物联网技术在智能港口中的应用前景

物联网技术在智能港口中的应用前景

作者：王宇,李继春

来源：《集装箱化》2010年第12期

摘要介绍物联网和智能港口的相关概念及关键技术，根据国内外物联网的研究和发展现状提出智能港口物联网技术架构，分析物联网技术在智能港口中的应用前景。

关键词物联网；智能港口；网络通信

0引言

物联网（Internet of Things）意为“物物相连的互联网”，指通过无线射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）、红外传感器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，实时采集需要监控、连接、互动的物品或过程信息，以此进行信息交换和通信，实现物与物、物与人的泛在连接，以及对物品和过程的智能化感知、识别和管理。本文综述物联网发展现状和关键技术，提出智能港口物联网技术架构，展望物联网技术在智能港口中的应用前景。

1物联网发展现状

1.1国外物联网发展现状

2005年在突尼斯举行的信息社会世界峰会上，国际电信联盟发布《ITU互联网报告2005：物联网》，正式提出“物联网”的概念，并指出无所不在的物联网时代即将来临，世界上所有的物体都可以通过因特网主动地进行信息交换。日本提出的“i-Japan”战略以及IBM推出的“智慧的地球”项目点燃了物联网概念的产业化热情。美国总统奥巴马就职后，积极回应IBM 提出的“智慧的地球”概念，并很快将物联网计划升级为国家战略。[1]目前，美国拥有物联网技术及标准方面的全球优势地位，已在多个领域应用物联网，例如德克萨斯州的电网公司建立的智能电网。

欧盟为加强对物联网的管理，消除物联网发展的障碍，制定了一系列物联网管理规则，并建立有效的分布式管理架构，使全球管理机构可以公开、公平、尽责地履行管理职能。[2]此外，为提高物联网的可信度、接受度、安全性，欧盟正在积极推广物联网标准化，由执委会对现有物联网相关标准进行评估并推动制定新的标准，从而确保物联网标准建立在各相关方积极参与的基础上，并以开放、透明、协商一致为前提。目前，欧盟推出的物联网应用建立在对药品使用专用序列码的基础上，从而增强欧洲在对抗不安全药品和打击制假方面的措施力度。

1.2国内物联网发展现状

中国科学院早在1999年就启动了传感网方面的研究，并已建立一些实用的范例传感网。

[3]与其他国家相比，我国的技术研发水平处于世界较前列，并且在传感网领域与德国、美国、韩国等成为制定国际标准的主导力量。目前我国在电信领域开发的物联网项目已经超过10项，其中中国科学院无锡高新微纳传感网工程技术研发中心开发的传感器产品已应用于上海浦东国际机场，并在2010年上海世博会上进行展示。2009年8月温家宝总理在江苏无锡考察时提出“感知中国”，继而于2009年11月底考察江苏南京时再次表示：当前，流通行业要大力运用网络技术，特别是物联网技术，实现流通现代化。自温家宝总理提出“感知中国”以来，物联网被正式列为国家5大新兴战略性产业之一，从而使物联网在我国受到全社会的极大关注。

2物联网关键技术

2．1RFID技术

RFID技术是非接触式的自动识别技术，通过射频信号自动识别对象并获取相关数据，被检测物体上贴有RFID标签。RFID技术具有读取距离远、穿透能力强、无磨损、非接触、抗污染、效率高、信息量大等特点，是物联网中最关键的技术。

2．2传感器技术

传感器负责物联网信息的采集，是实现对现实世界感知的基础，也是物联网服务和应用的基础。传感器对被测对象的某一特定信息具有感受检出功能，并能按照一定规律转换成与之相对应的有用信号。传感器通常由敏感元件和转换元件组成。

2．3无线传感器网络技术

无线传感器网络技术综合传感器、嵌入式系统、现代网络及无线通信、分布式信息处理等技术，能够通过各类集成化的微型传感器协同实时监测、感知和采集环境及监测对象的信息，通过嵌入式系统对信息进行处理，并通过随机自组织无线通信网络以多跳中继方式将所感知的信息传送到用户终端，从而真正实现“无处不在的计算”的理念。

2．4网络通信技术

传感器的网络通信技术为物联网数据提供传送通道。传感器的网络通信技术分为两类：近距离通信和广域网络通信。近距离通信以IEEE 802.15.4和为代表；在广域网络通信方面，IP 网络、2G/3G/4G移动通信、卫星通信等技术实现信息的远程传输，特别是以IPv6为核心的下一代互联网技术的发展，使得给每个传感器分配IP地址成为可能，也为物连网的发展创造良好的基础网络条件。

3物联网技术在智能港口中的应用前景

3．1智能港口的概念

智能港口是基于现代电子信息技术、面向港口运输的服务系统，其突出特点是以信息的收集、处理、发布、交换、分析、利用为主线，为港口服务参与者提供多样性的信息服务。智能港口迫切需要与物联网技术紧密结合，从而实现港口服务的数据共享及稳定高效。

3．2我国智能港口的发展

在借鉴、跟踪发达国家发展经验的基础上，我国对物联网在集装箱码头方面的应用研究逐渐有所创新。参与这方面研究的包括交通运输部水运科学研究院、全国集装箱标准化技术委员会、上海国际港务（集团）股份有限公司、中国国际海运集装箱（集团）股份有限公司、中国远洋运输（集团）等科研机构和企业，研究取得了一些阶段性成果，其中，由交通运输部水运科学研究院牵头，与多家单位合作获得的针对无源电子标签的“集装箱电子标签”研究成果，已经在重庆港寸滩港区得到卓有成效的应用，该项目实现了物联网技术在集装箱码头中的应用，并具有智能港口的雏形。[4-5]

3.3智能港口物联网技术架构

基于物联网技术的智能港口由感知层、网络层和应用层组成，如图1所示。

图1基于物联网技术的智能港口架构

智能港口感知层包括港区内的作业设备及相应作业区域内的条码识读器、RFID读写器、摄像头和传感器等。感知层的主要作用是感知和识别物体以及采集和捕获信息。

智能港口网络层以无线网络接入物联网管理中心和物联网信息中心，并对海量信息进行智能处理，即网络层不仅要具备网络功能，还要具备信息处理能力。

智能港口应用层是将物联网技术与智能港口的需求相结合，实现港口智能化应用的解决方案。通过应用层最终实现信息技术与智能港口的深度融合，对智能港口的发展具有深刻意义。应用层的关键在于在信息化的过程中，能够实现港口管理系统各个环节之间的智能交流以及精确管理的目标。

3.4基于物联网的智能港口应用前景

以集装箱出口为例，当载运集装箱的卡车以规定速度驶入检查桥时，该处的感知设备自动读取集装箱和集卡的相关信息，并通过无线网络与港口信息管理平台进行信息验证，验证通过后，港口信息管理平台将调度信息发送给相关计划生产的机械，并