陶德馨
武汉理工大学
摘 要：分析了智慧港口发展的背景和现状，阐述了智慧港口的内涵、智慧港口功能、主要特征和技术支撑，给出了“车、船、港、货、人”五位一体协同联动的智慧型港口管理与生产运营模型和智慧港口物流公共服务云平台模型，指出了智慧港口发展的方向。
关键词：智慧港口； 功能； 特征； 技术支持； 发展方向
港口作为全球综合运输网络的关键性节点，承担着85%以上的进出口物资的装卸运输，在全球贸易和航运中发挥着举足轻重的作用。在当今全球经济一体化和互联网经济时代，港口对现代信息化技术的应用能力和智能化程度，在一定意义上体现了一个国家的科学技术发展水平与现代物流的进步程度，也决定了港口的可持续发展能力和在国际市场中的竞争地位。
互联网是联通世界上所有人与人的知识、智慧的广域网。上世纪末以RFID为代表的物联网技术的兴起，以及移动互联网的高度发展应用，为把人类的智慧和天地万物连接成为全天候、一体化的“智慧世界”成为可能。2008年11月，IBM公司在美国纽约发布的《智慧地球：下一代领导人议程》主题报告会上首次提出了“智慧地球”的概念，随后又进一步提出了“智慧城市”的概念。智慧交通是智慧城市的重要组成部分，而智慧港口则是城市智慧交通功能的重要体现，更是依托海洋运输的智慧型全球供应链体系的核心节点。
进入21世纪后，我国港口以超常规的速度快速发展。2002年以来，我国港口货物吞吐量和集装箱吞吐量连续15年位居世界第一，港口建设规模和技术装备也走在世界前列。但我国港口大而不强，总体上处于建设型和资源投入型港口发展阶段，与欧美发达港口比较，离信息化、智能化、绿色环保、供应链与物流服务型港口还有相当差距。
当前，我国进入经济发展新常态， 正处于加快传统行业转型升级、全面推进供给侧结构性改革的关键时期，我国港口依靠港口投资、能力增长来获取效益持续增长的空间已十分有限。沿海部分区域存在港口过渡建设现象，导致港口功能趋同，能力过剩，同质化竞争日益激烈，港口依靠昔日大规模建设拉动吞吐量增长的发展模式已难以为继。走内涵发展道路，在已有信息化建设成果的基础上，通过智慧港口建设来全面提升港口物流服务的供给质量、供给效率，提高企业品牌效应和核心竞争力，是港口企业发展方向的明智选择，也是中国港口赶超世界先进水平，向现代化港口强国发展的必由之路。
近年来，我国沿海的大型枢纽港口已敏锐觉察到全球港口国际化、智慧化、绿色化发展的大趋势，特别在智慧港口的规划与建设方面，加快了步伐。主要标志性成果有：(1)2005年我国自主研发和制造了首个全自动集装箱空箱堆场系统，在上海外高桥4期完成试验并投入运营；(2)2008年上海港包起帆团队成功实施了在上海港(shanghai)与美国萨瓦纳港(savannah)之间基于RFID的国际集装箱物流全程适时跟踪管理实验项目；(3)2012年以来，厦门远海、上海洋山4期、青岛港、天津港等一批具有当代国际先进水平的自动化集装箱码头工程项目相继开工建设，2015年厦门远海自动化集装箱码头作为我国首个生产型自动化集装箱码头正式投入运营，为实现智慧港口发展目标走出了坚实的一步。
目前，浙江宁波舟山港、山东青岛港、辽宁大连港、天津港、深圳盐田港、江苏无锡江阴港、连云港、广东虎门等相继提出建设港口物联网或智能港口项目规划，并陆续实施示范工程，为推动我国智慧港口的创新进行了积极探索和大胆实践，智慧港口建设高潮在中国已悄然兴起。
3.1 智慧港口的概念
智慧港口是以信息物理系统(Cyber Phyzical Systems)为结构框架，利用物联网、云计算、大数据及移动互联网、人工智能等新一代信息技术，在泛在信息全面感知和互联的基础上，使物流供给方和物流需求方共同融入港口集疏运一体化系统，实现车、船、货、港、人五大基本要素之间无缝连接与协同联动，以智能监管、智能决策和自动装卸为主要工作模式，并能为现代物流业提供高安全、高效率、高品质服务的现代港口形态。
图1 “车、船、港、货、人”五位一体协同联动的
智慧型港口管理与生产运营模型
3.2 智慧港口的功能
(1)通过智能管理、自主装卸、智能政务、智能商务四大功能模块，围绕“车、船、港、货、人”五大基本要素实现有序联动，港航物流链的各个节点被打通，对港口集疏运、码头生产操作、仓储管理、物流跟踪、海关监管、设备监控、环境监测及客户服务等多种港口需求做出智慧型响应和实时优化管理与服务。
(2)港口服务功能提升到供应链整合平台，使港口成为供应链网络众多资源的集聚者、整合者和控制者，通过商业模式的转变，更多注重伙伴关系，形成广域覆盖、跨境联通的网状供应链服务体系。
(3)实现物联网、移动互联网、大数据、云计算、电子商务、人工智能等现代信息技术对港口商业模式的全方位支持，对系统运营的任何物流对象，在任何地点、任何时间都可以被寻址、被感知、被追踪、被控制，从而极大地方便了港口生产业务所涉及的管理方、操作方、合作方、参与方与服务方(客户群)。
3.3 智慧港口的主要特征
(1)全面感知。根据作业流程需要，利用物联网和传感器网络等技术，全面感知、获取各生产环节及各作业对象的位置信息、状态信息，使现场信息全面数字化，并实现现场物联网、远程传输网络和数据集成管理(包括数据筛选、质量控制、标准化和数据整合等)。
(2)智能决策。在基础决策信息被感知收集的基础上，明确决策目标和约束条件，对复杂计划、生产调度、应急事件等问题快速作出有效决策，下达管理、操作指令并监控执行。
(3)自主装卸。在智能决策的基础上，设备自主识别、确定装卸对象和作业目标，并安全、高效、自动(或自主)完成作业任务。
(4)全程参与。通过云计算、大数据、移动互联网等技术的应用，使港口相关方可以随时随地利用多种终端设备，全面融入统一云平台，通过广泛联系，深入交互，使港口网络综合服务云平台最大限度优化整合多方需求与供给，使各方需求得到迅速响应。
3.4 智慧港口的技术支撑
智慧港口借助功能强大的互联网、物联网、移动互联网、大数据、云计算等现代信息技术，综合利用GPS、GIS、GPRS、计算机仿真、传感器网络、可视化、人工智能等技术手段，其感知、追踪、控制与管理范围已远远超出港口本身的物理空间，可以涉及到多口岸、多港口、多码头、内陆港，实现更多参与方资源、角色、功能、信息的协同，形成一个结构庞杂的智慧港口物流公共服务(云)平台，如图2所示。
图2 智慧港口物流公共服务云平台
随着经济全球化、市场国际化和网络经济时代的到来，智慧港口已成为当今港口发展的主要潮流。纵观世界发展，一些国际知名的港口和航运业巨头正在通过现代信息化工程的深度运用和创新发展，打造技术密集型的“智慧港口”，以加速向国际化、规模化、系统化方向发展，进一步拓展港口智能化功能的“增值物流”，形成资源高度整合、信息充分利用、效率极大提升、市场极大覆盖的“智慧型大物流”港。
我国港口在改革开放的近40年里，通过自力更生、矢志不渝的努力，已取得了举世瞩目的发展成就，特别是港口基础设施和装备的建设，已无愧于世界港口大国的称号。但在现代信息化技术的运用、现代物流供应链理念的提升、港口核心竞争力的打造等方面，发展还很不平衡，还有很长的路要走。发展智慧港口，恰恰是我国港口克服软实力不足短板、推进供给侧结构性改革、全面提升现代信息技术应用水平、赶超世界发达国家港口的一条捷径。
智慧港口是物联网、移动互联网、大数据、云计算、人工智能等高技术与现代港口功能的完美结合，在新一轮信息技术革命的背景下，智慧港口将引领世界港口发展新的潮流。根据我国港口发展的技术现状，结合行业转型升级、创新发展和“一带一路”国际化战略走出去的需要，我国智慧港口发展要防止重硬件、轻软件，重生产、轻服务，重内部、轻外部的倾向，需要从以下四个方面予以重点考虑和关注。
(1)突出重点。大型集装箱枢纽港最能体现智慧港口的综合服务优势和技术经济效益，应该作为各大港口推行智慧港口的发展重点，同时对于大型规模化散货专业港口或码头，也应积极探索智慧港口的实现途径，使我国智慧港口得到全面、均衡的发展。
(2)加快融合。各个港口在智能管理、自主装卸、智能政务、智能商务四大功能模块方面往往存在发展不平衡、信息共享不够、数据标准不统一等现象，需要从系统顶层设计开始，防范新的信息屏障和信息孤岛产生，加快四大功能模块有机融合，以真正发挥智慧港口的综合功能优势。
(3)加深研究。结合我国港口发展的特点和实际需要，进一步加强面向港口特别是大规模集装箱码头的大数据处理技术、堆场作业调度的智能优化度技术、专家系统和人工智能技术、计算机仿真技术、远程监控与服务技术的研究，加大港口智能物流装备新产品开发与应用，为我国智慧港口发展打下坚实基础。
(4)拓展空间。利用智慧港口广域覆盖、跨境联通的网状供应链服务平台优势，对内积极探索实现“核心大港口+内陆虚拟无水港”模式，把海港的高效率服务功能延伸到深远的内陆腹地，拓展新货源并拉动内陆经济向外向型经济发展；对外利用跨境联通的网状供应链服务平台，积极探索实施与海外知名港口和航运公司的战略合作与战略联盟，或在发展中国家开展港口建设运营、管理等投资、服务输出，实现中国港口的走出去战略，引领全球港口智慧化发展潮流。
我们坚信，只要我国港口脚踏实地、锲而不舍地沿着智慧港口的发展之路前行，一定会在不远的将来，完成从传统港口向具有21世纪时代标志的“智慧港口”的全面转型与升级，使中国港口早日跻身于世界前列，实现中国的强港之梦。
陶德馨： 430063，武汉市和平大道1040号
The Current Development Situation and Prospect of Intelligent Port
Tao Dexin
Wuhan University of Technology
Abstract：The background and current situation of intelligent port are reviewed. Then the connotation and function of intelligent port and its main features and key technologies are systematically illustrated. The intelligent port management and production operation model as well as the public service cloud platform model of intelligent port logistics are provided. With these technologies advancing, the intelligent port can achieve collaborative linkage among the vehicle, ship, port, cargo and human being like five-in-one. Additionally, the future development trend of the intelligent port is also summarized.
Key words：intelligent port; function; feature; key technology; development trend
收稿日期：2016-12-20
DOI：10.3963/j.issn.1000-8969.2017.01.001
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