5G加北斗,说走咱就走:中国港口自动驾驶弯道超车

港口是劳动密集型企业,通过无人驾驶来缓解卡车司机短缺、人力成本高的难题,是全球港口的刚需。

虽说自动驾驶现在很热,但在港口行业早已不是新闻,欧洲港口30年前就已经开始应用。中国港口在引进国外自动化技术的同时,最近几年,在5G、北斗导航、人工智能、云计算等新技术的加持之下,蓬勃发展,迎来了弯道超车的机遇期。

欧洲港口开启AGV无人运输

1993年,荷兰鹿特丹港ECT码头使用自动引导车,即所谓AGV(Automated Guided Vehicle),AGV是上世界50年代发展起来的智能搬运机器人,是现代工业自动化物流系统中的关键设备。鹿特丹港AGV采用内燃机液压驱动,速度每秒3m,按固定圆形路线运行,开始了集装箱卡车无人驾驶的应用。ECT也成为第一代集装箱自动化码头。但由于AGV以固定路线行驶,路线长,不灵活,会产生堵塞,堆场前沿占用面积大,因而未能广泛应用。

荷兰鹿特丹港ECT码头

2002年,投入运营的德国汉堡港CTA码头,可视为第二代自动化码头的代表。其水平运输采用的AGV为灵活路线运行,码头的路径规划设计和设备调度采用了计算机模拟技术。AGV利用异频雷达导航,驱动方式由内燃机液压,2009年之后逐步升级为动力电池供电的电力驱动。

德国汉堡港CTA码头AGV自动运输车

第三代自动化集装箱码头以2008年投入运营的荷兰鹿特丹港Euromax码头为代表。AGV采用柴油发电机电力驱动,速度是为6m每秒,不仅可以直行,而且可以转弯、环行,还可在轨道式龙门起重机的门腿间进行装卸作业。

鹿特丹港Euromax码头AGV

从国内港口情况来看,AGV应用上起步较晚,但起点很高。厦门远海集装箱码头是全球首个第四代自动化码头,也是中国首个全部自主知识产权的自动化码头。配置了18台自动导航运载车(AGV)、8台自动化集装箱转运平台(AGV-mate)。AGV采用锂电池供电,转向为全液压形式,四轮同时转向驱动,采用光纤陀螺仪的惯性导航方式,并利用磁钉感应进行实时修正的导航系统,整车配有6个通讯天线,可不间断的进行数据发送与接受。

厦门港AGV运输车

除了厦门港,2017年青岛港自动化一期码头正式投入运营,一共应用了38台AGV,二期码头中又增加了45台。而在上海洋山港四期的AGV应用中,在亚洲港口中第一次采用了自动化引导小车(AGV)自动换电系统。

经过三十年的发展,港口AGV应用的数量在不断增多,功能也在不断优化,这也印证了相关技术在不断成熟和发展。但它有一个缺点,就是资金投入和施工难度大。因为AGV依靠磁钉进行定位,不仅车辆需要定制,还需要在码头地面预埋几万个磁钉,才能实现自动驾驶。

最近几年,以L4级自动驾驶为基础的智慧引导车,即IGV(Intelligent Guided Vehicle),成为了中国港口企业建设自动化码头的新选择。

大河向东流,5G、AI参北斗

智慧引导车(IGV)不再依赖地面磁钉,而是依靠5G+北斗导航进行定位,再加上机器视觉系统和激光雷达协同来实现自动驾驶,这样就无需对基础设施进行大的改造。IGV车辆可以在成熟的卡车底盘上改造,单车成本也较低。

5G具有大带宽、低时延、广连接的技术特性,北斗系统具有导航、定位、授时和短 文通信等能力。 “5G﹢北斗高精定位”系统能够实时提供厘米级的高精度定位服务。

自2020建成并发布全球最大规模5G+北斗高精度定位系统以来,中国移动联合国家基础地理信息中心完成全国范围内5G+北斗高精度定位基准站坐标解算,获得国家测绘产品质量检验测试中心认证,形成包括静态毫米级、动态厘米级、星 融合、短 文融合等7类标准化定位服务,并打造了由5G一体化融合云 、北斗标准化定位产品、场景定制化开发组成的精准时空服务体系。

2021年10月15日,中国移动发布了5G+北斗高精度定位十大应用场景。为天津、河北、上海、江苏、浙江、江西等地的5G+北斗高精度定位应用示范基地授牌,并与多地行业用户签订5G+北斗高精度定位合作协议。包括天津、上海、浙江等港口企业。

目前,“5G+北斗系统”已经或正在上海洋山港、天津港、宁波舟山港、深圳妈湾港、厦门远海港等10多个港口应用,促进港口智慧化转型。

其中,天津港集团联合华为等国内顶尖团队,组织百余名博士参与,研发真正基于AI的“智能水平运输管理系统”。落地全球港口首个 “5G+北斗”全天候、全工况、全场景融合创新商用方案,实现工业 络通讯专 、厘米级定位协同;实现车路协同,对全球领先的无人集卡进行再升级,最大规模商用自主研发的全球智能化程度最高、重量最轻、成本最低、能耗最少的智能水平运输机器人(ART),率先突破L4级别无人驾驶瓶颈。

天津港“5G+北斗”示范基地

天津港使用5G+北斗定位的智能无人集卡

有了这些从“天上”、“地上”来的技术加持,无人集卡就能够如同“老司机”一样,实时精确定位,灵活操控调整,按照最优路线行驶,随时随地完成一场说走就走的驾驶任务。而这种智能、高效、低成本的方案,也被认为是未来自动化码头发展的新方向。

群雄逐鹿第二赛道,华为军团志在全球

虽然相对于商用车的“主菜”,港口自动驾驶集卡只是盘“前菜”,但港口作为最快商用化应用的场景,有相当大的市场空间。据松禾资本测算,港口是全球无人驾驶除商用车外的第二赛道,占全球细分产业规模的11.3%,约279亿美元。

根据辰韬资本的一份 告指出,港口自动驾驶将在2022年底迎来规模商用。现在集卡司机每年的工资和社保支出,加起来在20万左右。而目前一台无人集卡的传感器和软件均摊成本,加起来也在这个水准。随着激光雷达、计算芯片等硬件价格的逐步下降,无人集卡的运营成本会低于人类驾驶集卡,从而可以让港口拥有更多的动力去部署无人集卡。

新兴科技公司、传统装备企业,都纷纷投入到这个赛道来,希望能够占有一席之地,尤其是希望将无人集卡技术从港口延伸至干线物流,从而创造更大的市场想像空间。近两年来国内涌现出了包括西井科技、主线科技、斯年智驾等港口自动驾驶公司,三一重工、经纬恒润等汽车产业公司也在积极布局。而振华重工则早在2002年就研制出第一代AGV原型机,在2005年至2007年期间,就相继开发出了三代跨运车的原型机。

除了上述专业公司逐鹿港口自动驾驶市场,来自信息通信行业的华为,尤如一艘航空母舰,也停在了智慧港口与自动驾驶的泊位上。华为搭载5G、AI、云计算、激光雷达等先进武器,让这个市场越来越热闹,也让行业内相关人士多少感到有些紧张。

2021年,华为在相关的组织结构上有两个大的动作。一是由余承东担任智能汽车解决方案BU CEO,这位带领华为手机走向世界顶尖品牌、被 友称为“大嘴”的英雄,被寄予了再创智能汽车辉煌的厚望,尽管华为一再重申“不造车,帮助车企造好车”。

另外一个动作,就是成立军团。2021年10月29日,华为宣布成立5大军团,以机动灵活的作战阵形,面向重点行业抓数字化转型机遇,其中就有海关与港口军团,军团CEO为荀速。从公开信息来看,荀速之前担任华为企业BG数字化与技术服务部总裁,是一位低调、务实的数字化领域专家,由他来带领海关与港口军团,也代表了华为对港口数字化市场的看好,以及强化投入的决心。

不管是智能车还是军团,华为反复强调的都是“平台+生态”的理念,即与伙伴合作成长,创造增量价值。任总说过,华为要做行业数字化的“黑土地”,不做“黑寡妇”。(“黑寡妇”拉丁美洲的一种蜘蛛,交配后雌性会吃掉雄性)。

2021年2月1日,华为与西井签署合作协议,就智能驾驶、智能 联、智能车云服务等方面进行全方位合作,并共同推动以天津港C段自动驾驶项目为代表的智慧港口业务发展。西井聚焦提供全局方案、工程化设计、算法开发、实施与运维服务等;华为聚焦提供智能驾驶车载计算平台MDC硬件/软件/工具链、融合感知、智能 联通信5G/V2X模组、云控平台等产品。

华为投重兵于港口行业数字化,其优势是具有硬核技术、产品线广、有全球视野和经验,但其劣势也很明显,就是人力成本高,只有规模化、可复制的大平台、大市场,才能养得起军团这样的重型投入,并能够给公司创造价值。

海港君认为,华为加大港口投入,对于整个行业来说都是利好,一是以华为的高成本,不太可能切入到传统AGV车辆或其他设备的制造;二是,华为一定会把港口自动驾驶解决方案搞成熟,使之具备可复制、可扩展的能力;三是,华为的视野不会局限于国内,一定会向海外扩展,利用其全球化平台,将中国港口数字化、智能化的领先能力规模复制到海外,这才是军团最终能够产生巨大增量价值的地方,也是中国港口行业,在自动化技术方面弯道超车之后,能够形成溢出的价值所在。

最近华为创始人任正非在与泰国总理巴育线上会谈时,就特别为港口、机场的自动化数字化带货。而且,由于国外港口行业数字化整体发展节奏较慢,将中国的数字化经验与方案整船打包出海,具备相当的可行性,这也为港口自动驾驶乃至智慧港口生态系统,都带来了巨大的想像空间。

最后,海港君以《好汉歌》的两句歌词,作为这篇文章的结尾:

“大河向东流,天上的星星参北斗;说走咱就走,你有我有全都有。”

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