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實作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路的需求，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）并不具備有線網路部署能 力，5G與港口應用的結合變得非常必要，通過5G網路承載工業控制、高清視頻傳輸、環境監控和離散 資訊采集，并且攻克協議適配、流量整形和可靠性保障等難題，即可逐步實作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 網路以及人工操作，通過5G可以實作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資料 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網路的性能能夠滿足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 無線網路的遠程控制替代傳統有線控制，實作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回應時間縮短至 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，成功實作了通過無線網路抓取和運輸集裝箱，第三屆“綻放 杯”大賽獲獎專案中，深圳媽灣港結合5G SA網路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網路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 實作業務的硬軟隔離，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 延的同時也做到了資料不出港口，確保港口的生產安全，深圳媽灣港5G智慧港口專案部署橋吊設備遠 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作無 人化，進而大幅降低人工成本；自動化碼頭的資訊化程度較高，主要業務以借助有線網路實作遠程控 制等功能，但仍有大量場景（受自身移動條件所限）無法實作有線連接，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，可較早實作規模化推廣，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智慧港口專案可以看到，刀訓遠控場景切實解決港口刀訓 司機作業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，人力巡檢作業量巨大且作業環境惡劣 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 等資料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的商業行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網路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，因此這個程序的確立并不容易，

? 5G網路端到端穩定性需要進一步提升，現階段，5G網路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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