e-LTE技術(shù)在港口碼頭中的應(yīng)用及探討

鞠 進(jìn)，何海祖

（中交第四航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司，廣州 510230）

1 應(yīng)用背景

隨著全球港口業(yè)務(wù)迅速增長(zhǎng)，重點(diǎn)口岸基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，陸水聯(lián)運(yùn)推進(jìn)港口的合作，海上航線和班次的增加以及海上物流信息化合作的加強(qiáng)；其次，發(fā)展中國(guó)家巨大的貨運(yùn)、倉(cāng)儲(chǔ)物流、國(guó)際采購(gòu)、分銷配送、國(guó)際中轉(zhuǎn)的迫切需要；加上信息化、智能化提升貨運(yùn)容納能力和效率以及港口運(yùn)營(yíng)管理能力的需求，傳統(tǒng)業(yè)務(wù)貿(mào)易加工保稅綜合物流服務(wù)轉(zhuǎn)型以及應(yīng)對(duì)日益提升的客戶和提升自身的競(jìng)爭(zhēng)力的需求。e-LTE寬帶接入新技術(shù)得以應(yīng)運(yùn)而生，亦得以推廣及應(yīng)用。

2 港口無(wú)線網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀分析

碼頭無(wú)線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用可從其業(yè)務(wù)維度以及網(wǎng)絡(luò)維度兩個(gè)方面來(lái)分析。首先，業(yè)務(wù)維度主要包含港口計(jì)劃、調(diào)度監(jiān)控、裝卸操作、堆場(chǎng)操作以及閘口操作。港口計(jì)劃體現(xiàn)在TOS碼頭操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)船舶靠泊、裝卸、堆場(chǎng)堆存以及拖車計(jì)劃制定；調(diào)度監(jiān)控體現(xiàn)在生產(chǎn)調(diào)度、安防監(jiān)控、生產(chǎn)監(jiān)控以及設(shè)備監(jiān)控；裝卸操作體現(xiàn)在看鉤手、岸橋司機(jī)、理貨員、集卡司機(jī)或AGV的操作、岸橋的設(shè)備作業(yè)監(jiān)控；堆場(chǎng)操作體現(xiàn)在理貨堆垛機(jī)械和拖車調(diào)度、場(chǎng)橋司機(jī)、集卡司機(jī)、場(chǎng)橋的設(shè)備及作業(yè)監(jiān)控；閘口操作體現(xiàn)在人工窗口或自助過(guò)閘查驗(yàn)及安保業(yè)務(wù)。以上業(yè)務(wù)操作的各個(gè)環(huán)節(jié)都離不開TOS數(shù)據(jù)、數(shù)字集群、CCTV視頻監(jiān)控以及RCMS數(shù)據(jù)的無(wú)線技術(shù)通訊。港口業(yè)務(wù)多，作業(yè)位置分散，對(duì)系統(tǒng)的整體協(xié)同性高要求以及信息溝通的準(zhǔn)確性、高效性等則成為業(yè)務(wù)維度的主要特點(diǎn)。其次，網(wǎng)絡(luò)維度根據(jù)不同的傳輸技術(shù)以及解決方案主要體現(xiàn)在利用短距對(duì)講設(shè)備/Tetra（400/800MHz）進(jìn)行模擬/數(shù)字窄帶集群語(yǔ)音技術(shù)實(shí)現(xiàn)調(diào)度、集卡司機(jī)以及理貨員的語(yǔ)音通信；利用窄帶模擬/數(shù)字傳輸（230/400HMzUHF）技術(shù)實(shí)現(xiàn)與集卡司機(jī)、理貨員、場(chǎng)橋岸橋司機(jī)的TOS/文本狀態(tài)及指令的數(shù)據(jù)傳輸；利用寬帶數(shù)傳WLAN（2.4/5.8GHz）技術(shù)實(shí)現(xiàn)與集卡司機(jī)、理貨員、場(chǎng)橋岸橋司機(jī)、AGV的狀態(tài)、指令、CCTV數(shù)據(jù)流的傳輸。以上三種技術(shù)在碼頭應(yīng)用上都存在各自的缺陷和弊端，短距對(duì)講設(shè)備傳輸存在無(wú)專業(yè)的集群功能、易受干擾、Tetra無(wú)寬帶數(shù)據(jù)能力；窄帶模擬/數(shù)字?jǐn)?shù)傳存在傳輸簡(jiǎn)短、速率低、信道容量低、易受窄帶系統(tǒng)干擾；寬帶數(shù)傳WLAN技術(shù)存在易受遮擋干擾、信號(hào)覆蓋有盲區(qū)、MESH組網(wǎng)消耗容量低、無(wú)線AP基站密集維護(hù)量大。在港口碼頭占地面積廣、存在多張網(wǎng)絡(luò)并存現(xiàn)象、終端繁多、業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)難度大、建設(shè)維護(hù)成本較高以及業(yè)務(wù)擴(kuò)展性差則成為網(wǎng)絡(luò)維度的知主要特點(diǎn)。

3 港口無(wú)線業(yè)務(wù)難點(diǎn)分析

無(wú)線網(wǎng)絡(luò)支撐業(yè)務(wù)方面。針對(duì)TOS調(diào)度數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)承載常用Wi-Fi技術(shù)，但Wi-Fi技術(shù)在集裝箱密集區(qū)覆蓋效果差，易受干擾，盲點(diǎn)多，影響運(yùn)營(yíng)效率，尤其是AGV自動(dòng)化碼頭堆場(chǎng)管理調(diào)度需要大量部署AP無(wú)線基站補(bǔ)盲，需要借助大量的燈桿及攝像機(jī)塔，易產(chǎn)生雷擊，帶來(lái)維護(hù)極其不便且工作量大。傳統(tǒng)Wi-Fi技術(shù)無(wú)法給予有效的業(yè)務(wù)支撐。

安防監(jiān)控響應(yīng)方面。針對(duì)生產(chǎn)安全監(jiān)控以及突發(fā)事件的應(yīng)變，單純靠CCTV監(jiān)控點(diǎn)和語(yǔ)音對(duì)講溝通作為應(yīng)急決策支撐，現(xiàn)場(chǎng)情況無(wú)法及時(shí)全面的回傳，對(duì)突發(fā)事件往往導(dǎo)致通信系統(tǒng)的擁堵。

岸橋數(shù)據(jù)回傳方面。在岸橋無(wú)光纖資源或WIFI干擾的場(chǎng)景下，不能有效的將機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和裝卸過(guò)程納入到監(jiān)控范圍，岸橋司機(jī)缺乏與地面指揮手的第三方監(jiān)控，易造成操作盲點(diǎn)和失誤，導(dǎo)致事故發(fā)生。

4 e-LTE寬帶集群技術(shù)分析

港口e-LTE寬帶集群技術(shù)是將語(yǔ)音調(diào)度、TOS數(shù)據(jù)作業(yè)、RCMS/無(wú)線視頻監(jiān)控多網(wǎng)合一，僅用一張網(wǎng)實(shí)現(xiàn)安全可靠、覆蓋良好的專用網(wǎng)絡(luò)，其優(yōu)勢(shì)能保障作業(yè)流程的高效順暢并能提高安全保障及應(yīng)急處理能力，其特點(diǎn)體現(xiàn)在安全可靠、降本增效、簡(jiǎn)約運(yùn)維等方面。其次，此技術(shù)能通過(guò)融合的平臺(tái)將短數(shù)據(jù)（TOS、RCMS、GIS系統(tǒng)）、語(yǔ)音視頻業(yè)務(wù)（語(yǔ)音集群、語(yǔ)音融合、應(yīng)急聯(lián)動(dòng)、視頻融合）、專業(yè)APP進(jìn)行靈活組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)融合互通。然后，此技術(shù)可實(shí)現(xiàn)端到端的通信，實(shí)現(xiàn)碼頭中控、外場(chǎng)站點(diǎn)以及手持終端、車載終端之間互聯(lián)互通。最后，碼頭業(yè)務(wù)的支撐依托e-LTE技術(shù)實(shí)現(xiàn)信號(hào)全覆蓋，利用1.8GHz寬帶技術(shù)實(shí)現(xiàn)覆蓋和業(yè)務(wù)能力語(yǔ)音方面覆蓋半徑達(dá)2.23km，數(shù)據(jù)傳輸半徑達(dá)1.3km；在集群業(yè)務(wù)方面可實(shí)現(xiàn)呼叫、人工轉(zhuǎn)接、限時(shí)通話等功能。

e-LTE技術(shù)在港口惡劣場(chǎng)景下，TOS數(shù)據(jù)作業(yè)信號(hào)強(qiáng)度約為119dbm，語(yǔ)音集群信號(hào)強(qiáng)度約120dbm，實(shí)時(shí)視頻信號(hào)強(qiáng)度約110dbm，在滿足語(yǔ)音與TOS數(shù)據(jù)作業(yè)的遮擋工作場(chǎng)景，可滿足岸橋視頻1.5km距離的場(chǎng)景覆蓋，可實(shí)現(xiàn)碼頭無(wú)縫覆蓋的需求。與Wi-Fi技術(shù)方案比較，其基站數(shù)量比例大致為1比10，信號(hào)覆蓋和功能融合得以實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，e-LTE技術(shù)可加強(qiáng)高危作業(yè)的監(jiān)管和管理，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)預(yù)防快速應(yīng)變的能力，移動(dòng)視頻的回傳可輔助調(diào)度中心或?qū)Ш酱O(jiān)控出入航道，專業(yè)的集群技術(shù)和視頻分發(fā)技術(shù)可迅速的對(duì)突發(fā)事件做出響應(yīng)。

5 e-LTE技術(shù)在港口的應(yīng)用

洋山港四期工程存在60輛AGV車輛的高峰作業(yè)工況以及復(fù)雜的區(qū)域作業(yè)場(chǎng)景，甚至AGV與VMS之間端到端延時(shí)要保證小于50ms的需求，這都將是面臨智能AGV數(shù)據(jù)傳輸挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)Wi-Fi控制技術(shù)明顯不能實(shí)現(xiàn)大容量AGV的并行運(yùn)行，干擾下容量降低，延時(shí)丟包現(xiàn)象明顯，端到端時(shí)延大于300ms且連鎖影響大。洋山港四期利用e-LTE-U技術(shù)實(shí)現(xiàn)了全業(yè)務(wù)的承載，利用A網(wǎng)以及B網(wǎng)冗余配置實(shí)現(xiàn)信號(hào)疊加覆蓋，碼頭前沿交互區(qū)的AGV水平運(yùn)輸業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)玫搅隧樌鉀Q，RCMS業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸量每天達(dá)256Gb，單臺(tái)設(shè)備每天流量接近3Gb，碼頭4G專網(wǎng)的應(yīng)用給碼頭帶來(lái)的效益和價(jià)值表現(xiàn)在通訊可靠，精準(zhǔn)決策，降成本，減終端。據(jù)統(tǒng)計(jì)，青島港利用e-LTE寬帶集群技術(shù)打造了空中的高速公路，日均組呼叫時(shí)長(zhǎng)達(dá)40.5小時(shí)，日均下行吞吐量達(dá)17.3Gb，日均上行吞吐量達(dá)66.1Gb，實(shí)現(xiàn)散貨、件雜貨的APP電子管理，業(yè)務(wù)提升60%，降低人員工作量。

6 結(jié)束語(yǔ)

洋山港區(qū)迎來(lái)四期工程開港，作為全球最大單體全自動(dòng)化碼頭，e-LET無(wú)線技術(shù)的應(yīng)用驗(yàn)證了其可靠性及穩(wěn)定性。在智慧港口語(yǔ)音、數(shù)據(jù)傳輸要求程度較高以及通訊技術(shù)快速演變的當(dāng)今，e-LTE技術(shù)吸取了傳統(tǒng)WIFI傳輸方案以及數(shù)字集群存在的問(wèn)題和弊端，此技術(shù)的優(yōu)越性可在新建或港口改造項(xiàng)目中進(jìn)行推廣和應(yīng)用。