港口基础设施智慧赋能与全周期技术服务体系构建

纪 华，梅 凯，曹胜敏

（中交第一航务工程勘察设计院有限公司，天津 300220）

引言

近年来，以物联网、云计算、大数据、人工智能等为代表的新一代网络信息技术飞速发展，给各行各业带来了信息化、智能化发展新动力，也为各领域数字化转型升级提供了有力支撑，港口等交通基础设施建设领域也不例外。

习近平总书记在中央财经委员会第十一次会议上，就全面加强基础设施建设作出新部署，对基础设施管理体系化建设提出更高要求，为构建现代化基础设施体系指明了方向。近年来，国家相继出台了一系列政策文件，从2018 年的“百年品质工程”，到2019 年的“交通强国规划纲要”[2]，从2020年的“建设世界一流港口的指导意见”[3]，到2021 年的“十四五现代综合交通运输体系发展规划”[4]，都在指导推动交通基础设施数字转型、智能升级，这其中就包含交通基础设施长期性能科学观测，建设智能先进、安全可靠的交通运输领域新型基础设施。

1 课题背景

自2019 年开始，黑天鹅、灰犀牛事件屡有发生，中美贸易摩擦、卡脖子技术制裁，新冠肺炎疫情等，这几年极不平凡。但是市场的需求并不以人的意志为转移，包括国内国际双循环发展思路，都是客观的市场需求。根据交通部2022 年交通运输行业发展统计公报数据显示，2017 年至2022 年间，交通固定资产投资都是逐年提高的（如图1 所示）[1]。2022 年全年完成交通固定资产投资38 545亿元，比上年增长6.4 %，全年完成水路固定资产投资1 679 亿元，比上年增长10.9 %。其中，内河建设完成867 亿元、增长16.7 %，沿海建设完成794亿元、增长9.9 %。

图1 2017 年～2022 年交通固定资产投资额

未来基础设施建设领域还将呈现增长态势，但是以高质量、智能化、绿色化为特点，这也给本文服务体系的研究提供了很好的市场环境，具有经济可行性。

2 课题原因

甘特公司2019 年7 月发表的技术成熟度曲线图（如图2 所示），根据经济学理论，每一项技术从萌生到成熟都会经历五个阶段，分别是：萌芽期，过热期/炒作期，低谷期/冷静期，复苏期、成熟期，每一个技术领域研发的最佳时期，都在第四阶段：复苏期，它是经过了炒作期，经过了低谷期，沉淀下来的，真正被市场所接受的技术。本文研究的服务体系所应用的主要信息技术，即物联网技术，目前正处于最好的发展上升期，因此本研究具有很好的技术支撑条件。

图2 甘特公司物联网相关技术成熟度曲线图

3 港口基础设施智慧赋能实施

3.1 实施背景

通过对港口基础设施现状调研发现，截止2022年末，全国港口生产用码头泊位21 323 个，比上年末增加456 个；大量防波堤、护岸、防潮堤及在役码头已到维护维修阶段；70 年代大建港时期建设的很多码头将达到设计使用年限，亟需提供监测、检测与性能保障服务。

另外，我国港口数字化发展水平不均衡，差距较大，以天津港、青岛港、上海港、宁波舟山港等国际大港为代表进行的试点或示范工程不断取得新成果。同时，检验检测已成为国民经济发展的重要组成部分，发展势头良好。2022 年国务院将“检测”资质列入行政许可事项清单，可以预见，“智慧检测”将在交通基础设施实现高质量发展，全面提高交通工程的安全性、耐久性，提升全寿命期发展水平等方面发挥越来越重要的作用。

3.2 实施路径

通过顶层设计、组织结构优化、项目布局、人-财-技术配套四个层次，全方位打通数字赋能体系建设，取得了明显效果。

首先，建立公司级新发展战略及数字化新发展理念；同时配套实施多项企业管理制度、数字化规章等；其次，组织结构优化方面，组建数字化科技专业团队，专门负责港口等基础设施智能化项目技术研发与实施落地[5]；项目布局方面，以港口基建领域为依托，发挥设计、勘察专业优势，与数字化技术整合，港口智慧赋能项目份额逐年上升。

底层支撑方面，配备专业人员、团队，资金方面每年专项科技研发、软件、设备、网络基础设施等预算投入，技术层面自主研发多项港口智能化技术并获得专利、软件著作权，同时与多所高校建立产学研用一体联盟，促进核心技术研发[6]，包括：港口智能化云计算基础设施建设、码头结构智能化监测系统开发、港口物联网多通信协议芯片研发、港口智能化大数据统一调度集成等一系列关健核心技术[7]。同时，打造“港口基础设施智慧赋能生态圈”，联合一批IT 优质企业，以及一批重点高校建立战略生态联盟，实现“强链、延链、补链”的供应链价值体系，搭建港口基础设施智能化全产业链生态体系。

4 全生命周期技术服务体系建设

4.1 智慧赋能实施与服务体系构建的关系

港口基础设施全生命周期技术服务体系建设旨在前述智慧赋能的基础上，通过数字化平台运行及数据积累，依托公司丰富的专业、专家资源，开展码头基础设施大数据分析、问题诊断、隐患排查、危险预测、智能报警[8]，同时给出对应优化提升方案，是涵盖码头规划、设计、施工、运营各个阶段，全过程、全专业的综合技术服务体系[6]。码头规划设计伊始，已将智慧赋能考虑到产品生命历程各个环节。如图3 所示。

图3 智慧赋能与港口规划设计全面融合

因此，服务体系的目标定位是以智慧港口基础设施技术服务平台为载体，以提供综合知识服务为路径，以基础设施智慧赋能、大数据服务为支撑，通过体系化、数字化、全阶段的技术服务[9]，助力港口基础设施管理数字化升级，高质量、绿色生态发展。

4.2 体系构建的基础

丰富的专业、专家资源是构建全生命周期港口技术服务体系的重要依托。多年的港口基础设施建设领域的深耕，积累了丰富的各类型、各地质条件下的港口设计、咨询、勘察、检测监测经验，由国家级设计、勘察大师领衔的专业化人才队伍，同时，良好的企业文化及服务理念、齐全的档案知识积累等，都构成了技术服务体系构建的依托，如图4 所示。

图4 技术服务体系的重要依托

4.3 体系构建的基本方法

下图5 是提供港口全生命周期的服务平台“颐航云”，目前功能涵盖：传感器接口、数据分发、第三方应用集成、多终端互联等功能，成功应用于港区的码头、堆场、航道等基础设施智能化技术服务场景。

4.4 体系构建的效果

盐城港集团响水港区码头结构智能化监测系统建设项目，是近年来实施的比较典型的港口基础设施智慧赋能项目。项目涵盖响水港区两个5 万吨级通用泊位，以及3 座高桩梁板结构连接栈桥的结构全周期智能化监测。本项目通过对已有码头结构进行理论分析，制定全方位码头结构智能化监测系统建设方案，充分发挥物联网、云计算、5G 等新型网络信息技术优势，取得了良好的效果。

系统给港口智能化运维提供了助力，积累了大量数据，为后期港口基础设施升级改造提供大数据支撑。系统涵盖功能：现场设备远程管理、数据分析、预警报警等，最终实现了手机、电脑、监控大屏的数据联动，为业主科学高效的进行码头运维管理提供支持。

另外，公司还实施了天津港C 段智能化集装箱码头工程、青岛港迪拜环球码头自动化工程等一些列港口智慧赋能项目建设和科研课题研发，在港口基础设施全周期智慧服务体系推广方面取得显著效果。

5 结语

港口基础设施智慧赋能与全周期技术服务体系构建是一个不断迭代的过程。如图6 所示。公司技术服务体系已经完成了多次升级、迭代，这是智慧港口技术发展的必然要求，也是数字技术本身的特点所决定的。

只有秉承开放、融合的理念，才能使港口基础设施智慧赋能与全周期技术服务体系构建实现高质量、可持续发展。通过前面一系列的系统搭建、设备连接、数据收集以及各场景应用、适配、最终形成持续升级的港口基础设施技术服务体系。

未来已来，将至已至，一航院港口智慧赋能与技术服务体系将继续打造开放的发展模式，汇集港口用户、基础设施建造商、IT 厂商、高校、科研院所等优质合作伙伴，秉承合作、共赢、可持续的理念，不断优化，不断为港口智能化、交通智能化提供支撑。