5月9日，南沙四期碼頭上正在進(jìn)行裝卸作業(yè)。 本報(bào)記者 陳瑤 攝

　　南沙四期碼頭司機(jī)遠(yuǎn)程操控作業(yè)。本報(bào)記者 陳瑤 攝

　　IGV按照指令，完成集裝箱的運(yùn)載任務(wù)。 本報(bào)記者 陳瑤 攝

　　南沙四期碼頭全流程調(diào)試作業(yè)。肖逸飛 攝

　　地處龍穴島中部，西面緊鄰廣東佛山、中山，向東與深圳、東莞一水之隔，距離香港、澳門約40海里……處在粵港澳大灣區(qū)心臟腹地的廣州港南沙港區(qū)，憑借先天地理優(yōu)勢(shì)，為續(xù)寫2000多年長(zhǎng)盛不衰的大港奇跡注入源源動(dòng)力。

　　2022年7月28日，廣州港南沙港區(qū)四期全自動(dòng)化碼頭（以下簡(jiǎn)稱“南沙四期碼頭”）正式投入運(yùn)行。港區(qū)面積約120萬(wàn)平方米，建有4個(gè)10萬(wàn)噸級(jí)海輪泊位及配套集裝箱駁船泊位，年設(shè)計(jì)通過(guò)能力為490萬(wàn)標(biāo)箱。運(yùn)行近一年后，集裝箱測(cè)試吞吐量達(dá)92萬(wàn)標(biāo)箱，南沙港區(qū)集裝箱年通過(guò)能力穩(wěn)步提升至2400萬(wàn)標(biāo)箱，位居全球單一港區(qū)前列。

　　記者近日走進(jìn)南沙四期碼頭，探尋它的智能密碼。

　　智能化做加法，安全性更有保障

　　站在智控中心大樓頂層，南沙四期碼頭盡收眼底。

　　“這會(huì)兒碼頭比較忙。”此時(shí)是5月9日上午10點(diǎn)。記者循著廣州港股份有限公司總經(jīng)理陳宏偉手指的方向看去，南沙四期碼頭3個(gè)海輪泊位已被占滿。仔細(xì)觀察，智能化都藏在細(xì)微處——

　　近端的交貨區(qū)，不時(shí)有剛?cè)腴l的重型拖掛車駛?cè)搿?ldquo;進(jìn)閘時(shí)刷個(gè)卡，車輛和裝卸貨信息就能馬上顯示，直觀又便捷。”廣州南沙經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)海和船務(wù)代理有限公司總經(jīng)理吳家麒說(shuō)，只要在指定區(qū)域停留一會(huì)兒，即可完成集裝箱裝卸。

　　如果說(shuō)交貨區(qū)是“前臺(tái)”，緊挨著的堆場(chǎng)就是“后倉(cāng)”，有35臺(tái)懸臂式軌道吊正在作業(yè)。“它們就像‘理貨員’，不僅要負(fù)責(zé)將集裝箱放到位，還要在接到指令后自動(dòng)進(jìn)行翻倒箱，完成堆場(chǎng)集裝箱收箱與出箱。”陳宏偉說(shuō)。

　　最忙碌的還要數(shù)橙色的智能導(dǎo)引車（Intelligent Guided Vehicle，簡(jiǎn)稱IGV）。它取代了傳統(tǒng)碼頭拖車的職能，負(fù)責(zé)碼頭前沿和堆場(chǎng)間的集裝箱水平運(yùn)輸。粗略計(jì)算，為了裝卸3艘海輪的貨物，碼頭派出了50輛IGV。

　　有趣的是，忙碌似乎只屬于這些機(jī)械、設(shè)備。放眼看去，碼頭陸域之上，竟空無(wú)一人。

　　“IGV是南沙四期碼頭的一大亮點(diǎn)，其駕駛級(jí)別相當(dāng)于無(wú)人駕駛L4級(jí)，非常智能。”南沙四期碼頭總經(jīng)理助理黃炳林介紹，通過(guò)衛(wèi)慣導(dǎo)航定位系統(tǒng)、激光雷達(dá)、視覺(jué)以及多傳感器融合定位技術(shù)的配合應(yīng)用，IGV可自動(dòng)規(guī)劃最優(yōu)路徑，在碼頭堆場(chǎng)間自由穿梭，精準(zhǔn)抵達(dá)每一個(gè)箱位。

　　據(jù)了解，IGV滿載時(shí)速21.6公里/小時(shí)，忙時(shí)日均里程可達(dá)55公里。為確保高強(qiáng)度高速率運(yùn)轉(zhuǎn)，研發(fā)人員設(shè)置了四重安全保障。“第一重從系統(tǒng)層面設(shè)計(jì)了安全區(qū)域，若發(fā)生安全區(qū)域重疊就會(huì)觸發(fā)剎車系統(tǒng)。第二重來(lái)自激光雷達(dá)的保障，每輛IGV的激光雷達(dá)靈敏度高，在通電狀態(tài)下能夠在最短時(shí)間發(fā)現(xiàn)障礙物。”黃炳林介紹，IGV前后端的防撞桿，則是從車體結(jié)構(gòu)上給予保護(hù)。此外，還借助輔道視覺(jué)確保車輛運(yùn)行保持中位，只走直線。

　　自動(dòng)化集裝箱碼頭領(lǐng)域中大規(guī)模應(yīng)用自動(dòng)化單小車岸橋，可使作業(yè)流程簡(jiǎn)化，提高裝卸效率和精準(zhǔn)性，它也是IGV的搭檔。南沙四期碼頭已配置的10臺(tái)岸橋，“腿”長(zhǎng)“臂”直，每臺(tái)都裝有26個(gè)攝像頭，其中6個(gè)是球機(jī)，能實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況的全方位監(jiān)控。

　　記者了解到，自動(dòng)化單小車岸橋與傳統(tǒng)岸橋的最大區(qū)別，是將司機(jī)室挪到了幾百米外的智能操控中心。“搬遷”后的司機(jī)室其實(shí)就是一個(gè)大開(kāi)間，可以同時(shí)容納20多位司機(jī)同時(shí)作業(yè)。“自動(dòng)化單小車岸橋配備自動(dòng)防搖防扭、船型掃描、防撞保護(hù)、智能著箱、光學(xué)字符識(shí)別（Optical Character Recognition，簡(jiǎn)稱OCR）等功能，通過(guò)高清全數(shù)字視頻采集系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)集裝箱船舶的智能裝卸作業(yè)和對(duì)IGV的全自動(dòng)裝卸。”黃炳林介紹，與之前相比，現(xiàn)在岸橋司機(jī)在電腦屏幕前輕推搖桿，岸橋就能按照信息系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)布的指令精準(zhǔn)地抓取船上的集裝箱。

　　突破“卡脖子”技術(shù)，全自動(dòng)化碼頭信息系統(tǒng)中國(guó)造

　　“要建設(shè)一個(gè)全國(guó)產(chǎn)自動(dòng)化碼頭。”2019年，南沙四期碼頭總經(jīng)理何業(yè)科的這句豪言壯語(yǔ)，引起參與迪拜碼頭智能化解決方案交流論壇的國(guó)際專家熱議。

　　這些聲音絕大多數(shù)是質(zhì)疑，甚至是否定的。因?yàn)樵诋?dāng)時(shí)技術(shù)條件下，精準(zhǔn)定位、最優(yōu)路徑規(guī)劃幾乎難以實(shí)現(xiàn)?？赡仙乘钠诖a頭做到了，還提供了“廣州方案”。

　　南沙四期碼頭集物聯(lián)網(wǎng)感知、大數(shù)據(jù)分析、北斗導(dǎo)航、人工智能、5G通信等先進(jìn)技術(shù)為一體，制定了全球首創(chuàng)“自動(dòng)化單小車岸橋+IGV+堆場(chǎng)平行布局側(cè)面裝卸+國(guó)產(chǎn)軟件系統(tǒng)+港區(qū)全自動(dòng)化”全新一代自動(dòng)化集裝箱碼頭技術(shù)路線，以及具有中國(guó)特色的智能化集裝箱碼頭設(shè)計(jì)方案。

　　“技術(shù)路線具有自主可控、可復(fù)制可推廣等特點(diǎn)，創(chuàng)造了多項(xiàng)紀(jì)錄：全球最大的平行布局全自動(dòng)化碼頭，全球首創(chuàng)北斗導(dǎo)航無(wú)人駕駛智能導(dǎo)引車，全球首創(chuàng)擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的全自動(dòng)化碼頭信息系統(tǒng)。”陳宏偉說(shuō)。

　　以碼頭的布局為例。與全球現(xiàn)有的自動(dòng)化碼頭多數(shù)使用垂直布局不同，南沙四期碼頭采取傳統(tǒng)平行布局方式。黃炳林解釋，平行布局能有效改變垂直布局堆場(chǎng)中軌道吊“全場(chǎng)跑”、集卡車“場(chǎng)外等”的問(wèn)題，具有自動(dòng)化軌道吊“少跑路”、IGV在場(chǎng)內(nèi)“自由行”的特點(diǎn)，降低能耗的同時(shí)還有利于軌道吊的靈活調(diào)度，有效提升生產(chǎn)作業(yè)效率。“同時(shí)，堆場(chǎng)平行布局與傳統(tǒng)碼頭堆場(chǎng)布局方式相同，具備新技術(shù)大規(guī)模復(fù)制應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)性、實(shí)操性，南沙四期碼頭的先進(jìn)技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)集裝箱碼頭自動(dòng)化升級(jí)改造以及新一代自動(dòng)化碼頭建設(shè)都具有重要借鑒意義。”

　　作為自動(dòng)化碼頭，南沙四期碼頭的智能化，來(lái)自于“灣區(qū)芯”為碼頭配置的“超級(jí)大腦”——擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的全自動(dòng)化碼頭信息系統(tǒng)。它包括碼頭操作系統(tǒng)（Terminal Operating System，簡(jiǎn)稱TOS）、調(diào)度系統(tǒng)和設(shè)備控制系統(tǒng)、智能閘口、智能理貨系統(tǒng)等，可為自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行、交互、集裝箱裝卸、堆存、轉(zhuǎn)運(yùn)、進(jìn)出閘口等多種作業(yè)場(chǎng)景調(diào)度最優(yōu)資源、規(guī)劃最優(yōu)路徑，從決策端到執(zhí)行端保障全自動(dòng)化碼頭的安全性和高效性。

　　由于“廣州方案”的首創(chuàng)性，當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)行業(yè)沒(méi)有一家現(xiàn)成的信息系統(tǒng)能夠支持南沙四期碼頭的工藝特點(diǎn)，系統(tǒng)的研發(fā)相當(dāng)于從零做起。

　　首先是誰(shuí)來(lái)做。“我們是幸運(yùn)的。”陳宏偉說(shuō)。秉承“堅(jiān)持本土創(chuàng)新，打造民族品牌”的理念，南沙四期碼頭得到了多家國(guó)內(nèi)民族品牌企業(yè)的大力支持。項(xiàng)目的設(shè)計(jì)方是中交四航設(shè)計(jì)院，施工方中交四航局，設(shè)備制造商上海振華重工，系統(tǒng)開(kāi)發(fā)商煙臺(tái)華東電子，5G設(shè)備供應(yīng)商華為，IGV動(dòng)力電池供應(yīng)商比亞迪，北斗導(dǎo)航為海格通信，無(wú)人駕駛、視覺(jué)定位等技術(shù)均由國(guó)內(nèi)知名企業(yè)研發(fā)支持。同時(shí)也運(yùn)用了港科大（廣州）、華南理工大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、北京郵電大學(xué)等高校的最新科研成果。

　　5月10日，TOS系統(tǒng)迎來(lái)投入運(yùn)行以來(lái)的第10次更新，這版系統(tǒng)主要是解決在岸橋下面進(jìn)出通道擁堵的問(wèn)題。

　　自2021年1月，自動(dòng)化設(shè)備陸續(xù)抵達(dá)南沙四期碼頭現(xiàn)場(chǎng)并開(kāi)展調(diào)試工作以來(lái)，類似的升級(jí)調(diào)試始終在進(jìn)行。在黃炳林看來(lái)，自動(dòng)化信息系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)是一個(gè)不斷調(diào)試的過(guò)程。“就像教育孩子一樣，通過(guò)大量作業(yè)數(shù)據(jù)，讓系統(tǒng)適應(yīng)環(huán)境需求，從熟練走向高效。”

　　亞熱帶沿海的暴曬與連續(xù)降雨，是影響碼頭作業(yè)的重要因素。面對(duì)自然環(huán)境的挑戰(zhàn)，“廣州方案”的考驗(yàn)來(lái)得總是猝不及防。

　　2021年的一個(gè)傍晚，正在碼頭作業(yè)的IGV突然集體“罷工”，朝著夕陽(yáng)的方向“觀賞日落”。從未遇到過(guò)的突發(fā)情況，讓研發(fā)團(tuán)隊(duì)有些“蒙圈”。在故障排除中發(fā)現(xiàn)，視覺(jué)影像系統(tǒng)就像人的眼睛，遇到強(qiáng)光會(huì)因眩光產(chǎn)生視覺(jué)盲區(qū)，導(dǎo)致IGV自動(dòng)停止。“現(xiàn)在的IGV已經(jīng)能通過(guò)算法智能識(shí)別出哪些是眩光，哪些是危險(xiǎn)。”黃炳林說(shuō)。

　　如果把每次技術(shù)突破比作游戲闖關(guān)，“廣州方案”關(guān)關(guān)難闖、關(guān)關(guān)相連，有時(shí)需要多個(gè)角色、設(shè)備的聯(lián)手，有時(shí)要提防關(guān)卡的“突襲”。盡管每次的闖關(guān)難度不同，研發(fā)團(tuán)隊(duì)的目標(biāo)和態(tài)度始終如一：要攻克“卡脖子”問(wèn)題，打破國(guó)外自動(dòng)化碼頭的技術(shù)壟斷，打造一個(gè)技術(shù)精湛、最智慧的中國(guó)式自動(dòng)化碼頭。

　　講求效率、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，復(fù)制推廣潛力大

　　作為全球首個(gè)江海鐵多式聯(lián)動(dòng)全自動(dòng)化集裝箱碼頭，南沙四期碼頭具備同時(shí)作業(yè)4艘大船和16艘駁船的能力，“江海聯(lián)運(yùn)”流程可以在自動(dòng)化區(qū)域內(nèi)完成，有效提高“水水中轉(zhuǎn)”作業(yè)效率。

　　通過(guò)幾天走訪，記者發(fā)現(xiàn)講求效率、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠是南沙四期碼頭的一個(gè)特點(diǎn)。

　　南沙四期碼頭共創(chuàng)造了70多項(xiàng)專利，其中發(fā)明專利30多項(xiàng)，從設(shè)備制造到系統(tǒng)開(kāi)發(fā)都實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化。“技術(shù)掌握在自己手里，舒心又實(shí)惠。”陳宏偉給記者算了一筆賬，如果使用國(guó)外自動(dòng)化碼頭的技術(shù)系統(tǒng)，除支付1億元人民幣的購(gòu)買費(fèi)外，每年還有10%的升級(jí)費(fèi)、專利費(fèi)，“性價(jià)比”極低。

　　IGV的性價(jià)比優(yōu)勢(shì)也十分顯著。從制造成本看，與當(dāng)前流行的自動(dòng)導(dǎo)引運(yùn)輸車（Automated Guided Vehicle，簡(jiǎn)稱AGV）相比，IGV輪胎的造價(jià)僅是它的1/2，使用壽命卻是其2倍。

　　從推廣普及性看，AGV的磁釘導(dǎo)航方式對(duì)場(chǎng)地要求苛刻。一些傳統(tǒng)集裝箱碼頭選用磁釘方案的話，需要把地面全部重新翻鋪一遍，工程量巨大，建設(shè)成本和維護(hù)成本高。而北斗、激光和視覺(jué)導(dǎo)航定位技術(shù)，讓IGV行駛無(wú)需借助磁釘導(dǎo)航。

　　從供能續(xù)航看，IGV采用鋰電池變頻驅(qū)動(dòng)形式和定點(diǎn)自動(dòng)充電的設(shè)計(jì)理念，能根據(jù)自身電量狀態(tài)，確定是可以“忙完手頭的活兒再充電”還是“先充電再干活”，以此保障一天24小時(shí)續(xù)航效能。

　　從AGV到IGV，是自動(dòng)化向智能化的升級(jí)。整個(gè)南沙四期碼頭項(xiàng)目，則是勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)向自動(dòng)化智能化轉(zhuǎn)變。同等規(guī)模下，智能化改造后的碼頭，每年可節(jié)約人工成本1億多元。

　　廣州市南沙區(qū)商務(wù)局副局長(zhǎng)林瀚宇認(rèn)為，“廣州方案”的意義在于它的復(fù)制、推廣示范，無(wú)論是國(guó)內(nèi)市場(chǎng)還是國(guó)際市場(chǎng)，都具有比較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，尤其是國(guó)外市場(chǎng)，人工成本的降低無(wú)疑是一大賣點(diǎn)。

　　記者了解到，目前廣州港將此模式復(fù)制應(yīng)用在南沙港區(qū)三期集裝箱碼頭，正逐步推動(dòng)傳統(tǒng)集裝箱碼頭向半自動(dòng)化、全自動(dòng)化升級(jí)改造。

　　廣州港是大灣區(qū)內(nèi)最大的綜合性港區(qū)，又是“一帶一路”沿線的重要港口，區(qū)域優(yōu)勢(shì)顯著，未來(lái)可期。“隨著南沙四期碼頭投入運(yùn)行，與南沙港區(qū)前三期碼頭協(xié)同聯(lián)動(dòng)，將進(jìn)一步提升廣州港專業(yè)化、規(guī)?；?、智能化水平，為南沙打造高水平對(duì)外開(kāi)放門戶樞紐提供強(qiáng)有力支持。”林瀚宇說(shuō)，朝著全球最前沿的自動(dòng)化碼頭技術(shù)探索方向，瞄準(zhǔn)全球最大的集裝箱船停泊條件，南沙港區(qū)第五期規(guī)劃作為交通強(qiáng)國(guó)建設(shè)工程之一，已被寫入國(guó)家“十四五”規(guī)劃。