5G應用創新發展白皮書-5G重點應用分析-智慧港口
智慧港口
隨著5G融合應用的不斷發展和演進，應用重點行業和領域逐步聚焦，尤其是在工廠、礦山、港 口、醫療、電網、交通、安防、教育、文旅以及智慧城市等10個領域，逐步獲得業界認可，并初步形 成了有望規模商用的應用場景。本文主要介紹5G在智慧港口中的典型應用分析，主要從5G典型場景及價值、未來發展空間以及面臨的挑戰。
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正文開始：
1、5G典型場景及價值
我國港口吞吐量穩居世界前列，通過5G實現港口自動化改造成為了當前的熱點。在全球十大自動 化碼頭中，中國占據了4個，中國振華重工集團生產的岸橋、軌道吊等重型設備在集裝箱碼頭全球市場 份額居于首位。與此同時，港口的多個業務場景對于網絡的需求，與5G本身的特性是非常匹配的。5G 具有低延時、高可靠和大帶寬的技術特點，而港口的遠程操控、高清視頻輔助控制以及復雜環境監控 等場景正是具有以上需求。考慮到港口的眾多場景（以傳統人工碼頭為主）并不具備有線網絡部署能 力，5G與港口應用的結合變得非常必要。通過5G網絡承載工業控制、高清視頻傳輸、環境監控和離散 信息采集，并且攻克協議適配、流量整形和可靠性保障等難題，即可逐步實現自動化碼頭的無線化改 造以及傳統人工碼頭的半自動化改造。因此，港口將很可能成為未來首批5G商業應用的地方。
一個典型的港口可分成六大業務場景，分別為船只進出港（貨船將集裝箱運至港口）、岸橋裝卸 貨（完成集裝箱裝卸貨并搬運至水平運輸區）、水平運輸（完成岸橋區到堆場區的搬運）、堆場管理優化（完成集裝箱堆碼）、集卡出入港（完成集裝箱出入港運輸）和陸港聯運（港口與其他運輸體系 的聯動）。船只進出港場景涉及近海通信、船貨同步以及船只定位等；岸橋吊裝卸貨目前是有線光纖 網絡以及人工操作，通過5G可以實現對岸橋掉起吊裝置的遠程控制，這其中包含涉及了起吊設備數據 采集、高清視頻的回傳、定位防碰撞、現場人員通信以及人工智能識別分析等細分的場景；水平運輸 場景涉及港區內車輛的自動駕駛調度，大視頻回傳、定位防碰撞等；堆場管理優化負責堆場區集裝箱 的無人堆碼，需要對設備遠程控制，同時也涉及AI視覺的應用以及高清大視頻的傳輸；集卡出入港負 責對集卡車輛的無人駕駛監控調度、定位防撞、視頻傳輸等。
5G網絡的性能能夠滿足PLC控制信號的超低時延要求以及高清視頻回傳的帶寬要求，通過用5G 無線網絡的遠程控制替代傳統有線控制，實現作業現場的無人化操作，提升了操作靈活性和可靠性， 人工成本大幅降低，改善了工人的作業環境，港口作業效率顯著提高。在岸橋區和堆場區，通過5G方 案，相比人工碼頭，目前單臺設備可節省75%的人力，預計未來整個港區的人力會因此大幅降低，同 時，生產效率整體提高約50%。在水平運輸區，5G+MEC的應用將使自動駕駛車輛的響應時間縮短至 50ms以下，運輸效率提升30%以上，且充分保障人車安全。厘米級的定位精度將推動船只進出港等場 景的創新應用，也將極大提高港區各類場景的業務質量。
5G在智慧港口中的應用已經在全國主要港口獲得推廣。青島港新前灣自動化碼頭2019年1月完成了 基于5G連接的自動岸橋吊車的控制操作，成功實現了通過無線網絡抓取和運輸集裝箱。第三屆“綻放 杯”大賽獲獎項目中，深圳媽灣港結合5G SA網絡以及港口的生產場景，研發了岸橋吊5G遠程控制、 5G無人機、5G無人集卡、5G智能理貨、5G智能安防等5G移動應用，結合移動2.6G+4.9G的頻譜優 勢，采用5G網絡端到端切片技術來為港口的應用保駕護航，無線采用RB資源預留結合5QI優先級調度 實現業務的硬軟隔離，承載網使用FlexE硬隔離提供專用通道給港口，同時MEC+UPF下沉，保障低時 延的同時也做到了數據不出港口，確保港口的生產安全。深圳媽灣港5G智慧港口項目部署橋吊設備遠 程控制、港區無人駕駛等應用，提升配載效率15-20倍，減少現場作業人員80%，減少安全隱患50%， 降本提效，增強安全保障。
5G智慧港口六大業務場景
2、未來的發展空間
智慧港口的發展是當前的戰略方向，2019年11月交通運輸部聯合9大部委印發了《關于建設世界一 流港口的指導意見》，提出加快智慧港口建設。搶抓新一輪科技革命和產業變革的歷史機遇，推動港 口發展更加注重向創新驅動轉變，建設智能化港口系統、加快智慧物流。總的來說，智慧港口的演進 方向主要有以下三點：
? 港口/碼頭向自動化發展是未來的主方向。目前港口碼頭可大致區分為傳統人工碼頭和自動化 碼頭兩種。人工碼頭整體比例較大，自動化程度低，人工成本很高，急需借助遠程控制技術等實現無 人化，進而大幅降低人工成本；自動化碼頭的信息化程度較高，主要業務以借助有線網絡實現遠程控 制等功能，但仍有大量場景（受自身移動條件所限）無法實現有線連接，急需大帶寬、低時延的無線 化改造。
? 5G智慧港口可行性得到驗證，可較早實現規模化推廣。港口物理空間相對獨立，應用5G打造 智慧港口具有巨大的實踐意義。從綻放杯5G智慧港口項目可以看到，吊機遠控場景切實解決港口吊機 司機工作條件艱苦安全風險大的痛點；智能理貨針對港口出入貨物量大且繁雜，貨物精細管理壓力巨 大構建；智能安防和無人機巡檢則切實解決了港口安防壓力大，人力巡檢工作量巨大且工作環境惡劣 的痛點。隨著2020年5G商用化的推進，在現有合作成果的基礎上，進一步豐富業務驗證場景，擴大試 點規模，全面驗證各類典型應用的5G承載能力，打造5G垂直行業應用標桿。同時隨著各應用場景的成 熟技術和商業模式的固定化，5G智慧港口解決方案可以復制到國內外各港口，帶動整個行業技術的換 代升級，同時帶來巨大的商業利益。
? 我國港口正以省級集團整合資源，經營主體是碼頭。近年來，我國港口吞吐量增速放緩，貨 物吞吐結構以沿海港口為主。2000 年之后伴隨著中國外貿的繁榮，國內港口貨物吞吐量也持續快速增 長，經過多年的投資建設，港口逐步出現產能過剩。2014年開始中國港口貨物吞吐量增速明顯放緩， 區域港口之間競爭的矛盾愈加突出，因此，大規模的港口整合也就應運而生。
? 根據相關的調查研究，當前，在港口運營的總成本中，人工成本占比約為33%，而通過自動化改 造，可以節約70%的人工成本，即總體來看，自動化改造帶來的成本節約至少為現有整體成本的10%。
以我國某典型港口為基礎進行估算，其規模約占全國港口的10%。2019年，由公開營收額及凈利潤 等數據推算出的總體運營成本為83億元左右，估算其自動化改造價值空間為8.3億元，因此，全國港口 總價值空間為83億元/年。鑒于5G成熟度逐年提高，商用規模逐漸擴大，因此預估2021年-2025年，5G 自動化改造滲透率分別為10%、30%、45%、60%和75%，由此得出，2021-2025年的5G港口市場空間分 別為8.3億元、24.9億元、37.35億元、49.8億元和62.25億元。
需要說明的是，5G的商業進程需要借助國家政策的推動以及產業各方的配合，因此，5G滲透率具 備一定的不確定性，各方可按照自己的判斷，得出相應的預測結論。
3、面臨的挑戰
雖然經過試驗驗證，5G網絡可以滿足智慧港口的業務要求，但是由試驗到商用的轉換中也面臨幾 方面的主要困難：
? 5G 2B商業模式并不清晰。具體包括建設模式、資產歸屬、運營資費以及產業鏈上下合作機制 等方面。由于現階段我們沒有可借鑒的國內外成熟的商業模式，因此這個過程的確立并不容易。
? 5G網絡端到端穩定性需要進一步提升。現階段，5G網絡還不能完全支持某些場景的商用要 求，特別是在穩定性這方面，還需要從設備層面進行進一步的增強。
? 外部環境變化帶來不確定性。當前疫情對海外影響很大，直接影響對外貿易相關產業，港口運 營因此將面對更大的不確定性。需要進一步穩定局面和堅定信心，需由運營方主導，并推動港口的5G 建設以及一系列自動化升級。
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