港口基礎設施智慧賦能與全周期技術服務體系構建

紀 華，梅 凱，曹勝敏

（中交第一航務工程勘察設計院有限公司，天津 300220）

引言

近年來，以物聯網、云計算、大數據、人工智能等為代表的新一代網絡信息技術飛速發展，給各行各業帶來了信息化、智能化發展新動力，也為各領域數字化轉型升級提供了有力支撐，港口等交通基礎設施建設領域也不例外。

習近平總書記在中央財經委員會第十一次會議上，就全面加強基礎設施建設作出新部署，對基礎設施管理體系化建設提出更高要求，為構建現代化基礎設施體系指明了方向。近年來，國家相繼出臺了一系列政策文件，從2018 年的“百年品質工程”，到2019 年的“交通強國規劃綱要”[2]，從2020年的“建設世界一流港口的指導意見”[3]，到2021 年的“十四五現代綜合交通運輸體系發展規劃”[4]，都在指導推動交通基礎設施數字轉型、智能升級，這其中就包含交通基礎設施長期性能科學觀測，建設智能先進、安全可靠的交通運輸領域新型基礎設施。

1 課題背景

自2019 年開始，黑天鵝、灰犀牛事件屢有發生，中美貿易摩擦、卡脖子技術制裁，新冠肺炎疫情等，這幾年極不平凡。但是市場的需求并不以人的意志為轉移，包括國內國際雙循環發展思路，都是客觀的市場需求。根據交通部2022 年交通運輸行業發展統計公報數據顯示，2017 年至2022 年間，交通固定資產投資都是逐年提高的（如圖1 所示）[1]。2022 年全年完成交通固定資產投資38 545億元，比上年增長6.4 %，全年完成水路固定資產投資1 679 億元，比上年增長10.9 %。其中，內河建設完成867 億元、增長16.7 %，沿海建設完成794億元、增長9.9 %。

圖1 2017 年～2022 年交通固定資產投資額

未來基礎設施建設領域還將呈現增長態勢，但是以高質量、智能化、綠色化為特點，這也給本文服務體系的研究提供了很好的市場環境，具有經濟可行性。

2 課題原因

甘特公司2019 年7 月發表的技術成熟度曲線圖（如圖2 所示），根據經濟學理論，每一項技術從萌生到成熟都會經歷五個階段，分別是：萌芽期，過熱期/炒作期，低谷期/冷靜期，復蘇期、成熟期，每一個技術領域研發的最佳時期，都在第四階段：復蘇期，它是經過了炒作期，經過了低谷期，沉淀下來的，真正被市場所接受的技術。本文研究的服務體系所應用的主要信息技術，即物聯網技術，目前正處于最好的發展上升期，因此本研究具有很好的技術支撐條件。

圖2 甘特公司物聯網相關技術成熟度曲線圖

3 港口基礎設施智慧賦能實施

3.1 實施背景

通過對港口基礎設施現狀調研發現，截止2022年末，全國港口生產用碼頭泊位21 323 個，比上年末增加456 個；大量防波堤、護岸、防潮堤及在役碼頭已到維護維修階段；70 年代大建港時期建設的很多碼頭將達到設計使用年限，亟需提供監測、檢測與性能保障服務。

另外，我國港口數字化發展水平不均衡，差距較大，以天津港、青島港、上海港、寧波舟山港等國際大港為代表進行的試點或示范工程不斷取得新成果。同時，檢驗檢測已成為國民經濟發展的重要組成部分，發展勢頭良好。2022 年國務院將“檢測”資質列入行政許可事項清單，可以預見，“智慧檢測”將在交通基礎設施實現高質量發展，全面提高交通工程的安全性、耐久性，提升全壽命期發展水平等方面發揮越來越重要的作用。

3.2 實施路徑

通過頂層設計、組織結構優化、項目布局、人-財-技術配套四個層次，全方位打通數字賦能體系建設，取得了明顯效果。

首先，建立公司級新發展戰略及數字化新發展理念；同時配套實施多項企業管理制度、數字化規章等；其次，組織結構優化方面，組建數字化科技專業團隊，專門負責港口等基礎設施智能化項目技術研發與實施落地[5]；項目布局方面，以港口基建領域為依托，發揮設計、勘察專業優勢，與數字化技術整合，港口智慧賦能項目份額逐年上升。

底層支撐方面，配備專業人員、團隊，資金方面每年專項科技研發、軟件、設備、網絡基礎設施等預算投入，技術層面自主研發多項港口智能化技術并獲得專利、軟件著作權，同時與多所高校建立產學研用一體聯盟，促進核心技術研發[6]，包括：港口智能化云計算基礎設施建設、碼頭結構智能化監測系統開發、港口物聯網多通信協議芯片研發、港口智能化大數據統一調度集成等一系列關健核心技術[7]。同時，打造“港口基礎設施智慧賦能生態圈”，聯合一批IT 優質企業，以及一批重點高校建立戰略生態聯盟，實現“強鏈、延鏈、補鏈”的供應鏈價值體系，搭建港口基礎設施智能化全產業鏈生態體系。

4 全生命周期技術服務體系建設

4.1 智慧賦能實施與服務體系構建的關系

港口基礎設施全生命周期技術服務體系建設旨在前述智慧賦能的基礎上，通過數字化平臺運行及數據積累，依托公司豐富的專業、專家資源，開展碼頭基礎設施大數據分析、問題診斷、隱患排查、危險預測、智能報警[8]，同時給出對應優化提升方案，是涵蓋碼頭規劃、設計、施工、運營各個階段，全過程、全專業的綜合技術服務體系[6]。碼頭規劃設計伊始，已將智慧賦能考慮到產品生命歷程各個環節。如圖3 所示。

圖3 智慧賦能與港口規劃設計全面融合

因此，服務體系的目標定位是以智慧港口基礎設施技術服務平臺為載體，以提供綜合知識服務為路徑，以基礎設施智慧賦能、大數據服務為支撐，通過體系化、數字化、全階段的技術服務[9]，助力港口基礎設施管理數字化升級，高質量、綠色生態發展。

4.2 體系構建的基礎

豐富的專業、專家資源是構建全生命周期港口技術服務體系的重要依托。多年的港口基礎設施建設領域的深耕，積累了豐富的各類型、各地質條件下的港口設計、咨詢、勘察、檢測監測經驗，由國家級設計、勘察大師領銜的專業化人才隊伍，同時，良好的企業文化及服務理念、齊全的檔案知識積累等，都構成了技術服務體系構建的依托，如圖4 所示。

圖4 技術服務體系的重要依托

4.3 體系構建的基本方法

下圖5 是提供港口全生命周期的服務平臺“頤航云”，目前功能涵蓋：傳感器接口、數據分發、第三方應用集成、多終端互聯等功能，成功應用于港區的碼頭、堆場、航道等基礎設施智能化技術服務場景。

4.4 體系構建的效果

鹽城港集團響水港區碼頭結構智能化監測系統建設項目，是近年來實施的比較典型的港口基礎設施智慧賦能項目。項目涵蓋響水港區兩個5 萬噸級通用泊位，以及3 座高樁梁板結構連接棧橋的結構全周期智能化監測。本項目通過對已有碼頭結構進行理論分析，制定全方位碼頭結構智能化監測系統建設方案，充分發揮物聯網、云計算、5G 等新型網絡信息技術優勢，取得了良好的效果。

系統給港口智能化運維提供了助力，積累了大量數據，為后期港口基礎設施升級改造提供大數據支撐。系統涵蓋功能：現場設備遠程管理、數據分析、預警報警等，最終實現了手機、電腦、監控大屏的數據聯動，為業主科學高效的進行碼頭運維管理提供支持。

另外，公司還實施了天津港C 段智能化集裝箱碼頭工程、青島港迪拜環球碼頭自動化工程等一些列港口智慧賦能項目建設和科研課題研發，在港口基礎設施全周期智慧服務體系推廣方面取得顯著效果。

5 結語

港口基礎設施智慧賦能與全周期技術服務體系構建是一個不斷迭代的過程。如圖6 所示。公司技術服務體系已經完成了多次升級、迭代，這是智慧港口技術發展的必然要求，也是數字技術本身的特點所決定的。

只有秉承開放、融合的理念，才能使港口基礎設施智慧賦能與全周期技術服務體系構建實現高質量、可持續發展。通過前面一系列的系統搭建、設備連接、數據收集以及各場景應用、適配、最終形成持續升級的港口基礎設施技術服務體系。

未來已來，將至已至，一航院港口智慧賦能與技術服務體系將繼續打造開放的發展模式，匯集港口用戶、基礎設施建造商、IT 廠商、高校、科研院所等優質合作伙伴，秉承合作、共贏、可持續的理念，不斷優化，不斷為港口智能化、交通智能化提供支撐。