港口设施健康保障平台.pdf

0引言港口设施是港口发展的重要基础资源，为港口的正常生产运营提供重要保障。随着我国经济的快速发展，港口已经成为我国重要的物流和贸易基地，港口设施的安全和可靠性对于港口运营和国家经济发展具有至关重要的作用。由于大部分港口设施建设年代久远，且长期暴露在海洋环境中，存在老化、磨损和损坏等问题，导致港口设施健康状况管理面临重大挑战。为实现港口设施的全面掌控和智能化感知，提高设施的安全性、可靠性和耐久性，降低设施维护成本和运营风险，保障港口生产安全，延长设施寿命，辽宁港口集团（以下简称“辽港集团”）作为招商局的北方母港，以“打造世界一流强港”为目标，通过数字化技术融合，建设港口设施健康保障平台，实现港口设施健康管理的数字化转型。1港口设施维护管理现状改革开放以来，我国港口新建泊位数量急剧增加，吞吐量和相关配套服务能力也相应提升。然而，由于港口建设投资大、工期紧、任务多，存在许多历史遗留问题。许多码头技术状况不佳，部分水工建筑物在远未达到设计使用寿命时就出现耐久性严重退化的现象。长期以来，我国在港口设施维护方面存在认识不足、缺乏统一认识的问题。部分运营者认为港口水工建筑物是不易损坏的设施，对其维护只需要进行简单的修补，而不是更重视设施保养和维护工作，从而导致没有形成全局化、精细化管理的港口设施运维管理体系。近年来，港口建设发展迅速，但也出现“重建设、轻管理”“重生产、轻维护”的倾向。调查数据显示，在对 4 877 个泊位进行抽样检查时，只有506 个泊位（占有检测记录码头的 10.4%）有检测评估记录，共计 726 次检测，其中有检测记录超过 3 次的泊位仅有 56 个（占有检测记录码头的1.1%）。1此外，一部分泊位刚投入使用，一部分泊位已使用 1020 a，甚至已超过设计使用年限。港口设施维护工作面临着巨大的压力。因此，需要注重加强港口设施管理，规范维护业务流程，提高专业维护质量，确保港口设施的安全、稳定运营。通过深入研究发现，还需要建立统一的港口设施健康评价体系，定期检测维护标准，采用先进的技术手段，提升设施维护管理的智能化和数字化水平。港口设施健康保障平台刘广会1，卢志峰1，杨惠云1，孙国治2，王凯2（1.辽港集团科技与数字化部，辽宁大连116601；2.大连港口设计研究院有限公司，辽宁大连116601）摘要：为实现港口设施健康状况的全面掌控和智能化感知、降低设施维护成本和运营风险，通过数字化技术与现有设施运维业务的融合，建立一套集成“智汇、智信、智检、智巡、智检、智感、智管”的港口设施健康保障平台。平台满足推动智慧港口设施建设、支撑数字化码头生产业务、辅助运维和决策的需求，有效降低港口设施故障和事故的发生，提高港口设施的可靠性和安全性。关键词：港口；辽港集团；港口设施检测；港口设施运维港口科技 中国港口协会科学技术奖优秀成果42港口设施维护“六智”体系港口设施的安全事故涉及面广、影响深远。港口的安全已经超越单个企业的范畴，直接关系到当地港口运营，甚至关系到国家安全。港口设施投资巨大，使用年限较长。在漫长的使用过程中，港口设施的损伤和隐患具有可变、复杂等特点。许多港口设施甚至超期服役或在有隐患的情况下运作。通过研究港口设施健康保障方法，建立一套统一的港口设施健康保障指标评价体系，实现港口设施数字化运维和科学管理，为港口生产业务赋能，加强价值链上的信息共享，为现代化的港口设施管理提供更加敏捷灵活的风险管理策略。为了保障港口生产安全和延长设施寿命，在辽港集团数字化规划的指引下，项目团队聚焦于港口设施的数字化运维和科学管理，构建包含“智汇、智信、智检、智巡、智感、智管”六智体系的港口设施健康保障平台。该平台提供多维度的健康管理服务，为辽港集团的港口全业务场景提供健康管理服务。2.1“智汇”健康体检指标化港口设施如同人体器官，各有其独特功能，而每个“器官”的健康运转是保障港口生产的基础。从船舶入港到货物装卸、水平运输至堆场或仓库，再到进行精加工，最终通过铁路、高速、航空等物流体系运输离港，港口设施的技术状态直接影响作业生产的效率和安全。基于此，项目团队建立适用于港口行业的数字化健康保障体检指标体系。借助港口设施健康保障平台数据资源，汇集和转化港口设施健康信息，以标准化的体系辅助港口设施维护的精准高效管理。港口设施健康指标体系规则见表 1。数据来源定期检查、巡检定期检测、特殊检测、定期观测在线监测责任主体设备管理责任主体专业技术人员监测设备和平台评价内容表面问题（实现功能性的检查）系统的、复杂的或专项问题实时监测数据（采集数据变化情况）采集对象软件/人工记录检测报告和相应的健康状况输出指标在线监测平台技术手段App/手动输入专业的检测机构（第三方平台）监测数据平台（第三方平台）与指标的联系根据检查结果，给出相应指标或启动专项检测由专业机构给出指标结果根据监测结果，给出相应指标或提出专项检测的需求表 1港口设施健康指标体系规则为有效合理地规范港口设施维护和保养工作，项目团队进行大量历史检测数据的分析研究，结合各类管理要求，将港口健康状况的主要设施体检指标划分为 5 类。项目团队根据不同港口设施特点制定相应的体检内容目录，并将港口设施维护划分为保养、小修、中修和大修等 4 个等级，其中：一、二类设施以保养和小修为主；三类设施需要进行中修；四类设施需要进行中修或大修；五类设施需要进行大修或经过检测评定后报废或拆除。针对偶然事故造成的设施局部较大损坏，需要进行现场调查和检测评估，以确定损坏程度和影响范围，并根据评估结果采取恰当的处理方法。港口设施技术状态等级评定标准见表 2。对于技术状态为四类和五类的港口主要设施，必须由具有相应资格能力的单位对其结构安全性能进行检测评估，并按现行行业标准执行。同时，达到设计使用年限的港口主要设施也必须进行结构安全性能检测，并根据检测结果进行处理。对于评定为无修复价值的港口主要设施建议申请报废。目标是通过这些措施，有效维护和保养港口设施，确保其安全、可靠和长期使用。结合长期的设计、检测、监测经验和辽港集团专业化码头公司的业务实际，在研究现行港口行业规范的基础上，基于设施“体检指标”和“体检数据”，创新性地制定一套适合港口设施健康运行的算法模型，该模型涵盖集装箱、散杂货、矿石、油品、散粮、客运、滚装等业务领域。通过该算法模型，可以高效准确地分析设备设施的健康状态，通过对健康指标数据的解读，可以实现对劣化情况的智能预测和分析。这将有助于指导港口设施管理单位进行合理的技术状态维护，从而保障运营安全。港口科技 中国港口协会科学技术奖优秀成果5港口设施健康保障平台依托辽港设施健康保障指标指南，将巡检、检测和在线监测的状态进行指标化，并将其转化为数据进行记录和汇总。目前，平台已接入大连、营口、丹东、盘锦、绥中等港区的设施状态信息，并实现设施健康数据汇总和应用。2.2“智信”设施资产数字化港口设施资产数字化是指将港口设施的信息资产数字化，实现设施状态监测、资产管理、运营决策等全过程数字化。通过数字化技术的应用，可以实现港口设施的实时监测和智能管理，提高设施的利用率和运营效率，降低设施维护成本，保障港口安全和运行稳定。数字化港口设施资产需要建立完整的数据采集、处理、分析和应用的系统，包括传感器、物联网、云计算、人工智能等技术的应用。同时，数字化港口设施资产也需要考虑数据安全和隐私保护等问题。辽港集团的港口设施主要包括码头、防波堤、引堤和护岸、港池、进出港航道、铺地、港区道路和堆场、仓库、港区铁路和装卸机械轨道、防护设施，以及其他生产和生产辅助设施。港口设施健康保障平台需要考虑技术架构、设施信息接入、数据采集和存储、数据分析和应用、系统集成和实施、安全和隐私保护、培训和支持等方面，以实现对港口设施的数字化监测和管理。目前，港口设施健康保障平台已建立设施数字化技术档案，覆盖辽港集团各码头设施单体。2.3“智巡”巡检系统和智能装备为了解决港口设施巡检工作中存在的强度大、安全风险高、效率低等核心问题，项目团队开发了包括巡检系统、移动巡检 App 和多种巡检装备在内的智慧巡检系统和智能装备。立足港口实际巡检业务需求，全国首创“巡检 App+巡检机器人”港口智能巡检服务新模式，巡检 App 大幅提升港口巡检效率、准确性，巡检机器人替代高风险人工巡检，每年可节省大量港口巡检成本。巡检作业管理流程见图 1，移动巡检 App 界面截图见图 2。2.4“智检”设施检测共享港口设施定期检测是指为确保港口设施的安全性和可靠性，避免港口设施发生故障和事故，对港口设施进行定期的检查和评估。港口设施的定期检测应该由专业的检测机构进行，确保检测数据的准确性和可靠性。在检测过程中，应采用多种技术手段，如无损检测、测量、试验等，以全面了解港口设施的状态和性能。同时，应该制定完善的检技术类别一类二类三类四类五类技术状态好较好较差差危险评级ABCDE评定标准（1）重要部位和构件完好；（2）次要部位和构件个别轻度损坏；（3）结构基础无沉降、位移或变形；（4）承载力不低于设计值（1）重要部位和构件有个别轻度损坏；（2）次要部位和构件有少量中度损坏；（3）结构无明显沉降、位移或变形；（4）承载力不低于设计值（1）重要部位和构件有少量中度损坏或出现轻度功能性损坏，但发展缓慢，尚能维持正常使用；（2）次要部位和构件有大量中度损坏或少量严重损坏，功能降低，进一步恶化将不利于重要构件的安全或正常使用；（3）结构有沉降、位移或变形，不影响整体稳定；（4）承载力不低于设计值（1）重要部位和构件有大量中度损坏或劣化，或出现功能性损坏，但发展缓慢，尚能维持使用；（2）次要部位和构件有大量严重损坏或劣化，功能明显降低，不利于重要构件的安全或正常使用；（3）结构沉降、位移或变形较大，影响整体稳定；（4）承载力低于设计值（1）重要部位和构件有大量严重损坏或劣化，出现功能性损坏且发展迅速，不能维持使用；（2）次要部位和构件有大量严重损坏或劣化，失去应有功能表 2港口设施技术状态等级评定标准港口科技 中国港口协会科学技术奖优秀成果6测计划和报告，及时发现和解决港口设施存在的问题，确保港口设施的安全运行。平台具有标准化检测成果模块，可解决第三方定期机构数据资源孤岛问题，实现检测规划制定、报告可视化、数据比对分析等功能，依据指标体系输出港口设施健康体检报告，指导日常维护。随着技术的发展和港口设施的变化，港口设施检测标准也需要不断更新和完善。需要定期评估标准的实施效果和存在的问题，并根据实际情况进行调整和修改，保证标准的适用性和可行性。2.5“智感”物联感知设施健康监测港口在线监测是指通过数字化技术和传感器设备，对港口重要设施运行状态进行实时监测和数据采集，从而提供全面、准确的设施健康状况信息，帮助港口管理部门和企业实现设施智能化、精细化管理，预防设施故障和事故的发生，提高港口设施的可靠性和安全性。在线监测可以涵盖各种设施类型，如码头、船舶、起重设备、油罐等。同时，监测数据可以实现多层级共享，为港口运营决策提供科学、精准的支持。基于辽港集团物联网平台能力，采用健康指标算法高效准确地分析设施状态，实现对病害情况的健康监测，保障设施安全。该功能已成功应用在边坡隧道、高桩码头、大型原油储罐等重要港口设施。2.6“智管”智能决策辅助管理提升港口设施维护工作的专业性较强，涉及设施状况的鉴定、维修维护时间和方案的制定，这些都会影响港口设施的使用成本和经济效益。维护管理是贯穿整个港口设施生命周期的重要工作，在设计和建造过程中需要有前瞻性地考虑设施未来的使用、维护和维修，这样可以降低更新改造成本，充分发挥港口设施的使用潜力。辽港集团旗下各主要港区的港口设施投资巨大且使用年限长，部分码头设施历经百年仍在使用。由于长期受到复杂多变的自然条件和港口生产使用条件的影响，港口设施的损伤和隐患具有很大的隐蔽性、可变性和复杂性，且很多港口设施超期服役或“带病”工作。辽港集团主要港区及主要业务示意图见图 3。图 1巡检作业管理流程图 2移动巡检 App 界面截图巡检计划巡检任务制定移动巡检辅助填写故障巡检报告输出三类及以下预警设施维养快速决策决策设施维护需求和维护后技术状况提升值业务信息反馈设施状态报告设施维修后状态更新复杂维护统筹决策检测评估指引、状况分析、专家维护建议数据信息 开始日期：作业状态：作业类型：设备类型：分类属性：基础设施：区域：设施列表：2022-09-09未开始巡检设施护舷请选择请选择设施列表搜索设施名D14-192#-211#D10-124#-130#D18-283#-302#D04-15#-28#桩-D05-29#-43#桩-设施编码DCT-AREA1-HX-11DCT-AREA1-HXDCT-AREA1-HX-14DCT-AREA1-HX-2DCT-AREA1-HX-3港口科技 中国港口协会科学技术奖优秀成果7港口设施健康保障平台为辽港集团提供新思路和新途径，可提高港口设施的维护管理水平，延长港口设施的使用寿命，并实现港口生产的可持续发展。管控业务流程见图 4。图 3辽港集团主要港区及主要业务示意图大连港始建于 1899 年营口港始建于 1861 年丹东港始建于 1907 年绥中港始建于 2015 年港口分布2019 年成立业务涵盖客运集装箱散杂货汽车码头油品码头盘锦港始建于 1995 年图 4管控业务流程企业决策层（辽港集团）投资效益、安全决策业务管理层（集团下属公司）流程管控技术操作层（公司技术工程部）进度效率降低设施维护成本健康评估健康报告管理考核体检指标健康评价体系立项批复检测、巡检计划项目立项设施定期检测健康监测整改批复报告可视化竣工验收决策驱动执行业务联动验证设施巡检移动端巡检状态评估巡检无人船维养施工巡检机器人验收申请巡检无人机提高设施维护效率提升维护精准度延长设施使用寿命3实践成果3.1提升港口设施安全管理水平自平台上线以来，已经发现并完成 58 项严重安全隐患设施的维修改造，预警 1 处边坡倒塌事故和 3 个油罐高风险不均匀沉降情况。通过建设港口设施健康保障平台，在一定程度上提升辽港集团港口设施维护安全管理水平。3.2降低设施维护成本和运营风险据辽港集团定期检测工作数据统计，一处港口设施的结构检测工作从项目立项到检测报告的生成平均耗时 23 个月，尤其是码头前沿作业，港口科技 中国港口协会科学技术奖优秀成果8图 5调试阶段 140 车发放质量误差率统计误差率/%1612840-4-8-12-16-20车辆序号0204060801001201404结语智慧汽车疏运系统实现散粮汽车疏运全流程信息化，实现自动装车以及实时动态计量，使汽车疏运效率显著提升。据统计，单车次平均作业时长降低 50%。参考文献1 李闯.某散粮码头工程装卸工艺设计研究与探讨J.港工技术,2021,58(1):20-21.2 胡旭辉,周菁华,赵娜.我国散粮进口物流模式研 究 J.福 建 论 坛(社 科 教 育 版),2009(4):134-135.3 任守华,邓小易,原富林,等.散粮发放计量抑尘系统研发与应用J.现代食品,2023,29(2):33-35.4 叶坚,袁育芬,魏克娴.浅圆仓、立筒仓散粮接发系统分类及产能模数选择J.现代食品,2018(20):177-180.5 刘汉东,刘庆辉.广州港南沙港区粮食码头工艺系统设计介绍J.水运工程,2009(7):78-83.因需要港口运营单位安全、技术和业务部门的层层审批，对现场生产作业的安排影响时间较长，且传统的水下探摸方式具有一定的危险性，也造成港口运营单位安全审批困难的不利局面。除了对生产安全和效率造成影响外，辽港集团每年在码头检测工作中也投入大量的资金。据预测，辽港集团“十四五”期港口设施定期检测每年投入超 400万元，且日常巡检工作也占用一定专业技术人员成本。通过使用港口设施健康保障平台辅助码头检测管理工作，采用自动化巡检装备替代传统的人工巡检，将有效解决专业技术人员不足、人工成本增加以及巡检人员安全隐患等问题，大幅降低港口设施巡检、检测成本，经济效益十分显著。3.3提升港口的数字化运维能力港口设施健康保障平台可减少因开展常规检测工作对港口生产作业造成的停工和安全隐患，可大幅提高港口运营能力，符合建设节约型社会的总体要求。平台有效提升日常巡检质量和效率，减少港口安全隐患和因港口设施故障对港口运营产生的不利影响，能及时发现问题、及时维修从而延长港口设施使用寿命，提高港口安全性，综合提升港口运营能力。4结语港口设施健康保障平台的建设是辽港集团数字化转型和智慧港口建设的重要举措。通过数字化技术的融合，实现对港口设施健康状况的全面掌控和快速反应，提高设施的安全性、可靠性和可用性，降低设施维护成本和运营风险，保障港口生产安全，延长设施寿命，这对于港口运营和国家经济发展都具有重要的意义。参考文献1 赵立鹏,张建国,陈浩宇,等.对港口设施维护与管理对策的思考J.港口技术,2014(51):28-29.（上接第 3 页）港口科技 中国港口协会科学技术奖优秀成果9