng)目方案

2.1 港區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施管理

2.1.1 消防管理

通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)港區(qū)進(jìn)行消防監(jiān)測(cè)預(yù)警管理，如對(duì)港區(qū)儲(chǔ)存區(qū)域（尤其是易燃易爆物品或揮發(fā)、散發(fā)易燃?xì)怏w、蒸汽的場(chǎng)所）實(shí)時(shí)環(huán)境狀況的監(jiān)測(cè)，提前發(fā)出消防預(yù)警。

2.1.2 油庫(kù)、水表、電表管理

（1）基礎(chǔ)管理：通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)碼頭的油庫(kù)、水表、電表進(jìn)行智能監(jiān)測(cè)設(shè)置，如油庫(kù)安全監(jiān)測(cè)、油庫(kù)庫(kù)存管理、水電表的智能讀數(shù)。

（2）大數(shù)據(jù)智能分析：基于油、水、電基礎(chǔ)回傳的數(shù)據(jù)，進(jìn)行智能大數(shù)據(jù)分析，提高油水電的有效使用率、降低庫(kù)存，進(jìn)而降低運(yùn)營(yíng)成本。

對(duì)油庫(kù)，水、電、綜合管網(wǎng)的各類(lèi)表實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集，對(duì)管網(wǎng)上的各類(lèi)閥門(mén)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程開(kāi)關(guān)閥操作。

對(duì)綜合采集的數(shù)據(jù)，建立長(zhǎng)期在線監(jiān)測(cè)分析平臺(tái)，對(duì)歷史數(shù)據(jù)分析建模，分析挖掘各部分相關(guān)性，對(duì)長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)提供預(yù)測(cè)指導(dǎo)，并提出節(jié)能優(yōu)化建議。

對(duì)有危險(xiǎn)性管網(wǎng)的人工巡檢、維護(hù)、維修工作，建立邏輯條件鎖閉機(jī)制。管網(wǎng)危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)環(huán)境指標(biāo)不合規(guī)，系統(tǒng)不允許人員開(kāi)鎖進(jìn)入。維修維護(hù)人員隨身攜帶信息終端，實(shí)時(shí)提示所在區(qū)域內(nèi)關(guān)鍵環(huán)境指標(biāo)情況，避免意外發(fā)生。對(duì)維修維護(hù)人員實(shí)時(shí)定位跟蹤，掌握工作情況。

2.2 路燈管理

路燈全部采用LED智能控制。單燈能耗、故障情況可實(shí)時(shí)上報(bào)云端，做能耗分析，并可以根據(jù)環(huán)境光照情況接受云端照明模式調(diào)節(jié)控制；此外，港區(qū)內(nèi)路燈是非常理想的綜合信息節(jié)點(diǎn)。可以集成照明、生物感應(yīng)、RFID/WIFI/UWB網(wǎng)關(guān)、報(bào)警、視頻監(jiān)控設(shè)備；終端網(wǎng)絡(luò)方面，可以通過(guò)自組網(wǎng)或者網(wǎng)關(guān)組網(wǎng)等多種方式。

2.3 窨井蓋、地下管網(wǎng)管理

加裝式成本低，施工方便，但是可靠性差，長(zhǎng)期使用維修成本高；內(nèi)井蓋式成本高、施工復(fù)雜，但是長(zhǎng)期使用可靠性高，后期維修維護(hù)簡(jiǎn)單；加裝了監(jiān)控和智能鎖的窨井蓋、地下管網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)全面在線監(jiān)測(cè)，遠(yuǎn)程管控開(kāi)關(guān)鎖。

2.3.1 港區(qū)工作人員管理

通過(guò)對(duì)港區(qū)員工安全帽植入物聯(lián)網(wǎng)芯片，對(duì)港區(qū)工作人員進(jìn)行實(shí)時(shí)定位，如工作時(shí)間是否在指定工作區(qū)域，緊急情況工作人員的實(shí)時(shí)調(diào)度等。

2.3.2 港區(qū)車(chē)輛、設(shè)備管理

（1）集卡車(chē)管理。基礎(chǔ)管理：集卡車(chē)的車(chē)輛調(diào)度、車(chē)輛軌跡跟蹤、車(chē)輛安全性檢測(cè)等；大數(shù)據(jù)智能分析：通過(guò)基礎(chǔ)管理大數(shù)據(jù)，合理安排車(chē)輛出入計(jì)劃、優(yōu)化港區(qū)規(guī)劃。

（2）龍門(mén)吊、集裝箱管理。通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)龍門(mén)吊、集裝箱進(jìn)行安全作業(yè)、合理布置。

（3）設(shè)備管理和巡檢。無(wú)人巡檢系統(tǒng)由傳感器、無(wú)線網(wǎng)關(guān)、現(xiàn)場(chǎng)/云端服務(wù)器、用戶終端組成。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文是對(duì)物聯(lián)網(wǎng)在智慧港口建設(shè)中一些特征的探討，介紹了本系統(tǒng)的一些自身特點(diǎn)和在進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用上的一般步驟，只有將本系統(tǒng)更好的應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)建設(shè)中，才能進(jìn)一步推動(dòng)港口行業(yè)的革命與創(chuàng)新。