港口碼頭工業(yè)自動化平臺 ——工業(yè)級無線使能港口機(jī)械智能化
引言 ：
上海振華重工（集團(tuán)）股份有限公司（ZPMC）是1992年成立的重型裝備制造行業(yè)的知名企業(yè)，是全球最大的港機(jī)產(chǎn)品制造商，占有80%以上全球市場份額。近年來，振華重工新一代港口自動化系統(tǒng)為港口碼頭帶來一場科技革命，并不斷聯(lián)合各行各業(yè)的龍頭企業(yè)，向全球港口用戶提供高效、可靠、便捷、綠色、安全的解決方案。
華為是全球領(lǐng)先的信息與通信（ICT）解決方案供應(yīng)商，致力于構(gòu)建更美好的全聯(lián)接世界。通過全球?qū)Ｗ⒕礃I(yè)的17萬名華為人，致力于為客戶創(chuàng)造最大的價值，提供有競爭力的ICT解決方案、產(chǎn)品和服務(wù)。目前，華為的業(yè)務(wù)遍及全球170多個國家和地區(qū)，服務(wù)全世界1/3以上的人口。
1、關(guān)鍵詞
通過工業(yè)級蜂窩無線專網(wǎng)與港口自動化軟、硬件平臺的有機(jī)結(jié)合,實現(xiàn)大型港口機(jī)械裝備無人駕駛或遠(yuǎn)程操控模式下的自動化作業(yè)，提升港口的生產(chǎn)作業(yè)效率和安全性。
2、測試床項目概述：
2.1 概述及測試床目標(biāo)
作為全球最大的自動化港口碼頭（上海洋山港四期自動化碼頭）的總包方，上海振華重工集團(tuán)聯(lián)合華為技術(shù)有限公司，綜合運(yùn)用現(xiàn)代自動控制技術(shù)、工業(yè)無線專網(wǎng)技術(shù)及大數(shù)據(jù)分析等相關(guān)技術(shù)，在上海洋山港及振華南匯基地開展集裝箱AGV無人駕駛運(yùn)輸、RTG遠(yuǎn)程操控等碼頭全自動化的創(chuàng)新業(yè)務(wù)應(yīng)用。
與傳統(tǒng)人工碼頭不同，洋山四期碼頭的建設(shè)目標(biāo)是要建成一座高科技創(chuàng)新型碼頭，測試床的首要目標(biāo)是實現(xiàn)碼頭生產(chǎn)系統(tǒng)智能化，碼頭設(shè)備由操作人員進(jìn)行遠(yuǎn)程操作，降低人員依賴，提高生產(chǎn)效率。其次是通過測試床引入的工業(yè)控制級的無線網(wǎng)絡(luò),驗證探索以鋼結(jié)構(gòu)為主的工業(yè)園區(qū)場景對無線業(yè)務(wù)承載的需求，通過港口無線互聯(lián)實踐形成工業(yè)園區(qū)智能無線互聯(lián)示范。
3、測試床項目解決方案
3.1 解決方案架構(gòu)
測試床整體系統(tǒng)架構(gòu)如下圖所示，整體方案主要包括港口的AGV水平運(yùn)輸系統(tǒng)、TOS碼頭作業(yè)管理系統(tǒng)、視頻安全監(jiān)控系統(tǒng)等。整套系統(tǒng)從模塊角度來看分為三大部分：邊緣層、網(wǎng)絡(luò)接入層、平臺軟件層。
碼頭自動化平臺的邊緣層主要是各種設(shè)備（如AVG車、集卡車、跨運(yùn)車等）、終端（如TOS終端、DAU終端）加上MiniPCIe模組等，重點(diǎn)實現(xiàn)終端設(shè)備智能化。
網(wǎng)絡(luò)接入層主要由工業(yè)級eLTE-U無線基站和業(yè)務(wù)引擎組成，eLTE-U結(jié)合了LTE的高性能與Wi-Fi易部署的特點(diǎn)，相比Wi-Fi技術(shù)，具備覆蓋距離遠(yuǎn)、抗干擾能力強(qiáng)、移動性強(qiáng)、用戶容量大、安全性和可靠性更高的特點(diǎn)。
如上圖所示，整個eLTE-U無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備采用L3組網(wǎng)，AB雙網(wǎng)共存，eLTE-U無線網(wǎng)絡(luò)通過A、B兩個業(yè)務(wù)引擎匯聚A、B雙網(wǎng)基站的數(shù)據(jù)，接入到核心交換機(jī)，兩張無線網(wǎng)絡(luò)通過劃分不同網(wǎng)段隔離開，保證所有的區(qū)域同時有兩個網(wǎng)絡(luò)的信號覆蓋，以增強(qiáng)無線網(wǎng)絡(luò)和AGV業(yè)務(wù)的可靠性。
業(yè)務(wù)平臺層由碼頭水平運(yùn)輸系統(tǒng)、TOS業(yè)務(wù)系統(tǒng)、安全監(jiān)控系統(tǒng)等構(gòu)成，通過引入eLTE-U工業(yè)級無線網(wǎng)絡(luò)承載，實現(xiàn)對港口大型機(jī)械裝備的智能化改造（比如：自動化AGV車通過eLTE-U無線網(wǎng)絡(luò)與港口調(diào)度中心通信，進(jìn)行集中控制和調(diào)度，在預(yù)鋪設(shè)了磁釘定位系統(tǒng)的全港口通道內(nèi)全自動化運(yùn)行等），最大化提升全自動化港口的集裝箱吞吐量。
3.2 測試床預(yù)期效果
通過港口無線自動化測試床的外場組網(wǎng)和測試，驗證基于免授權(quán)頻譜的eLTE-U蜂窩無線網(wǎng)絡(luò)在端到端時延、業(yè)務(wù)容量及覆蓋能力等無線網(wǎng)絡(luò)性能方面完全能滿足港口自動化AGV水平運(yùn)輸系統(tǒng)的業(yè)務(wù)需求，助力上海洋山深水港四期工程項目建設(shè)。通過一張工業(yè)級的蜂窩無線專網(wǎng)將碼頭水平運(yùn)輸系統(tǒng)及安全監(jiān)控系統(tǒng)與港口TOS業(yè)務(wù)系統(tǒng)無縫銜接，結(jié)合大數(shù)據(jù)分析、人工智能及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實現(xiàn)傳統(tǒng)碼頭到全自動化碼頭的跨越。
為鋼結(jié)構(gòu)為主的自動化倉儲、大型工業(yè)園區(qū)（如鋼鐵廠、造船廠、油氣園區(qū)等）的工業(yè)無線智能化業(yè)務(wù)提供應(yīng)用示范，強(qiáng)化智能制造2025在設(shè)備智能模塊、大數(shù)據(jù)計算能力以及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺等相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)積累，降低經(jīng)濟(jì)和時間成本，提升社會整體效率。
4、測試床當(dāng)前情況
4.1 測試床當(dāng)前建設(shè)情況
自2017年9月測試床立項以來，按既定的測試床交付規(guī)劃，截至目前，已完成如下相關(guān)工作：
1）確定港口自動化AGV水平運(yùn)輸、RTG遠(yuǎn)程操控等業(yè)務(wù)系統(tǒng)的性能技術(shù)指標(biāo)需求；
2）完成洋四自動化碼頭無線網(wǎng)絡(luò)的實際現(xiàn)場勘測及整體方案規(guī)劃設(shè)計；
3）完成首期26臺A、B雙網(wǎng)基站、2套核心業(yè)務(wù)引擎及首批50臺AGV車載系統(tǒng)的安裝交付。
4）50臺無人駕駛AGV轉(zhuǎn)運(yùn)車近３個月的7×24小時運(yùn)行測試及持續(xù)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。
5）2017年12月10日，洋四自動化碼頭正式開港商用運(yùn)行，無線控制AGV水平運(yùn)輸系統(tǒng)業(yè)務(wù)正式投入商用。
6）在振華南匯基地啟動其他系統(tǒng)測試環(huán)境構(gòu)建，準(zhǔn)備碼頭自動化RCMS改造、RTG改造及視頻監(jiān)控等其他業(yè)務(wù)測試。
4.2 測試床合作伙伴組成及各自提供組件描述
本測試床的主要合作伙伴包括：上海振華重工(集團(tuán))股份有限公司、華為技術(shù)有限公司、上海博昂電氣有限公司和上海百普電子科技發(fā)展有限公司等，各方提供組件或服務(wù)如下：
聲明
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