2018年底召開的中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議上，明確了5G、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等“新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)”的定位。而當(dāng)前官媒蓋章的“新基建”，主要包括七大領(lǐng)域：5G基建、特高壓、城際高速鐵路和城市軌道交通、新能源汽車充電樁、大數(shù)據(jù)中心、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。
在以5G為代表的新基建建設(shè)進(jìn)程中，北斗系統(tǒng)作為我國自主可控的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)，建設(shè)進(jìn)入最后沖刺期，與5G等領(lǐng)域共同助力中國數(shù)字新基建，將催生更多的新技術(shù)、新需求與新業(yè)態(tài)。
北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BDS）是我國著眼于國家安全和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要，自主建設(shè)、獨(dú)立運(yùn)行的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。
北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)有以下三個(gè)特點(diǎn)：抗遮蔽能力強(qiáng)；多頻信號(hào)組合使用提高服務(wù)精度；具有導(dǎo)航與通信能力。
表1 全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)
隨著北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的不斷發(fā)展，我國已經(jīng)成功發(fā)射了五十四顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星，在導(dǎo)航定位、精度分析等方面有著更加出色的表現(xiàn)。
北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在交通運(yùn)輸領(lǐng)域的應(yīng)用正在慢慢擴(kuò)大。
現(xiàn)階段，北斗系統(tǒng)是“新基建”、“智能交通”、“現(xiàn)代化交通”發(fā)展的主要力量之一，在構(gòu)建我國交通運(yùn)輸體系的過程中占有重要的地位。
港口是交通運(yùn)輸?shù)臉屑~，港口作業(yè)效率對(duì)于港口至關(guān)重要。
在新一輪科技革命的時(shí)代背景下，港口陸續(xù)開始了數(shù)字化、全自動(dòng)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，與此同時(shí)，高精度應(yīng)用需求也變得越來越強(qiáng)烈。
港口在貨物運(yùn)輸或者貨物中轉(zhuǎn)的過程中停留時(shí)間的長短，標(biāo)志著貨物換裝速度的快慢和作業(yè)效率的高低。
提高港口運(yùn)作效率的方法之一就是使用高精度的導(dǎo)航和更加快捷的通訊方式，即北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)和5G通訊技術(shù)。
《關(guān)于建設(shè)世界一流港口的指導(dǎo)意見》是交通運(yùn)輸部于2019年11月19日發(fā)布的關(guān)于智慧港口建設(shè)的文件。
文件中指出要加快“智慧港口”的建設(shè)，建設(shè)基于5G、北斗、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的信息基礎(chǔ)設(shè)施，推動(dòng)港區(qū)內(nèi)集卡和特殊場(chǎng)景集疏運(yùn)通道集卡自動(dòng)駕駛示范，深化港區(qū)聯(lián)動(dòng)。
伴隨著新基建浪潮的到來，全球數(shù)字化技術(shù)不斷革新，我國智慧港口的建設(shè)也持續(xù)推進(jìn)，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在港口的應(yīng)用將更加廣泛。
No.1 北斗導(dǎo)航系統(tǒng)在福州江陰港區(qū)的應(yīng)用
江陰港是長江下游聯(lián)運(yùn)和江河轉(zhuǎn)運(yùn)的天然良港，港口主要由5個(gè)港區(qū)組成。
港口水深港闊，區(qū)位顯要，是福建省對(duì)外經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要門戶。
在智慧港口建設(shè)方面，江陰港區(qū)將5G技術(shù)與天翼云平臺(tái)結(jié)合，將原有的港口數(shù)據(jù)視頻存放在天翼云上，供港口相關(guān)人員查看，推動(dòng)了江陰港的智能化轉(zhuǎn)型建設(shè)。
2018年，福州港集裝箱吞吐量達(dá)340萬TEU，在2019年Lloyd’s List發(fā)布的港口排名中排在第49位。
圖1 福州港集裝箱吞吐量（2011-2018）
數(shù)據(jù)來源：Lloyd’s List
福州港務(wù)集團(tuán)江陰港區(qū)上線的搭載北斗的“5G+MEC 智慧港口”平臺(tái)是港口應(yīng)用北斗系統(tǒng)的具體表現(xiàn)。
該平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了既關(guān)注整體又兼顧局部的大范圍立體監(jiān)控模式，通過AR實(shí)景指揮平臺(tái)，遠(yuǎn)程通過AR全景攝像機(jī)獲取江陰港區(qū)的實(shí)時(shí)錄像視頻，強(qiáng)化了生產(chǎn)調(diào)度人員的監(jiān)督能力。
基于北斗定位技術(shù)的岸橋司機(jī)防疲勞管理系統(tǒng)是江陰港不同于其他港口的特色。
系統(tǒng)可以根據(jù)攝像頭實(shí)時(shí)采集駕駛室視頻圖像，通過5G通信快速回傳到MEC平臺(tái)中，利用視頻監(jiān)控智能分析實(shí)時(shí)狀況，當(dāng)被觀察者出現(xiàn)異?，F(xiàn)象（瞌睡、疲勞等面部表情）時(shí)就會(huì)立即預(yù)警。
No.2 北斗導(dǎo)航系統(tǒng)在天津港的應(yīng)用
天津港地處渤海灣西端，坐落于天津?yàn)I海新區(qū)，是我國“一帶一路”上的重要港口。
天津港與全球港口有著密切的貿(mào)易往來，港口的腹地面積廣闊，擁有各類泊位176個(gè)。
在智慧港口建設(shè)方面，“天津港速度”和“天津港模式”一直享譽(yù)全球，僅用了402天就建造完成了自動(dòng)化碼頭的建設(shè)，并且港口作業(yè)效率達(dá)到世界一流水平。
同時(shí)，天津港還將智慧碼頭建設(shè)的全新成果分享給世界，為全球港口智慧化轉(zhuǎn)型提供了“天津港方案”。
2018年，天津港的集裝箱吞吐量達(dá)到1597萬TEU，在2019年Lloyd’s List 港口排名中排在第9位。
圖2 天津港集裝箱吞吐量（2011-2018）
數(shù)據(jù)來源：Lloyd’s List
北斗導(dǎo)航系統(tǒng)在天津港的應(yīng)用屬于較早的一批，也是十分成功的案例。
北斗系統(tǒng)的應(yīng)用一方面體現(xiàn)在港口的集裝箱作業(yè)上，另一方面體現(xiàn)在集裝箱碼頭的自動(dòng)化操控上。
天津港的五洲國際集裝箱碼頭是天津港正在構(gòu)建的自動(dòng)化集裝箱碼頭。
在集裝箱作業(yè)方面，天津港相關(guān)港口企業(yè)為避免港口“錯(cuò)箱”事件的發(fā)生，采用給集裝箱和集卡安裝“北斗導(dǎo)航系統(tǒng)終端”的方法，利用北斗導(dǎo)航的無縫隙定位、實(shí)時(shí)計(jì)算、連續(xù)的通訊和可靠地控制功能，在5G網(wǎng)絡(luò)的高速支持下精準(zhǔn)地完成集裝箱裝卸及集卡行駛工作。
2018年4月12日，全球首臺(tái)無人駕駛卡車在天津港五洲國際集裝箱碼頭試運(yùn)營。
在智能化技術(shù)的支持下，自動(dòng)卡車可以高效、精準(zhǔn)地完成障礙物響應(yīng)、及時(shí)停車等多項(xiàng)復(fù)雜動(dòng)作。
無人集卡在面臨嚴(yán)酷自然環(huán)境或者多種設(shè)備聯(lián)合作業(yè)的情況下也能正常運(yùn)作，大幅度提高了港口的生產(chǎn)效率，并且改善了港口工人的安全問題。
在自動(dòng)化操控方面，天津港通過北斗導(dǎo)行系統(tǒng)、5G通信技術(shù)、無人駕駛、可視化技術(shù)（AR）等相關(guān)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了更廣泛的應(yīng)用。
比如自動(dòng)化碼頭的岸橋、場(chǎng)橋、拖車等港口作業(yè)設(shè)施在自動(dòng)化操控中心實(shí)現(xiàn)了3D實(shí)時(shí)全景顯示，保障了司機(jī)在遠(yuǎn)程操控中心操控的準(zhǔn)確性。
圖3 基于5G—北斗高精度定位的港口裝卸
圖片來源：《5G+北斗高精度定位應(yīng)用白皮書（2019）》
No.3 北斗導(dǎo)航系統(tǒng)在武漢花山港區(qū)的應(yīng)用
武漢聯(lián)合發(fā)展港口有限公司，又稱“花山港”，是武漢新港的重要港區(qū)之一，港口擁有兩個(gè)集裝箱泊位，是長江中游航運(yùn)中心的集裝箱核心港之一，也是東湖高新區(qū)唯一的一類水運(yùn)開放口岸。
在港口智慧化建設(shè)方面，花山港積極與相關(guān)企業(yè)合作，把促進(jìn)港口升級(jí)，推進(jìn)產(chǎn)能合作為目標(biāo)，探索智慧港口建設(shè)的整體方案。
2018年10月，湖北三環(huán)、聯(lián)通智網(wǎng)與花山港簽訂協(xié)議對(duì)港口進(jìn)行智能化改造。
2019年9月26日，花山港“智能化改造”項(xiàng)目投入運(yùn)行，標(biāo)志著花山港成為長江中游首個(gè)5G智慧港口。
2018年，武漢港的集裝箱吞吐量為96萬TEU，集裝箱吞吐量逐年增加。
在各港區(qū)的通力合作下，武漢港于2019年11月29日完成5了集裝箱吞吐量達(dá)到100萬的任務(wù)，正式邁入我國百萬標(biāo)箱大港之列。
圖4 武漢港港區(qū)分布圖
資料來源：http://www.wuhanport.com
圖5 武漢港集裝箱吞吐量（2009-2018)
數(shù)據(jù)來源：http://www.wuhanport.com
花山港營運(yùn)的“5G智能無人集裝箱轉(zhuǎn)運(yùn)卡車”是我國首例基于5G通訊的傳統(tǒng)港口集裝箱智能水平運(yùn)輸?shù)慕鉀Q方案。
無人集卡在花山港的正式投產(chǎn)使用為港口運(yùn)輸?shù)闹悄芑?jí)提供了有效參考。
5G智能無人集卡以北斗衛(wèi)星導(dǎo)航、激光雷達(dá)定位等先進(jìn)智能技術(shù)為依托，實(shí)現(xiàn)了集卡的高精度定位停車。
5G智能無人集卡與普通集卡的外形有很大區(qū)別，無人集卡拆除了集卡前部的司機(jī)操控室，外形上就如同一輛“平板車”。
在車輛的前后都安裝有配套的傳感器設(shè)備，通過與激光雷達(dá)的配合可以進(jìn)行精準(zhǔn)定位，使無人集卡完全自主地完成車輛停止、裝載集裝箱、載貨行駛、車輛停止、卸箱等一系列操作。
傳統(tǒng)港口碼頭如何向智慧港口轉(zhuǎn)化升級(jí)的問題一直是港口企業(yè)討論的焦點(diǎn)，相比于依靠“磁釘”定位移動(dòng)的傳統(tǒng)集裝箱無人集卡，花山港使用的無人集卡則更加簡潔。
5G智能無人集卡擺脫了“磁釘”的束縛，使用我國自主研發(fā)的北斗導(dǎo)航系統(tǒng)來獲取港口的高精度時(shí)空信息，通過5G網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，賦以集卡更加智慧的“大腦”，使小車能夠感知200米以內(nèi)的各類物體，停車定位精度控制在5厘米的范圍內(nèi)。
在全球港口不斷向第五代港口邁進(jìn)，逐步加快升級(jí)創(chuàng)新的背景下，港口的智能化建設(shè)被視為提升港口核心競爭力的重要手段。
我國自主研制的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)已經(jīng)十分成熟，并且具有更加準(zhǔn)確的定位精度和更加安全的網(wǎng)絡(luò)操作環(huán)境。
天津港和花山港的無人集卡的使用證明了北斗導(dǎo)航系統(tǒng)對(duì)于我國港口的智能化升級(jí)的促進(jìn)作用，北斗導(dǎo)航系統(tǒng)能夠促進(jìn)港口建設(shè)的信息化、自動(dòng)化發(fā)展水平。
圖文素材由中國港口網(wǎng)m.radiationrelations.com
特約上海海事大學(xué)付玉鵬、周鑫、沙梅獨(dú)家提供
參考文獻(xiàn)
[1] 中國港口，上海西井信息科技有限公司. AI賦能全局化智慧港口[R].2019.5.7
[2] 上海振華重工股份有限公司，中國移動(dòng)通信集團(tuán)公司，沃達(dá)豐集團(tuán)股份有限公司，華為技術(shù)有限公司.5G智慧港口白皮書[R].2019.10.15
[3] 中華人民共和國交通運(yùn)輸部. 關(guān)于建設(shè)世界一流港口指導(dǎo)意見[R]. 2019.11.13
[4] 中國移動(dòng)通信集團(tuán)公司，華為技術(shù)有限公司等.5G+北斗高精度定位應(yīng)用白皮書[R].2019.11.15
[5] 湖北三環(huán)智能科技有限公司, 聯(lián)合聯(lián)通智網(wǎng)科技有限公司, 武漢聯(lián)合發(fā)展港口有限公司.傳統(tǒng)港口智能水平運(yùn)輸整體解決方案[R].2019.09.26
[6] http://www.wuhanport.com
[7] http://www.beidou.gov.cn/
