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人工智能在港口中的应用

作者:刘晓琴 发布时间:2018-05-29 浏览量:851

人工智能在港口中的应用
图片来自网络,版权属于原作者

    人工智能一直都是备受关注的热门领域,随着技术不断开发和优化,人工智能正在被运用在越来越多的行业领域中,也越来越受到各行业的重视。面对“新常态”经济不景气,加快港口转型升级势在必行。2017年1月,交通部发布《关于开展智慧港口示范工程的通知》,一批中国科技创新企业正以人工智能为切入点参与其中,以此寻求港口转型升级。中国港口正掀起人工智能码头改造的热潮。
    什么是人工智能?
    人工智能(Artificial Intelligence, AI)又称机器智能,是指由人制造出来的机器所表现出来的智能,即通过普通计算机程序的手段实现的类人智能技术。下图1为让机器模拟人各种能力的人工智能领域示意图。

     人工智能技术通常由四个部分组成,即认知、预测、决策和集成解决方案:
    (1)认知:指通过收集及解释信息来感知并描述世界,包括识别图像、语音转换为本文等
    (2)预测:指通过推理来预测行为和结果,如根据用户行为推荐广告,根据观影记录推荐电影等
    (3)决策:主要关心如何实现目标,如线路规划、新药研发、动态定价等
    (4)集成解决方案:将人工智能与其他互补性技术(如机器人)结合,可生成多种集成解决方案,如自动驾驶、机器人手术,以及能够对刺激做出响应的家用机器人等。
    人工智能在港口中的应用
    (一)人工智能在码头无人驾驶设备中的应用

    作为人工智能等技术在汽车领域、交通领域的延伸与应用,无人驾驶近几年在世界范围受到了密切关注。当前人工智能的主要细分技术,包括机器视觉、深度学习、GPU等均在自动驾驶领域发挥着重要的作用。随着人工智能技术新一轮的发展浪潮,人工智能与港口集疏运设备的自动驾驶也愈加契合。
   2018年1月,西井科技与振华重工联合研发出一款无人跨运车,并成功在某码头完成了多次实际场景路测。该无人跨运车无需事先埋设磁钉,依靠人工智能技术,即可实现自主定位、自主导航的无人驾驶决策,不但可以自动规避障碍物,还可以做出减速、刹车或绕行等遭遇突发状况的各种决策。同时,无人跨运车可根据码头实际路况,自主规划出集装箱水平运输的最优驾驶线路。


    在无人集卡方面,2018年1月,西井科技与广东珠海港集团合作的全球首辆港口作业无人集装箱卡车正式亮相珠海港;2018年4月,图森未来也发布称,已实现对接现有港机系统及港务系统的无人码头内集装箱转运车队解决方案。据悉,图森未来的无人集卡通过无缝对接TOS,获得相应运输指令后,可实现码头内任意两点间的水平移动及岸吊、轮胎吊、正面吊、堆高机处的自动收送箱功能。
   (二)人工智能在自主箱号识别技术中的应用
    集装箱箱号是集装箱在整个港区装卸船、堆放、验残、出关等作业时流转的依据,对整个港口大数据流转、理货公正性等有着直接影响。由于集装箱的作业通常在露天环境,易受到港口所在地气候、光线条件等影响,且集装箱的箱号横竖排列不定、存在曲面、油漆脱落等情形,实现集装箱箱号快速、精准的识别成为技术难点。
   人工智能的计算机视觉以及深度学习算法的突破,使机器在“看”这一认知能力上的加强。利用人工智能,可以实现箱号自主识别,提高箱号识别的效率和准确率,并可在此基础上进一步实现港区无人智慧闸口、无人智慧吊装等功能。2017年3月17日,西井科技自主研发了一套类脑智能智慧港口系统WellOcean(一期:智慧理货)。该系统运用全球领先的神经形态学技术原理,自主研发的硬件和算法相结合,具有“自我学习,自我实时提高”的特点,通过机器学习,箱号识别准确率接近100%。2017年11月,西井科技进一步展示了WellOcean系统基于人工智能实现的铅封识别、铅封/前后箱门自主识别等功能。
   (三)人工智能在智慧船舶配载中的应用
    船舶配载是海上货物运输中的重要环节,集装箱船舶配载指在确保船舶适航性和经济性的前提下,根据船公司要求,按照一定装箱规则绘制预装船图,以便将集装箱合理地装于集装箱船舶上。集装箱船舶配载是一项复杂、全面、综合性强、技术含量高的工作,对操作人员综合素质的要求较高,其配载质量直接影响码头装卸作业效率和船舶的安全性能。
    船舶配载和堆场运动是可以更具预测性的领域,因此成为当前人工智能技术可以增加“巨大价值”的地方。可结合船舶的箱量分布、箱型比例、挂靠港等信息,以及实时的货物堆存信息、机械设备状态、班轮航线、泊位、货源等信息,利用人工智能算法,在预测的基础上,自动完成最优配载图,将货物安全、高效装船,帮助提升船舶有效积载。
    据悉,西井科技的WellOcean系统,即使用人工智能技术来生成实时船图,实现自动确认装船集装箱BAY位,有效提高了生产效率。

   (四)人工智能在码头智能调度中的应用
    未来港口智能调度将借助物联网技术、人工智能等成果,结合实时的生产现场机械设备状态、泊位、车辆运输等相关数据,并与船舶行驶状态实时交互,通过预测,制定最优决策方案,实现信息系统指令与码头机械设备控制功能的无缝衔接;提高作业效率和准确率,保证生产过程的连续、协调、均衡和经济运行,以求实现生产效益的最大化。
    2018年1月,鹿特丹港务局(PoRA)和IBM宣布打造的“未来港口”,通过沿着码头的墙壁、系泊柱和道路从鹿特丹市到北海的42公里的陆地和海洋进行安装传感器,收集有关潮汐和潮流、温度、风速和风向、水位、泊位等数据,利用物联网和人工智能对这些数据进行分析,转化为鹿特丹港可用于制定决策的信息,以缩短等待时间,确定停靠、装载和卸载船舶的最佳时间。
   (五)人工智能在码头设备故障诊断中的应用
    随着港口吞吐量的增加及集装箱船大型化的发展,港口机械设备越来越高端,出现的故障也越来越复杂。如果设备发生故障,对港口企业将带来不可估量的损失,因此,对机械故障进行准确诊断并及时采取应对措施是一项重要的任务。随着人工智能技术的发展以及相关领域学科研究的深入,智能故障诊断为提高复杂系统的可靠性开辟了新的途径。针对大型港机装备进行信号传感、布设、数据采集、联网传输和监测,通过机器学习等算法进行分析,可预测港机设备可能出现的问题,并对此作出反应,以减少和避免港口作业中断、安全事故的发生。
   据悉,上海振华重工(集团)股份有限公司通过为设备安装“大脑”和“感知系统”,利用传感器、大数据、人工智能、云计算、3D仿真等技术,已能基本实现港口装备的远程监测和诊断,为用户提供“4级危害故障预警”等服务。
  (六)其他方面
   人工智能还能在缓解港口交通压力、改善港口航行安全等方面发挥作用。如新加坡海事及港务管理局(MPA)和美国IBM公司共同研发的智能交通管制项目“SAFER”,具有利用人工智能、大数据分析等对船舶集中区域的通航密度进行预测,以帮助MPA工作人员提前预判、积极主动的确保港口水域安全;利用先进的机器学习对加油过程中的违规操作进行自动监控和报告等功能模块。

来源:海运纵览-国际海事信息研究中心