唐洪生
江苏省港口集团有限公司 江苏 南京市 210011
摘要：智能航运的发展是推进“交通强国”国家发展战略的重要组成部分。随着大数据、云计算、物联网、5G、人工智能等新兴信息技术的成熟和应用，航运向数字化、智能化转型升级已是必由之路。通过对智能航运关键技术的突破和应用，借鉴国内外智能航运发展经验，江苏港口结合自身战略定位和业务转型，谋划顶层设计，推进信息资源整合，打造共享信息化平台，把全省一群港口连接在一起，形成一个有机整体，共同建设一个“江苏港”，共创物流生态圈，构建具有行业差异化的、持续领先的竞争力，引领港口业务的数字化重塑，助力业务多元化发展，实现江苏港口智能航运发展愿景。
关键词：智能航运；江苏港口；5G；信息技术
2019年5月，交通运输部联合中央网信办、国家发展改革委、教育部、科技部、工业和信息化部、财政部发布《智能航运发展指导意见》，从发展远景、主要任务和保障措施等方面，系统谋划和指引我国未来30年智能航运的发展。2019年9月，中共中央、国务院印发《交通强国建设纲要》，提出要广泛应用智能高铁、智能道路、智能航运、自动化码头、数字管网、智能仓储和分拣系统等新型装备设施，开发新一代智能交通管理系统。航运业作为我国交通运输的主力军，在整个国家的强国战略之下，赢来了前所未有的发展机遇。伴随着大数据、云计算、物联网、5G、人工智能等新兴信息技术的成熟和应用，航运向数字化、智能化转型升级已是必由之路。
一、智能航运基本概念
智能航运是传统航运要素与现代信息、通信、感知和人工智能等高新技术深度融合而形成的现代航运业态与系统，包括智能船舶、智能港口、智能航保、智能航运服务和智能航运监管五大要素。
智能船舶是智能航运的核心要素。随着海面自主航行船（MASS）技术快速发展和其合法化进程的正式拉开，船舶正逐步提高智能化水平，具备遥控驾驶、自主航行和自动靠离泊等功能。
除了船舶自身的智能化，自主航行还离不开岸基的支持。在导航定位精度、通信带宽、时延、网络安全等方面，都会有更高的要求。这就是智能航运的另一个关键要素——船舶智能航行的支撑保障系统，简称智能航保。
智能港口是运用各种先进的信息技术和自动化技术综合应用于整个港口作业、运输服务及管理等各个方面的一套体系。
航运交易平台化和航运经营管理智能化是智能航运服务最显著的特征。航运交易平台化可以避免航运服务信息提供的不充分、不及时和高度分散等问题，带来的航运服务的多环节、高成本。航运经营管理智能化实质是把由人来做的分析决策和流程控制，交给智能信息系统，从而提高流程的科学性与规范性，最大程度地提高决策效率和水平。
在以上航运要素都发生重大变革后，政府治理与监管也必须与之相适应，使监管模式、手段、方法、决策等，适应监管对象的变化，并促进其健康有序发展，这就是智能航运监管。
二、智能航运关键技术
《智能航运发展指导意见》提出，到2025年，我国将突破一批制约智能航运发展的关键技术，重点突破状态感知、认知推理、自主决策、信息交互、运行协同等，成为全球智能航运发展创新中心，具备国际领先的成套技术集成能力。
（一）状态感知技术
状态感知是指航运相关要素能够基于各种传感设备、传感网络和信息处理设备，获取自身和周围环境的各种信息，使港口生产、船舶运行等能够更安全、可靠的一种技术手段。
感知的信息有自身状态信息和周围环境信息。自身状态信息包括各种设备、设施和船舶的状态信息，主要依靠目前已有的压力、温度、转速、液位等传感器，感知手段较成熟。周围环境信息包括周围气象条件、视频监控信息、航标位置、可航行区域等，主要依靠AIS、海事雷达、视频摄像机、激光雷达传感器以及船岸交互信息等来获取，涉及的信号种类较多、数据量较大，信息间存在冗余和冲突，值得进一步研究。
（二）大数据技术
我国航运行业已经进入了大数据时代。利用大数据技术，对海量数据进行挖掘，发掘大数据中隐含的知识和规律，实现我国航运管理方式由基于经验的“直觉型管理”向基于数据的“事实型管理”转变，为我国航运管理工作提供决策支持，并最终提高我国航运管理水平和决策水平，具有重要的战略意义，也是智能航运实现智能决策的根本所在。
大数据技术中，最核心的部分是对于数据的分析处理，而云计算是大数据分析处理技术的核心原理，最典型的就是以分布式文件系统GFS、批处理技术MapReduce、分布式数据库BigTable为代表的大数据处理技术以及在此基础上产生的开源数据处理平台Hadoop。
（三）人工智能
人工智能（AI）是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。人工智能是包括十分广泛的科学，它由不同的领域组成，如机器学习，计算机视觉等，总的说来，人工智能研究的一个主要目标是使机器能够胜任一些通常需要人类智能才能完成的复杂工作。
伴随着全球的人工智能热潮，其在航运业的应用目前尚处于探索阶段，企业纷纷开始尝试研究发掘人工智能与航运的深度融合，主要应用在无人装卸货、船舶图像识别、情景感知、自动驾驶船舶、船舶营销系统和预测航运市场状况等方面。人工智能作为集成多种先进技术的最前沿的科技，无疑将会给航运业的发展提供新的动力，并带来终极的改变。
（四）5G通信技术
5G通信技术的三大优势——增强的移动宽带、超低时延和超大容量通信，将使船、标、岸、环境、货物、人员等得以互联互通、自由交互，由此，基于“互联网+大数据+智能+航运”的智能航运时代即将全面开启。
5G技术的高速率、低延迟特性使得船舶内部、船-船、船-岸、船-标等之间的互联互通变得更加高效和通畅，很多应用将逐步成为现实。5G技术可以支持更多的终端节点，更多的设备节点可以被添加在一个巨量的无线网络之中，实现大规模、大范围传感监测数据的并发采集，所有的设备、货物、人员、管线、岸基设施等都可以进行高速互连互通，形成5G通信环境下一个泛在的物联网。
港口高效自动化装卸作业是智慧港口建设的重要目标之一，未来智慧港口包含大量无人系统，如无人装卸作业系统、无人装卸机器人、无人机等。5G技术的特性为这些无人系统提供了有效的通信保障。
三、国内外智能航运发展现状
（一）国外智能航运建设
鹿特丹港是欧洲最大的物流枢纽港和航运产业集中地。有500多个班轮航次将鹿特丹与世界上1000多个港口联系起来。2019年集装箱吞吐量为1480万TEU，货物总吞吐量达4.694亿吨。鹿特丹港在智能航运方面的探索与实践总体处于世界领先水平。1993年，鹿特丹港就建设了全球首个全自动化的集装箱码头，2011年，鹿特丹港提出了2030年港口发展战略愿景，并结合全球港口发展态势，勾勒了未来“智能航运”的技术路线图，全面提升港口物流链运作效率，促进国际贸易便利化，实现航运可持续发展。
新加坡港作为世界上最大、最繁忙的港口之一，其智能航运建设一直处于世界领先水平。新加坡港已经建立了一套先进的信息管理系统，重视通过先进的信息系统进行港口运营管理，并建立海事单一窗口。目前，新加坡港正积极投资建设第四代集装箱港口（CP4.0）。CP4.0是新加坡港建立的未来港口转型的一个蓝图，将创造性地使用智能技术，为港口、航运及物流园区的广大顾客和利益相关者提供持久服务。
此外，一些海运国家也从国家层面发布相应的智能航运发展愿景和目标。比如，芬兰制定“智能化交通发展战略”，计划2025年实现无人船舶在波罗的海海域航行。英国于2019年2月发布的“海事战略2050”中，明确智能航运发展的短、中、长期目标，英国政府和业界将积极合作，在英国港口实现首个自主航行多式联运。
（二）国内智能航运发展现状
迄今为止，我国已经在智能航运的多个方面取得诸多成效。
自2012年以来，厦门远海、上海洋山四期、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，大大推动了国内智能港口的发展进程。2019年4月，宁波舟山港梅山岛国际集装箱码头4号堆场，成功实现了基于移动5G网络下龙门吊作业管理、视频回传等各种无线信息化应用创新，宁波舟山港成为全国首个实现5G应用的港口。目前，山东青岛港、辽宁大连港、天津港、深圳盐田港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，为推动我国智能港口的创新进行了积极探索和大胆实践。
智能船舶已被列为“中国制造2025”等国家战略的重点发展对象。经过几年发展，我国智能船舶研究加速推进，形成了《智能船舶规范》、《无人货物运输船技术要求》和《智能集成平台检验指南》等系列技术文件，自主研发了全球首艘智能船舶“大智”号，成功建造智能集装箱船“中远海运荷花”号。
2017年底，洋山港E航海航保服务示范工程项目顺利验收。通过开发智能导航仪、固态数字雷达、VHF通信设备及相关信息整合共享平台，在能见度不良条件下，为大型集装箱船舶航行和离靠泊的助航安全提供了保障。2018年底长江口E航海工程系统试运行，针对长江口深水航道利用边坡航道提升通航效能的需求，利用E航海相关技术手段和成果，确保长江口超宽船舶交会时船舶航行安全，提升长江口航道通航效率。
我国上海、广州、大连等主要航运城市均出台了航运中心的建设战略规划，借鉴英国、新加坡等国家经验，从促进航运服务集聚区发展、推动航运金融服务发展和提高航运信息咨询服务能力等方面构建智能航运服务体系，为明确我国智能航运服务在全球性航运服务体系中的角色和定位，推进国家智能航运服务顶层设计奠定了基础。
四、江苏港口智能航运发展思路和探索
2017年5月，江苏省港口集团正式组建成立，随即开展信息化战略规划研究，与集团总体发展战略同等重视、齐头并进。2018年底，集团信息化发展规划正式发布，提出了“一个中心、两个平台、三大发展方向、四项能力保障”的战略方向。2019年，集团部署设立集团航运事业部，推动航运板块要素资源整合，开展航运板块信息化顶层设计，逐步建立统筹协调经营机制，更好服务国家战略。
(一)结合江苏港口区位优势、经济特点，形成江苏港口特色
港口企业已很难单纯依靠码头装卸服务谋求利润增长，港口与腹地、腹地与腹地之间的关系变得更加紧密，港口已然回归到促进贸易的核心价值主张，加强研究江苏港口经济腹地范围研究、腹地港口枢纽港口协同发展规划势在必行。划分港口腹地目的是协调整个区域的物流服务业发展，江苏省13个地级市中基本都有港口或组合港口，港口类型包含内河港、江港甚至海港，丰富的水系通航条件形成的向内辐射能力是江苏独有的区位优势，各腹地港口的生产经营能力、港口与地区关联度、经济体规模特点等南北差异性较大。如何突破行政区域的限制进行定量研究，划分各腹地港口在省内最适宜的腹地范围，利于资源的优化使用与避免港口的重复建设，结合港口发展促成地方政府大力发展临港产业，促进港城一体化，推动腹地港口枢纽港口协同发展，宏观上达成一体化经营格局，使江苏“一群港”变为“港口群”，形成江苏港口特色。
(二)紧密贴合江苏港口资源整合、一体化经营、专业化营运的总体发展目标
下一代港口的转变，会从“线”上的竞争向“网络”的竞争转变，柔性的、有竞争力的供应链有利于参与各方，但单靠价值链上的任何一方都是难以实现的，数字化技术将成为产业内外协作和创新的必然支撑，为港口生态带来新的思路和方向。在智能航运的建设方面，内部不同港口有不同的环境背景和目标，应该结合自身禀赋和竞争环境选择符合实际情况的发展策略，但应在江苏港口总体发展目标框架下，符合江苏港口资源整合、一体化经营、专业化营运的发展目标。
(三)重视信息化顶层设计，确保江苏港口信息化全面协调可持续健康发展
成立伊始，集团就将信息化战略与集团总体发展战略放在同等地位谋篇布局。2018年12月，集团发布信息化发展战略规划以及信息化发展战略研究“数字启航”白皮书，以信息化和新科技引领集团的业务创新，充分运用云计算、大数据、人工智能、物联网和5G等技术，以“港口+”为中心，拓展基于港航物流信息化的新业态、新业务模式，助力集团“港口与航运、物流与金融、港产城协同开发”三大产业板块的打造，将集团发展成为以江苏省为基础、逐步辐射全国并最终融入全球物流服务生态圈的国际一流的信息化港口集团。
信息化战略发布以来，集团的信息化建设初见成效。苏州数据中心（一期）已建成投入使用；集装箱TOS系统、散杂货生产作业系统、江苏远洋船岸一体化系统、综合物流电商平台（砂石骨料）等一批信息化骨干项目建设有序推进，南京港“江海联运一体化全程物流供应链港口智慧物流示范工程”通过部省验收……接下来，结合集团港航融合、区域协同、业务结构调整以及生产经营实际需要，以全流程全覆盖为抓手，优化信息系统互联互通，构建集团一站式服务平台和共享开放的港航大数据应用体系，全面推动港航业务转型升级。
五、结束语
江苏港口积极落实交通运输部智能航运建设部署安排，认真谋划江苏智能航运建设的顶层设计，以港口业务数据为核心的数字化平台建设为突破口和抓手，推进信息资源整合，促进各业务板块协调发展，实现在投资、建设、运营、管理等方面的一体化管控，重点推进“1234”的信息化总体战略，计划通过3-5年的发展，用一张张有形的、无形的网，打造共享信息化平台，把全省港、航、船和货等航运要素连接在一起，形成一个有机整体，共同建设一个“江苏港”，共创物流生态圈，构建具有行业差异化的、持续领先的竞争力，引领港口业务的数字化重塑，助力业务多元化发展，实现江苏港口业务发展目标和智能航运建设愿景。
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