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人工智能在港口中的應用

作者:劉曉琴   發布時間:2018-05-29    瀏覽量:9861   字體大小:  A+   A- 

    人工智能一直都是備受關注的熱門領域,隨著技術不斷開發和優化,人工智能正在被運用在越來越多的行業領域中,也越來越受到各行業的重視。面對“新常態”經濟不景氣,加快港口轉型升級勢在必行。2017年1月,交通部發布《關于開展智慧港口示范工程的通知》,一批中國科技創新企業正以人工智能為切入點參與其中,以此尋求港口轉型升級。中國港口正掀起人工智能碼頭改造的熱潮。
    什么是人工智能?
    人工智能(Artificial Intelligence, AI)又稱機器智能,是指由人制造出來的機器所表現出來的智能,即通過普通計算機程序的手段實現的類人智能技術。下圖1為讓機器模擬人各種能力的人工智能領域示意圖。

     人工智能技術通常由四個部分組成,即認知、預測、決策和集成解決方案:
    (1)認知:指通過收集及解釋信息來感知并描述世界,包括識別圖像、語音轉換為本文等
    (2)預測:指通過推理來預測行為和結果,如根據用戶行為推薦廣告,根據觀影記錄推薦電影等
    (3)決策:主要關心如何實現目標,如線路規劃、新藥研發、動態定價等
    (4)集成解決方案:將人工智能與其他互補性技術(如機器人)結合,可生成多種集成解決方案,如自動駕駛、機器人手術,以及能夠對刺激做出響應的家用機器人等。
    人工智能在港口中的應用
    (一)人工智能在碼頭無人駕駛設備中的應用

    作為人工智能等技術在汽車領域、交通領域的延伸與應用,無人駕駛近幾年在世界范圍受到了密切關注。當前人工智能的主要細分技術,包括機器視覺、深度學習、GPU等均在自動駕駛領域發揮著重要的作用。隨著人工智能技術新一輪的發展浪潮,人工智能與港口集疏運設備的自動駕駛也愈加契合。
   2018年1月,西井科技與振華重工聯合研發出一款無人跨運車,并成功在某碼頭完成了多次實際場景路測。該無人跨運車無需事先埋設磁釘,依靠人工智能技術,即可實現自主定位、自主導航的無人駕駛決策,不但可以自動規避障礙物,還可以做出減速、剎車或繞行等遭遇突發狀況的各種決策。同時,無人跨運車可根據碼頭實際路況,自主規劃出集裝箱水平運輸的最優駕駛線路。


    在無人集卡方面,2018年1月,西井科技與廣東珠海港集團合作的全球首輛港口作業無人集裝箱卡車正式亮相珠海港;2018年4月,圖森未來也發布稱,已實現對接現有港機系統及港務系統的無人碼頭內集裝箱轉運車隊解決方案。據悉,圖森未來的無人集卡通過無縫對接TOS,獲得相應運輸指令后,可實現碼頭內任意兩點間的水平移動及岸吊、輪胎吊、正面吊、堆高機處的自動收送箱功能。
   (二)人工智能在自主箱號識別技術中的應用
    集裝箱箱號是集裝箱在整個港區裝卸船、堆放、驗殘、出關等作業時流轉的依據,對整個港口大數據流轉、理貨公正性等有著直接影響。由于集裝箱的作業通常在露天環境,易受到港口所在地氣候、光線條件等影響,且集裝箱的箱號橫豎排列不定、存在曲面、油漆脫落等情形,實現集裝箱箱號快速、精準的識別成為技術難點。
   人工智能的計算機視覺以及深度學習算法的突破,使機器在“看”這一認知能力上的加強。利用人工智能,可以實現箱號自主識別,提高箱號識別的效率和準確率,并可在此基礎上進一步實現港區無人智慧閘口、無人智慧吊裝等功能。2017年3月17日,西井科技自主研發了一套類腦智能智慧港口系統WellOcean(一期:智慧理貨)。該系統運用全球領先的神經形態學技術原理,自主研發的硬件和算法相結合,具有“自我學習,自我實時提高”的特點,通過機器學習,箱號識別準確率接近100%。2017年11月,西井科技進一步展示了WellOcean系統基于人工智能實現的鉛封識別、鉛封/前后箱門自主識別等功能。
   (三)人工智能在智慧船舶配載中的應用
    船舶配載是海上貨物運輸中的重要環節,集裝箱船舶配載指在確保船舶適航性和經濟性的前提下,根據船公司要求,按照一定裝箱規則繪制預裝船圖,以便將集裝箱合理地裝于集裝箱船舶上。集裝箱船舶配載是一項復雜、全面、綜合性強、技術含量高的工作,對操作人員綜合素質的要求較高,其配載質量直接影響碼頭裝卸作業效率和船舶的安全性能。
    船舶配載和堆場運動是可以更具預測性的領域,因此成為當前人工智能技術可以增加“巨大價值”的地方。可結合船舶的箱量分布、箱型比例、掛靠港等信息,以及實時的貨物堆存信息、機械設備狀態、班輪航線、泊位、貨源等信息,利用人工智能算法,在預測的基礎上,自動完成最優配載圖,將貨物安全、高效裝船,幫助提升船舶有效積載。
    據悉,西井科技的WellOcean系統,即使用人工智能技術來生成實時船圖,實現自動確認裝船集裝箱BAY位,有效提高了生產效率。

   (四)人工智能在碼頭智能調度中的應用
    未來港口智能調度將借助物聯網技術、人工智能等成果,結合實時的生產現場機械設備狀態、泊位、車輛運輸等相關數據,并與船舶行駛狀態實時交互,通過預測,制定最優決策方案,實現信息系統指令與碼頭機械設備控制功能的無縫銜接;提高作業效率和準確率,保證生產過程的連續、協調、均衡和經濟運行,以求實現生產效益的最大化。
    2018年1月,鹿特丹港務局(PoRA)和IBM宣布打造的“未來港口”,通過沿著碼頭的墻壁、系泊柱和道路從鹿特丹市到北海的42公里的陸地和海洋進行安裝傳感器,收集有關潮汐和潮流、溫度、風速和風向、水位、泊位等數據,利用物聯網和人工智能對這些數據進行分析,轉化為鹿特丹港可用于制定決策的信息,以縮短等待時間,確定停靠、裝載和卸載船舶的最佳時間。
   (五)人工智能在碼頭設備故障診斷中的應用
    隨著港口吞吐量的增加及集裝箱船大型化的發展,港口機械設備越來越高端,出現的故障也越來越復雜。如果設備發生故障,對港口企業將帶來不可估量的損失,因此,對機械故障進行準確診斷并及時采取應對措施是一項重要的任務。隨著人工智能技術的發展以及相關領域學科研究的深入,智能故障診斷為提高復雜系統的可靠性開辟了新的途徑。針對大型港機裝備進行信號傳感、布設、數據采集、聯網傳輸和監測,通過機器學習等算法進行分析,可預測港機設備可能出現的問題,并對此作出反應,以減少和避免港口作業中斷、安全事故的發生。
   據悉,上海振華重工(集團)股份有限公司通過為設備安裝“大腦”和“感知系統”,利用傳感器、大數據、人工智能、云計算、3D仿真等技術,已能基本實現港口裝備的遠程監測和診斷,為用戶提供“4級危害故障預警”等服務。
  (六)其他方面
   人工智能還能在緩解港口交通壓力、改善港口航行安全等方面發揮作用。如新加坡海事及港務管理局(MPA)和美國IBM公司共同研發的智能交通管制項目“SAFER”,具有利用人工智能、大數據分析等對船舶集中區域的通航密度進行預測,以幫助MPA工作人員提前預判、積極主動的確保港口水域安全;利用先進的機器學習對加油過程中的違規操作進行自動監控和報告等功能模塊。

來源:海運縱覽-國際海事信息研究中心

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