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专家演讲 | 杨勇生:智慧港口前沿技术与应用设想

  • 作者: 超级管理员
  • 时间: 2017-07-07 15:51:10
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2017年6月27日,第二届智慧物流高峰论坛在上海科雅国际大酒店举办,本次论坛由中国城市科学研究会、同济大学主办,中物协(北京)物流工程设计院、蒙城广运物流有限责任公司、上海海事大学物流科学与工程研究院联合承办,并得到中科院数学与系统科学研究所、北京理工大学、北京运筹学会、国家发改委中投协PPP投资促进中心、道路运输网等14家单位的大力支持。


本次论坛以“智慧物流园区·规划、运营、本地、互联”为主题,进一步深入探索智慧物流在智慧城市建设中的实虚形态和落地路径,分享城市智慧物流创新实践案例,共谋智慧物流与智慧城市共荣发展。


6月27日,由中物协(北京)物流工程设计院承办的全球智慧城市高峰论坛智慧物流分论坛在上海成功举办,上海海事大学物流科学与工程研究院院长杨勇生在会上发表主题为“智慧港口前沿技术与应用设想”的演讲。


专家简介

杨勇生:

博士,上海海事大学教授,博士生导师。1998年6月,博士毕业于南京航空航天大学机电工程学院,现任上海海事大学物流科学与工程研究院院长,兼任《计算机辅助工程》副主编、上海市航海学会副秘书长、上海市浦东新区研发机构联合会副会长、《计算机集成制造系统》理事。近年来,主持或参加国家自然科学基金等科研项目20余项,获得上海市科技进步奖等科研成果10余项,在国内外权威学术刊物上发表学术论文50余篇。主要从事港口物流运作与优化、自动化码头协同作业调度与控制、港口物流装备及其智能化等领域的研究与应用工作。

 

今天我想跟大家简单分享的是人工智能时代下智慧港口的变革发展,主要有四个方面的内容:第一,对智慧港口的认识;第二,智慧港口的功能和特征;第三,智慧港口相关的前沿技术;第四,智慧港口的应用设想。

 

1何为智慧港口?

 

1.1智慧的定义

 

从字面上讲,智慧的“智”是指智商加上知识,“慧”是指情商加上悟性,把这两者结合起来融入到港口的应用中,港口可能由原来单一的装卸功能变成拥有一个运筹帷幄的大脑。

 

智慧与智能的关系,狭义的理解是智慧等于智能,但从人的角度来讲是有智慧而非有智能,对机器人来讲是有人工智能,而机器是否有智慧的问题值得深入探讨。智慧是指高级生物所具有的基于神经器官的一种高级综合能力,智慧是指可以进行自主学习、自主决策和自主适应,而智能则可以进行简单判断选择最优方案,但是它的前提是方案需要有预先设定。

 

1.2智慧港口的定义

 

智慧港口是指借助物联网、传感网、云计算、决策分析优化等技术手段对港口各核心的关键信息进行透彻感知、广泛连接和深度计算,从而实现各个资源与各个参与方之间的无缝连接与协调联动,对港口管理运作做出智慧响应,形成信息化、智能化、最优化的现代港口。

 

目前国内智慧港口建设,例如黄渤海地区、长三角地区、珠三角地区和中部沿江地区的港口都在建设智慧港口,武汉港、宜昌港等中部沿江港口也开始寻求智慧化战略提升,未来发展趋势是智慧港口将在东部沿海全面展开,并向中部沿江港口延伸。

 

交通运输部公布的第一批智慧港口示范工程项目总共有13个,分布在10个省市自治区。

 

2智慧港口的功能与特征


2.1智慧港口的功能构成

 

基于港口供应链从上到下的延伸,智慧港口的功能可以包括四个方面内容,第一个是智慧码头实现作业的自动化,第二个是智慧口岸实现通关一体化,第三个是智慧物流实现全程可视化;第四个是实现智慧商务使得服务便利化。

 

2.2智慧港口的主要特征

 

2.2.1全面感知

 

全面感知是所有深层次智能化应用的基础,智能监测的结果是现场数据的全面数字化。包括现场物联网、远程传输网络以及数据集成管理(筛选、质量控制、标准化和数据整合)。例如,一只装载危险品货物的集装箱,在运输作业过程中尺寸、重量、温度、目的地、位置等信息通过传感器实时感知,并通过移动互联网传输到云数据中心,并被加工成规范数据存储,用于分析、预警危险品货物的运输。智慧港口现场全面数字化,包括物联网、远程传输网络和数据集成管理,这些全方位信息是所有深层次智能应用的重要基础。

 

2.2.2广泛互联

 

通过云计算、移动互联网技术的应用,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,使港口综合信息平台能最大限度优化整合多方需求与供给,使各方需求得到即时响应。例如,通过广泛互联,货主可以随时随地通过智能手机掌握货物运到哪里,状态如何,什么时候可以通关,什么时候能装船,装载船舶什么位置,什么时候能送到客户手上等。

 

2.2.3高度共享

 

共享是指公众通过社会化网络平台,分享各自所拥有的闲置资源,帮助其他有需求的人完成消费。涉及到港口领域共享主要包括数据及信息的共享(锚位、泊位信息),设备与设施共享(共享集卡),运输工具动态信息共享(车、船位置信息)。通过共享解决因信息不对称造成的资源浪费,使得资源配置从原先的个体或局部最优转换为全局最优。

 

2.2.4智能决策

 

智能决策是在基础决策信息感知收集的基础上,明确决策目标及约束条件,对复杂计划、调度等决策问题快速做出高效决策。一般来说,智能决策有基于数据挖掘的知识发现,基于专家系统的知识库,基于智能优化的模型库。通过智能智能系统的应用实现港口快速、高效决策。

 

2.2.5自主装卸

 

自主作业是在智能决策基础上,设备自主识别确定作业对象、作业目的,并安全、高效、自动完成作业任务,例如AGV小车在自动化码头的作业,设备通过学习和思考确定最优的策略,自主地完成AGV路径的制定、堆场和泊位的分配等。

 

2.2.6深入协同

 

协同指协调两个或者两个以上的不同资源或者个体,协同一致地完成某一目标的过程或能力。在港口领域,包括港口内部各单元间的协同及港口外部各单元间的协同。针对港口内部,主要有AGV与堆场、AGV与岸桥、AGV之间的协同等等。而针港口对外部,包括车、船、货之间的协同,也包括车与路、车与码头、船与码头之间的协同。

 

3智慧港口的前沿技术

 

3.1物联网技术

 

物联网指的是将各种信息传感设备,如射频识别装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等装置与互联网结合起来而形成的一个巨大网络。物联网技术应用目的是让所有的物品都与网络连接在一起,系统可以自动的、实时的对物体进行识别、定位、追踪、监控并触发相应事件。 港口物联网最前沿的应用有港口多源异构信息的实时协同感知技术,面向AGV/集装箱卡车智能协同的车联网、路联网技术,面向集装箱全程监管的箱联网技术,港口设备智能化检测与健康预测技术。

 

3.2云计算技术

 

云计算是一种基于互联网的计算方式,通过这种方式,共享的软硬件资源和信息可以按需求提供给计算机和其他设备。

 

云计算在港口的前沿应用有应急情况下港口动态调度的弹性负载均衡技术,面向港口信息资源共享的分布式数据库的数据同步技术,针对不确定性作业任务的实时数据处理技术,基于同态映射的港口资源虚拟化技术。

 

3.3移动互联网技术

 

移动互联网在港口的应用,主要利用移动互联网共享、互动、链接的特性,实现港口相关方跨平台、即时的便捷服务模式。例如AGV/集卡全时空连续高精度定位技术,基于4G/5G的AGV/集卡高并发可靠通信技术,智能网联环境下AGV/集卡协同编队技术,基于车车协同的主动安全防控技术,移动互联环境下港口交通信息融合与任务辨识技术。

 

3.4大数据技术

 

智慧港口离不开大数据,没有数据它的智慧没办法实现。大数据技术在港口的前沿应用有面向分布式协同感知的多源异构的港口大数据清洗技术,基于多源图像聚类分析的港口异常行为监测技术,面向港口业务决策的压缩感知数据重构技术,基于多维度数据融合的港口交通流量预测技术。

 

3.5人工智能技术

 

人工智能应用领域广泛,涉及问题求解、机器学习、专家系统、模式识别、机器人学等领域。人工智能技术在港口应用广泛,例如将人工智能技术应用到港口的生产计划与调度过程中,可实现码头智能泊位调度,智能场地策划,智能设备调度等,码头生产组织的智能化应用,可以实现最小化船舶在港时间,最小化堆场翻操作,最小化集装箱运输成本等。而人工智能技术在港口领域的前沿应用有基于神经形态工程学原理的智慧理货技术,基于无监督的深度生成模型的图像处理技术,基于大数据和深度学习的港口业务决策预测技术,基于深度神经网络学习和大数据的智能调度技术。

 

下图的介绍这些前沿技术在集装箱码头的综合应用。

 

 4智慧港口的应用设想

 

下面我将分享三个例子。

 

第一个就是青岛港的全自动化码头,青岛港码头跟各种新技术结合起来以后形成“超级大脑”,大大地提高效率,每一小时可以作业40个自然箱,比传统码头提高30%,节省工作人员70%。

 

第二个是我们的上海海事大学为国内中小型内河码头做的智慧港口,我们采取的是港航一体化的思想,它是把港口的信息系统跟航运的信息系统放在一起,下图是其总体功能结构和服务平台框架。

 

最后简单分享上海港的智慧港口概念图,到目前为止我认为上海港的概念图最能体现智慧港口的六大特征,通过智慧港口的建设能够实现码头运营智能化、海运物流的高度协同化、国际贸易便利化、金融场景的普及化、数据服务的商业化。

 

今天我的分享就到这里,谢谢大家!

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