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Mar 12,2018

港口码头工业自动化平台 ——工业级无线使能港口机械智能化

引言
     上海振华重工(集团)股份有限公司(ZPMC)是1992年成立的重型装备制造行业的知名企业,是全球最大的港机产品制造商,占有80%以上全球市场份额。近年来,振华重工新一代港口自动化系统为港口码头带来一场科技革命,并不断联合各行各业的龙头企业,向全球港口用户提供高效、可靠、便捷、绿色、安全的解决方案。

     华为是全球领先的信息与通信(ICT)解决方案供应商,致力于构建更美好的全联接世界。通过全球专注敬业的17万名华为人,致力于为客户创造最大的价值,提供有竞争力的ICT解决方案、产品和服务。目前,华为的业务遍及全球170多个国家和地区,服务全世界1/3以上的人口。


1、关键词
通过工业级蜂窝无线专网与港口自动化软、硬件平台的有机结合,实现大型港口机械装备无人驾驶或远程操控模式下的自动化作业,提升港口的生产作业效率和安全性。

2、测试床项目概述:

2.1    概述及测试床目标

作为全球最大的自动化港口码头(上海洋山港四期自动化码头)的总包方,上海振华重工集团联合华为技术有限公司,综合运用现代自动控制技术、工业无线专网技术及大数据分析等相关技术,在上海洋山港及振华南汇基地开展集装箱AGV无人驾驶运输、RTG远程操控等码头全自动化的创新业务应用。
与传统人工码头不同,洋山四期码头的建设目标是要建成一座高科技创新型码头,测试床的首要目标是实现码头生产系统智能化,码头设备由操作人员进行远程操作,降低人员依赖,提高生产效率。其次是通过测试床引入的工业控制级的无线网络,验证探索以钢结构为主的工业园区场景对无线业务承载的需求,通过港口无线互联实践形成工业园区智能无线互联示范。


3、测试床项目解决方案

3.1    解决方案架构

测试床整体系统架构如下图所示,整体方案主要包括港口的AGV水平运输系统、TOS码头作业管理系统、视频安全监控系统等。整套系统从模块角度来看分为三大部分:边缘层、网络接入层、平台软件层。


码头自动化平台的边缘层主要是各种设备(如AVG车、集卡车、跨运车等)、终端(如TOS终端、DAU终端)加上MiniPCIe模组等,重点实现终端设备智能化。

网络接入层主要由工业级eLTE-U无线基站和业务引擎组成,eLTE-U结合了LTE的高性能与Wi-Fi易部署的特点,相比Wi-Fi技术,具备覆盖距离远、抗干扰能力强、移动性强、用户容量大、安全性和可靠性更高的特点。



如上图所示,整个eLTE-U无线网络设备采用L3组网,AB双网共存,eLTE-U无线网络通过A、B两个业务引擎汇聚A、B双网基站的数据,接入到核心交换机,两张无线网络通过划分不同网段隔离开,保证所有的区域同时有两个网络的信号覆盖,以增强无线网络和AGV业务的可靠性。

业务平台层由码头水平运输系统、TOS业务系统、安全监控系统等构成,通过引入eLTE-U工业级无线网络承载,实现对港口大型机械装备的智能化改造(比如:自动化AGV车通过eLTE-U无线网络与港口调度中心通信,进行集中控制和调度,在预铺设了磁钉定位系统的全港口通道内全自动化运行等),最大化提升全自动化港口的集装箱吞吐量。

3.2    测试床预期效果

通过港口无线自动化测试床的外场组网和测试,验证基于免授权频谱的eLTE-U蜂窝无线网络在端到端时延、业务容量及覆盖能力等无线网络性能方面完全能满足港口自动化AGV水平运输系统的业务需求,助力上海洋山深水港四期工程项目建设。通过一张工业级的蜂窝无线专网将码头水平运输系统及安全监控系统与港口TOS业务系统无缝衔接,结合大数据分析、人工智能及工业互联网技术,实现传统码头到全自动化码头的跨越。
为钢结构为主的自动化仓储、大型工业园区(如钢铁厂、造船厂、油气园区等)的工业无线智能化业务提供应用示范,强化智能制造2025在设备智能模块、大数据计算能力以及工业互联网平台等相关领域的技术积累,降低经济和时间成本,提升社会整体效率。


4、测试床当前情况

4.1    测试床当前建设情况

自2017年9月测试床立项以来,按既定的测试床交付规划,截至目前,已完成如下相关工作:
1)确定港口自动化AGV水平运输、RTG远程操控等业务系统的性能技术指标需求;
2)完成洋四自动化码头无线网络的实际现场勘测及整体方案规划设计;
3)完成首期26台A、B双网基站、2套核心业务引擎及首批50台AGV车载系统的安装交付。
4)50台无人驾驶AGV转运车近3个月的7×24小时运行测试及持续网络优化。
5)2017年12月10日,洋四自动化码头正式开港商用运行,无线控制AGV水平运输系统业务正式投入商用。
6)在振华南汇基地启动其他系统测试环境构建,准备码头自动化RCMS改造、RTG改造及视频监控等其他业务测试。

4.2    测试床合作伙伴组成及各自提供组件描述

本测试床的主要合作伙伴包括:上海振华重工(集团)股份有限公司、华为技术有限公司、上海博昂电气有限公司和上海百普电子科技发展有限公司等,各方提供组件或服务如下:
序号 测试床伙伴 提供组件或服务
1 振华重工 AGV(自动导引转运车)、RTG(轮胎吊)及码头水平运输控制系统
2 华为技术 eLTE-U蜂窝无线专网相关的基站、核心业务引擎和CPE车载终端等
3 博昂电气 港口用高杆灯、照明灯及智能灯控软件系统
4 百普电子 AR路由器、车载天线及设备安装调测等服务