港口行业5G行业专网产品解决方案.ppt

港口行业5G行业专网产品解决方案省政企BG 5G创新BU宋阳2021年8月背景及需求0102产品和网络解决方案中国联通5G+智慧港口成功案例03港口是新时期的海运枢纽,“一带一路”桥头堡日益增长的贸易量带来港口发展新需求不断增长的货物吞吐运输需求为港口的装卸货、运输、交通物流等带来多方面的挑战。第2代港口第1代港口运输枢纽中心运输中心+服务中心贸易中心+物流中心港口集团+供应链整合全球贸易中约 90%贸易由海运业承载，作业效率对于港口至关重要。港口企业对信息化及智慧港口建设日益重视近 75的码头运营商认为自动化至关重要，以便在未来三到五年内保持竞争力，65的人认为港口自动化可提升运营安全。由于国内港口历史发展原因以及各种对智慧港口的不同认知，当前国内智慧港口建设存在“集团化、生态化”、“重设备、轻管理”、“信息数据孤岛”等问题。2020年8月交通运输部印发关于推动交通运输领域新型基础设施建设的指导意见：p打造融合高效的智慧港口基础设施p加快港站智能调度、设备远程操控、智能安防和港区自动驾驶等应用p港口和物流园区等实现固移结合、宽窄结合、公专结合的网络覆盖智慧港口关键业务场景船只进出港岸桥装卸货水平运输堆场管理优化集卡出入港陆港联运货船将集装箱运至港口完成集装箱装卸货并搬运至水平运输区完成岸桥区到堆场区的搬运完成集装箱堆码和整理完成集装箱出入港运输港口与其他运输体系的联动当前码头作业环境特点与网络需求312内集卡/AGV龙门吊岸桥吊业务场景客户痛点1.每台吊机上都需要配备3名操作员24小时轮班工作，即便暂时无起吊作业时也需要有人值守；高空机室操作，条件艰苦，易疲劳，存安全隐患；桥吊操作室在起吊设备的上方，操作流程复杂，劳动强度大；工作效率低，时间长，利润低。2.有线部署成本高，场景不灵活：吊头移动，部署有线摄像头成本高，光缆+电缆每个桥吊需要200万以上，且线缆每两年需要更换；龙门吊是移动，有线部署成本高、不灵活、易损耗，并在整体设计时需要做系统级让步，例如放大相关安全距离、降低设备运行速度；1.一般7*24小时作业，集卡驾驶员工作强度大，易疲劳，存隐患；集卡驾驶员培养周期长，人才短缺.2.地磁AGV对路面改造较大，预设路线，效率低；单车智能集卡受限传感设备性能，存盲区，效果不佳；要求AGV集卡向IGV集卡演进，提高定位精度、车辆协同能力，并具备远程控制，远程排障等能力.3.码头区域内需要大量数据（监控视频、图像识别集装箱编号等）上传到网络，WiFi部署成本高、覆盖盲区大、不稳定等，不能很好支持大范围多客户端移动覆盖。一般龙门吊需要回传 516 路监控视频，1080P 分辨率下对带宽 需求约30Mbps，同时中控室与龙门吊的PLC通信对网络时延要求在30毫秒以内；桥吊要求20路以上监控，由于垂直、水平移动速度都高于龙门吊，远程控制对时延要求也更高。上行带宽:30M200M，PLC时延18ms,可靠性99.9%AGV/IGV远程控制至少需要4路摄像头，对上行带宽的需求将达到10-20Mbps/台;车辆编队、V2X等要求20ms以内端到端时延.网络需求 上行带宽10M，时延20ms,可靠性99.9%关键场景的升级改造需求场景一场景二船只进出港岸桥装卸货货船将集装箱运至港口完成货船上集装箱装卸通过集卡、AGV将集装箱从岸边作业区搬运至堆场区。近 海 通 信 船 货 同 步 船只定位 岸桥吊远程控制 监控视频传输 定 位/防 碰撞 AI视觉 数据采集 OCR智能处理场景四场景五场景六堆场管理优化集卡出入港陆港联运完成集装箱合理堆放完成集装箱出入港口运输港口与其他运输体系的联动 轨 道 吊、轮 胎 吊 远 程控 制 高 清 视 频 传 输 数据采集 无 人 驾 驶 定 位 防 碰 撞 数据采集 数据采集 车辆定位 现场人员通信 AI视觉重点业务场景网络需求-装卸区桥吊通信需求：除自动化指令外还有远程实时操作需求，上行带宽在20-200Mbps不等，主要以基于H.264编码的视频流为主。最大延时要求在20ms内，主要承载工业以太网通信协议。通信需求：除自动化指令外还有远程实时操作需求，上行带宽在10-30Mbps不等，平均延时要求在20ms内，最大延时在200ms内。业务内容同桥吊。轮胎吊/轨道吊重点业务场景网络需求-水平运输区水平运输车辆：自动集卡 AGV场景特点：设备运行区域遮挡严重通信需求：一般以自动化运行指令为主要通信业务，伴有部分远程接入异常处理业务需求。延时要求在20ms内。带宽要求为192Kbps1Mbps不等。5G专网提供智能、可靠、安全的信息化服务运营商无线基站覆盖4G已经有良好覆盖；5G新增覆盖补充；运营商稳定频谱抗干扰性强；特殊区域微站补充；网络切片能力保障5G超低时延空口时延保障；MEC降低传输时延；MEC提供企业专网背景及需求0102产品和网络解决方案中国联通5G+智慧港口成功案例03整体网络解决方案预测性维质量智能分析预智能排产/产能预实时控制/决策支智慧港务.云联网传统数据报文本地数据报文IT 网智慧港务业务服务器边缘计算平台CT 网MEC核心网运营商.作业车辆移动办公RFID终端机摄像头控制箱AGV传感器港口的终端设备5G+MEC解决多业务融合、无线、大带宽接入、低时延、可靠、网络安全等关键问题场景一：5G大带宽助力全场景视频监控解决方案方案设计点停车场监控终端货运室监控终端物流园区调度管理中心保安监控终端收费站监控终端n 实时智能分析，辅助港区安全、高清解码器大屏智能运营管理港口物流中心视频云 安全防护：绊线检测、物品移走、人脸识别实时分析，联动告警其他安防系统联动 运营管理：车牌号识别、人头计数、人群密度实时分析，辅助园区运营效率+60%IP网络红外入侵 电子围栏 门禁系统公共广播n 港区事后智能分析5G/IP5G/IP 行为检索、视频摘要事后智能分析，解决人力、时间成本，效率提升N倍n 监控智能运维 智能诊断：自动循环诊断画面质量异常，减少巡检人力 智能运维：网络+终端+平台+应用可港铁联运货场绊线检测列车进园安全货场、集装箱区物品移走货物防偷盗交易中心人头计数、人群密度服务管理预警全园区人脸识别危害人员识别全园区道路方向检测货车运行秩序管理视化管理车牌号识别辅助收费场景二:5G大带宽低时延助力港口远程控制/无人驾驶岸场 垂直运输工具：水平运输工具：岸桥(STS)轨道吊(RMG)集卡跨运车轮胎吊(RTG)AGVShip To Shore Rail Mounted Gantry Rubber-tyred gantry cranes岸桥 轨道龙门吊 轮胎龙门吊，60%港口用兼顾短途水平运输和堆码集装箱优先部署龙门吊5G远程控制龙门吊（RTG）远程控制5G可实现堆场全覆盖，降低远控改造成本5G与当前主流港机远控方案对比，优势体现在产业链、网络覆盖能力，网络性能等方面综合能力司机室司机现场操控，1人1机光纤WIFI+波导管5G操作人员后移一次性成50-70万/台改造成本低本 线缆损耗 波 导 管 受 天 气影 响大、有土建，影响生产操控室远程操控，1人多机 5-1 0 年 替换 挖 沟 埋 纤，周期长，影响生产隐性成本运营商承担光纤/5G网络远程操控 公共频段，私有协议性能优差持续优化中全覆盖堆场内波导管移动性仅限单一堆场内转场其他堆场wifi龙门吊（轨道吊/轮胎吊）龙门吊（轨道吊/轮胎吊）光纤方案相对成熟，且性能稳定，轨道吊（RMG）因不涉及转场作业，目前是轨道吊的优选方案；针对轨道吊堆场扩建场景，可考虑有5G远控替代光纤远控，降低远控改造成本。轮胎吊远控采用5G价值在于降低港口自动化改造门槛和成本传统操控方案龙门吊远控方案5G远程控制网络拓扑工业级5G控制网关（自研，接入版-带5G模组）吊机侧公网用户适配私有协议多业务融合1发挥5G核心优势32l西门子、施耐德等品牌PLC私有协议与5G公有协议的对接l匹配多种视频格式l大带宽：高清视频回传l低时延高可靠：工业控制信号传输l视频、PLC、设备管理、人员通信业务并行全过程不影响正常生产方案验证最彻底安全性最高不更改原有系统设置5G应用场景三：无人理货无通过5G通信大带宽传输，以高清视频的方式实时采集集装箱信息，结合AI识别技术，自动完成箱号信息识别、箱体验残等一系列高难度动作，实现岸边作业无人化工况。节约人力物力，同时让码头理货更加实时高效，推动智能化理货操作实现。箱号识别人理货理货系统5G+机器视觉实现智能理货n 智能理货：利用OCR（Optical Character Recognition，光学字符识别）技术，在装卸船、堆放、理货、验残、提箱、出关环节，识别集装箱箱号、装卸提箱状态、铅封有无、箱体残损程度等；这些数据的发送、传输、统计，直接影响着整个物流大数据的流转效率。港口和航运企业特别注重对集装箱数据的采集及追溯。n 现状和痛点：每台岸桥上安装10个摄像头，利用WiFi回传，稳定性差，不能实时获取监控视频；视频监控有本地缓存，如无法实时获取数据，需工作人员需人工爬上高达40m的岸桥获取n 解决方案：5G高清视频回传+AI视觉分析技术，实现集装箱智能理货，通过在岸桥上安装高清球机，实时采集集装箱视频/图像信息并进行自动识别分析，实现对箱号、残损、舱位、拖车号等信息收集无人理货部署方案岸桥大梁固定点位方案相机箱号ISO码箱门危标铅封箱损箱数箱体位置集卡车道车顶 船舱号贝位编号CA1CA2CA3CA4CA5CA6CA7CA8CA9 CA3、CA4、为右连系梁箱号相机。CA5、CA6为海侧下横梁抓拍相机。CA7、CA8为陆侧下横梁抓拍相机。CA9为船舱贝位监控用摄像头吊具伸缩臂方案吊具固定相机方案箱号识别结果显示相机视频图像内出现箱号场景四：5G大连接实现大量设备的数据收集，助力港口自动化堆场作业区大型设备采集信息传送作业数据上传融合通信箱站作业信息、定位信息上传融合通信场桥司机装卸信息、定位信息上传装卸作业区岸桥司机作业信息、定位信息上传集卡司机流动作业区理货员看钩手指挥手融合通信维修、调度大型设备采集信息传送工作现场视频监控作业信息传送视频上传融合通信 拖车组长 融合通信、安监等基于5G的远程管理系统项目可实现龙门吊设备上电度表数据、吊具旋锁计数、设备运行时间数据的采集，并通过5G基站回传，利用专用系统软件进行显示、统计、管理，生成图形报表等。实现实时监控龙门吊运行状态和维护情况，实现龙门吊管控的智能化信息化5G应用场景五：IGV 集卡控制随着港口自动化的发展，AGV集卡向IGV集卡的演进也是一个明显趋势，未来自动驾驶集卡上也将具有远程控制能力。AGV/IGV远程控制至少需要4路摄像头，对上行带宽的需求将达到10-20Mbps/台，5G可为这类应用提供更好的网络支持。当AGV/IGV在操作现场出现故障时，远程操作员可根据收集的信息对AGV/IGV周围环境进行学习，识别故障，并远程操控 AGV/IGV，使其走出目标区域。5G+无人车辆全景视频回传业务边缘计算港区生产作业区视频服务器路由器路由器CPECPE4K高清摄像头5G基站五洲国际六楼大屏方案说明：1、无人集装箱卡车上安装4K高清视频监控设备，摄像头采集的数据通过5G CPE传输5G基站，并传到MEC边缘云视频服务器；2、通过视频服务器转发视频流推送到集团总部，有线连接总部大屏呈现视频画面。无人集卡5G远程遥控驾驶智能驾驶车辆港口控制中心车载智算平台车载路由器远程遥控台5G5GMEC汇聚交换机核心网（集成视频服务器）5G基站5G基站方案说明亮点 基于5G MEC的低时延、高可靠通信实现车辆远程遥控信号下发，满足港区无人驾驶车辆异常时的人工远程遥控驾驶车辆需求。1、远程操作员根据全景显示屏和本地操作台显示的车辆信息，通过5G网络下发操作命令到本地MEC。2、MEC将操作指令发送到车辆最近的5G基站，再下发车载CPE。3、车辆终端通过5G网络接收到遥控指令后，按照指令控制车辆转向、刹车、前进等。无人集卡+5G车路协同基于5G+车路协同的无人驾驶集卡系统，通过融合交通信息化、云/边/端融合计算、5G及车联网通信技术、人工智能技术、先进传感技术、汽车工程及高精定位地图等，基于智能驾驶卡车等新型载运工具，实现车车、车路智能协同，提供港区“车路云”协同的一体化智能水平运输系统服务.中国联通智慧港口整体产品架构远程操控系统数字孪生智能理货系统综合调度系统智能监控系统定位系统应用层平台层网络能力平台智能运管平台MEC服务管理平台切片管理平台4G5GNB物联网MEC端到端网络切片工业终端互联专线网络感知层CPE高清摄像机传感器AGV整体产品架构-网络感知层-5G终端5G巡检机器人智能头盔 图 像 采 集 语 音 交 互 无 线 传 输 人员定位整体产品架构-网络感知层-AGVAGV（自动导引车）的主要类型AGV向无线化、智能化发展工业物流常用，有潜伏式、背负式、牵引式、滚筒式等几种形式。体积大，载重几百公斤至几十吨多用在物流自动化立体仓库等，搬运和分拣。体积小，载重在几十至几百公斤在传统叉车基础上增加定位导航系统，成为无人叉车AGV路径引导技术大致分三种固定路径引导半自由路径引导自由路径引导 通过沿路径布设标志物，引导AGV沿预先设置好的路径运动通过在路径中部分节点位置设置标志物，构建场景地图，使AGV在运动过程中基于地图自行规划路径通过激光SLAM，无需标志物构建场景地图，IGV自主进行路径规划 电磁、磁条、色带、惯性等方式 可靠性高，成本较低，但灵活性差 主要有二维码、反光板激光、磁钉等方式目前以激光SLAM方式为主 目前磁条导航仍在工业大量采用整体产品架构-网络感知层-定位终端综合位置服务平台可提供软硬件一体化的解决方案，具备对不同定位设备、不同定位技术的快速接入能力。支持个性化选择定位硬件设备及多种设备的组合，提供配套的设备数据回传解析服务及日常管理服务。北斗/GPS便携式高精度终端GNSS平板/手机蓝牙ibeaconGNSS高精度接收机整体产品架构-网络感知层8月18日，中国联通正式发布了5G专网/MEC产品；同时，集团下发了中国联通5G专网及MEC产品业务工作指引，全面启动了5G专网/MEC产品的全国营销工作。虚拟专网混合专网独立专网十项定制服务一套运营体系五大协同能力切片公有频谱SA架构MEC整体产品架构-平台层-5G智能运营平台-面向内部面向内部交付运营线上化需求，提供订单管理、项目管理、服务管理、运营分析、网络运营和集中响应等功能，实现跨专业协同拉通，贯通本地-省-集团落地实施和业务运营联动保障服务管理网络运营订单管理 行业模板 业务编排 监控统计 开通跟踪 无线网络可视 核心网络可视 传输网络可视 号卡信息可视 订单拆分派发 订单查询 客户信息查询项目管理运营分析集中响应 项目创建 项目变更 项目查询 项目资源绑定 运营大屏 专网项目概览 专网运营分析报表 咨询响应 投诉受理 响应跟踪 故障拆单派单整体产品架构-平台层-5G智能运营平台-面向客户面向客户自服务需求，支持客户自助业务开通和订单跟踪，为客户提供号卡透视、资源透析、网络性能和告警监控等功能实现客户自主网络运维，并提供专属客服服务和定制化用户大屏满足客户专属化服务诉求客户自运营可视化大屏服务客户自运维专网项目全景图专网运行监控大屏 网络拓扑 项目全景概览系统管理 G I S 呈 现 资 源 统 计 告 警 统 计 网络质量统计 账号组管理 权限配置 操作日志查询 通知公告号卡透视 号 卡 信 息 查 询 号 卡 业务 管 理 号卡使用分析订单跟踪大屏自主化定制 订单详情 订单查询 订单通知资源透析 大 屏 展 示 内 容 模 块化 客 户 自 主 配 置 大 屏模 块 客户自定义展示效果 网 络 资 源 概 览 拓扑 展 示 网络资源查询 GIS展示业务开通 开通申请 变更申请 开通进度与通知性能监控 网 络 质 量 概 览 网 络 性能 查 询 网络质量分析及预警专属客服 业务咨询 投诉受理告警监控 告 警 列 表 告 警 处 理 状 态 设备健康度分析 告警分析预警整体产品架构-平台层-MEC管理平台以边缘为锚点，统一平台+算力网络，自主研发中国联通MEC智能管理平台，促中国联通“云网边端业”五位一体协同n 以网带云，加速边缘节点布局以边缘网络带动中国联通云化能力建设，2021年MEC布局类节点达300+，专享类节点达200+n 聚焦MEC平台，打造边缘算力网络从业务部署、区域管理、集中运营、生态开放四个平台子域构建全网MEC统一体系，形成全面云化的边缘算网能力n 强化MEC边缘生态建设结合云联网、SD-WAN等，构筑联通云边协同能力，与OTT/ISV等合作，引领边缘生态n MEC平台底座向自主三云融合目标架构演进加速三云底层技术栈的融合，统一规划布局、统一资源调度、统一维护、统一业务支撑加速边缘布局，全面构建联通边缘优势整体产品架构-应用层应用层产品产品系列基本介绍为港口提供智能监控服务，实现物流数据透明化、可追踪，实现物流运输全程可视化监控。包括人员监控、车辆识别和定位、安全监测和预警等能力；可视化物流管理多媒体调度软件是一款语音调度软件。它可以直观的看到各个语音和调度终端的分组和状态，可以通过触屏（或鼠标）的点击实现呼叫、待机、转接、强插、强拆、监听、广播、电话及会议等调度功能；综合调度系统智能监控系统为港口提供智能监控服务，包括人员监控、车辆识别和定位、安全监测和预警等能力；综合管理系统融合当前主流的大数据、云计算技术，服务于制造行业的管理信息化，全面集成安全数据、生产数据和设备运行状态数据，从庞大复杂的生产信息和安全数据中抽取分析关键信息，高效辅助调度管理人员和各级领导快速、准确的做出各种指挥和决策。综合业务管理系统集中（远程）控制系统5G综合位置服务平台适用于特定场景的远程控制业务需求，结合大上行和低时延的网络，实现视频联动和操作控制，满足各场景实时控制类业务要求。为港口各类业务场景提供定位服务，包括空间位置服务、地理信息管理、定位设备管理、业务事件配置和数据可视化等。可视化物流管理平台通过与货主/货代、作业单位、运输单位、监管单位信息无缝衔接，整合海运、空运、铁路、公路多种运输方式的物流数据，构建涵盖国内+国外的物流供应链全方位监管体系，使得物流数据透明化、可追踪，实现物流运输全程可视化监控。综合业务管理系统针对散杂货业务特点，以车、船、货物、人力为基础，以生产作业为核心，以商务计费为结点，将各个生产作业部门紧密联系在一起，为港口高效作业协同提供有力支撑。同时融入5G、移动互联网、物联网、大数据等前沿技术，实现智能闸口、无人理货，提高散杂货作业效率和运作管理水平，提升客户服务质量。标准价格体系机械工班资源业务资料作业计划作业执行计价参考资源统筹船期资料靠离泊计划闸口通行智能调度控制货物资料车辆资料其他资料装卸车计划进提货计划出入库计划船舶作业货场作业仓库作业在线业务办理业务数据作业调度自动计费资源统筹仓库堆场资源统一结算5G综合位置服务平台p 开展港口综合位置服务平台、定位基站和定制化终端的能力建设，实现对厘米级、分米级到米级的不同定位精度、不同定位技术的设备全面接入，满足港口用户对于定位精度、设备成本等差异化的位置服务需求。综合位置服务平台功能位置服务平台设备接入管理定位信息解算地理信息管理位置时间管理空间位置服务定位基站5G+北斗/蓝牙/UWB地基增强技术UWB蓝牙成本较低、面向消费者提供室内、米级低精度定位成本较高、面向产业用户提供室内、分米级高精度定位成本较高、提供室外厘米级高精度定位实现5G室分和多种定位技术厘米级、分米级、米级定位技术5G+X定位基站定5G+北斗5G+北斗制终端+惯导 船用高精度模组天线工参采集设备通信定位模组5G船舶及设备定姿定位系统p 国家能源集团黄骅港的目标是全球第一个全自动化码头，目前仅剩煤料装船环节还未实现，技术难点在于船舶及装煤设备的高精度位姿测量问题。p 智研院自研5G+北斗高精度便携式位姿测量仪，并基于时空服务平台开展工业自动化系统对接。业务需求定位精度：厘米级l定姿精度：小于0.1度l业务连续性：失去卫星定位后业务l精度能够保持至少20秒；业务系统：本地坐标转换、并实现l工业自动化系统对接；工况环境：防腐蚀、防潮、防粉尘；l1 便携式设计，体积小，重量轻（5.5kg）;成本要求：技术门槛高，对成本相l2 5 G 传 输，兼 容 M o d b u s，M Q T T，N B-I O T 等 通 信 协 议，适 配 O T A 升 级3 高精度位姿信息测量，定位精度3cm，姿态精度0.1对不敏感；4 12V或自带电池供电。运算响应时间不高于 5ms，最大刷新100HZ3。6聚焦港口重点业务探索5G应用重型设备远程操控：视频监控：智能理货：机器视觉检测：配合港口传统设备自动化改造，港口摄像头补漏，实现业务5G远程操控。流程全方位监控，利用5G网 港 口：岸 桥 吊、轨 道 吊、轮 络进行高清视频回传。胎吊。基于视频图像的OCR、标识识别，识别货箱编码、危险品标识、铅封等。基于集卡防吊，穿戴合规、人机作业、烟火&动火监测、设备监测、货箱堆放等检测和告警。钢 铁：天 车、行 车、机 械 臂。工 厂、工 地：塔 吊、行 吊、大型机床、机械臂等。智能巡检：AR远程指导、培训：AGV/IGV视觉导航：机器人、无人机巡检，代替人工日常巡视，效率高，安全可靠。港口设备种类相对固定。解放 在港口、工业应用场景丰双手，进行5G远程维修指导、富，数量多，指标要求较操作培训、作业流程提示。宽松。背景及需求0102产品和网络解决方案中国联通5G+智慧港口成功案例03案例1-青岛港5G应用39案例2-天津港5G应用全球首次集装箱传统码头5G无人自动化改造全流程实船系统测试40案例3-广州南沙港4G/5G专网建设41案例4-宁波港5G应用42案例5-福州江阴港5G应用Thanks谢谢