項(xiàng)目背景

上海某港口碼頭部署了15臺(tái)無人駕駛集裝箱卡車，負(fù)責(zé)把集裝箱從堆場(chǎng)運(yùn)到岸橋裝船。港口作業(yè)24小時(shí)不停，而且要求精確對(duì)位，集裝箱幾十噸重，位置偏差不能超過10厘米。港口技術(shù)團(tuán)隊(duì)選用SV900車載網(wǎng)關(guān)作為整套系統(tǒng)的通信中樞。

復(fù)雜的設(shè)備互聯(lián)

港口集卡比普通貨車復(fù)雜得多。車頂裝了4個(gè)激光雷達(dá)用來掃描周圍環(huán)境，車身四周有8個(gè)攝像頭做360度監(jiān)控，還有毫米波雷達(dá)探測(cè)盲區(qū)。這些傳感器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量驚人，一臺(tái)車每秒產(chǎn)生的數(shù)據(jù)接近1GB。

SV900的5個(gè)M12以太網(wǎng)口剛好夠用。第一個(gè)口連接車載主控電腦，第二到第五個(gè)口分別連接4個(gè)傳感器組，每組匯集2個(gè)攝像頭和1個(gè)雷達(dá)的數(shù)據(jù)。這種分組連接的好處是，萬一某個(gè)傳感器出問題，不會(huì)影響其他組正常工作。

M12-X型接口連接的是集卡的底盤系統(tǒng)。港口用的集卡都是改裝的，原車系統(tǒng)用CAN總線控制，SV900通過這個(gè)接口直接讀取車速、油量、輪胎壓力這些信息。同時(shí)也通過CAN總線向底盤發(fā)送加速、剎車、轉(zhuǎn)向指令。一個(gè)接口解決了串口和CAN的需求，布線簡(jiǎn)單多了。

雙網(wǎng)絡(luò)保障不間斷運(yùn)營(yíng)

港口最怕的就是作業(yè)中斷。一臺(tái)集卡停工，可能導(dǎo)致整個(gè)作業(yè)流程卡住，一艘貨輪延誤一小時(shí)損失幾十萬。所以網(wǎng)絡(luò)必須絕對(duì)穩(wěn)定。

每臺(tái)SV900裝了兩張5G卡，移動(dòng)和電信各一張。港口碼頭是沿海區(qū)域，網(wǎng)絡(luò)信號(hào)受天氣影響比較大。霧天或者大風(fēng)時(shí)信號(hào)會(huì)衰減，單張卡可能不夠穩(wěn)定。雙5G配置就是為了這種情況準(zhǔn)備的，一張卡信號(hào)弱了立刻切換到另一張。

更關(guān)鍵的是多網(wǎng)聚合功能。港口調(diào)度要求每臺(tái)車回傳8路高清視頻，用于遠(yuǎn)程監(jiān)控和安全記錄。8路1080p視頻壓縮后大約需要40Mbps上行帶寬，單張5G卡在負(fù)載高峰時(shí)可能不夠。開啟多網(wǎng)聚合后，兩張卡的帶寬疊加起來，上傳速度穩(wěn)定在70Mbps以上，視頻從不卡頓。

運(yùn)行10個(gè)月來，15臺(tái)集卡總共觸發(fā)了300多次網(wǎng)絡(luò)切換，但從來沒有一次因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)問題停工。調(diào)度中心的監(jiān)控大屏上，15臺(tái)車的視頻流全天候清晰流暢。

NTRIP厘米級(jí)對(duì)位

港口作業(yè)對(duì)定位精度要求極高。集卡要把集裝箱準(zhǔn)確送到岸橋吊具下方，位置偏差超過10厘米，吊具就對(duì)不準(zhǔn)集裝箱的吊孔。以前靠人工駕駛，經(jīng)驗(yàn)豐富的老司機(jī)也要反復(fù)調(diào)整好幾次。

SV900支持的NTRIP差分定位解決了這個(gè)難題。港口在碼頭區(qū)域建了5個(gè)差分基站，覆蓋所有作業(yè)區(qū)域。每臺(tái)集卡的SV900實(shí)時(shí)接收基站發(fā)來的差分?jǐn)?shù)據(jù)，把GPS定位精度從米級(jí)提升到厘米級(jí)。

實(shí)際測(cè)試中，集卡停靠到指定位置，橫向誤差不超過3厘米，縱向誤差不超過5厘米。這個(gè)精度讓岸橋操作員特別滿意，吊具一次就能對(duì)準(zhǔn)，裝卸效率比人工駕駛時(shí)還高。

更厲害的是動(dòng)態(tài)對(duì)位功能。集卡在移動(dòng)過程中，SV900實(shí)時(shí)上報(bào)精確位置給調(diào)度系統(tǒng)。調(diào)度系統(tǒng)提前計(jì)算好停車點(diǎn)，集卡到達(dá)時(shí)一次停準(zhǔn)，不用挪車調(diào)整。這在以前是不可想象的，現(xiàn)在15臺(tái)無人集卡的作業(yè)效率比20臺(tái)人工駕駛的還高。

海邊環(huán)境的考驗(yàn)

港口的環(huán)境比想象中惡劣。海邊空氣潮濕含鹽分高，設(shè)備容易腐蝕。夏天陽光暴曬，駕駛室內(nèi)溫度能到60度。臺(tái)風(fēng)天還有暴雨和強(qiáng)風(fēng)。普通的消費(fèi)級(jí)設(shè)備在這種環(huán)境下?lián)尾贿^半年。

SV900是按工業(yè)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的。M12航空接頭的防護(hù)等級(jí)達(dá)到IP67，意味著短時(shí)間泡在水里都沒事。去年臺(tái)風(fēng)天有臺(tái)集卡涉水作業(yè)，水深沒過了輪胎，但網(wǎng)關(guān)工作完全正常。螺紋鎖緊的M12接頭，在劇烈震動(dòng)和潮濕環(huán)境下從不松動(dòng)。

設(shè)備外殼用的是防腐蝕材料，在海邊用了10個(gè)月，外觀還跟新的一樣。港口維護(hù)人員說，以前用過一些設(shè)備，半年就銹蝕了，這次選SV900就是看中它的工業(yè)級(jí)品質(zhì)。

無風(fēng)扇設(shè)計(jì)也很重要。港口灰塵大，如果設(shè)備有風(fēng)扇，灰塵很容易吸進(jìn)去堵塞散熱片。SV900靠金屬外殼被動(dòng)散熱，完全密封，灰塵進(jìn)不去。雖然雙核A53處理器性能不算最強(qiáng)，但處理港口作業(yè)的數(shù)據(jù)量完全夠用，而且功耗低發(fā)熱小，穩(wěn)定性特別好。

全天候運(yùn)營(yíng)監(jiān)控

港口碼頭是24小時(shí)作業(yè)，調(diào)度中心也是三班倒。調(diào)度大廳的大屏幕上實(shí)時(shí)顯示15臺(tái)集卡的位置、狀態(tài)、任務(wù)進(jìn)度。每臺(tái)車裝了多少集裝箱、跑了多少趟、電量還剩多少，一目了然。

SV900回傳的數(shù)據(jù)不只是位置和視頻，還有大量的運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)。每個(gè)傳感器的工作狀態(tài)、網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量、設(shè)備溫度、存儲(chǔ)空間使用率，全都實(shí)時(shí)上傳。調(diào)度系統(tǒng)根據(jù)這些數(shù)據(jù)做智能調(diào)度，哪臺(tái)車快沒電了就讓它先去充電，哪臺(tái)車傳感器有異常就暫停它的任務(wù)派技術(shù)人員檢查。

日志存儲(chǔ)功能在港口環(huán)境下特別有用。上個(gè)月有臺(tái)車的激光雷達(dá)突然報(bào)警，技術(shù)人員調(diào)出SV900本地存儲(chǔ)的日志，發(fā)現(xiàn)是雷達(dá)鏡頭上粘了海鳥糞便，清理后就恢復(fù)正常了。如果沒有詳細(xì)日志，可能要花幾個(gè)小時(shí)排查各種原因。

網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)功能也救過急。有次一臺(tái)車進(jìn)入船舶卸貨區(qū)，那里有很多金屬集裝箱，5G信號(hào)突然衰減。SV900檢測(cè)到信號(hào)質(zhì)量下降，立刻切換到備用卡并提高了發(fā)射功率，避免了失聯(lián)。調(diào)度中心同時(shí)收到預(yù)警，派技術(shù)人員去那個(gè)區(qū)域檢查信號(hào)覆蓋，后來增加了一個(gè)微基站解決了問題。

預(yù)防性維護(hù)

港口運(yùn)營(yíng)方最看重的是設(shè)備可靠性。一臺(tái)車壞了不只是修車的成本，停工造成的損失更大。SV900的數(shù)據(jù)記錄功能讓預(yù)防性維護(hù)成為可能。

每臺(tái)車的運(yùn)行數(shù)據(jù)都存在網(wǎng)關(guān)的FLASH存儲(chǔ)里。技術(shù)團(tuán)隊(duì)定期分析這些數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)某臺(tái)車的網(wǎng)絡(luò)切換次數(shù)明顯增多，說明某張SIM卡可能有問題，提前更換避免故障。發(fā)現(xiàn)某臺(tái)車的CAN總線偶爾有通信錯(cuò)誤，排查后發(fā)現(xiàn)是接頭有松動(dòng)趨勢(shì)，擰緊后恢復(fù)正常。

這種基于數(shù)據(jù)的維護(hù)方式，比以前"壞了再修"科學(xué)多了。港口技術(shù)主管老陳說："自從用了SV900，我們的故障率下降了60%。很多問題都是在真正出故障前就發(fā)現(xiàn)并解決了。"

擴(kuò)展性考慮

港口還在持續(xù)發(fā)展，未來可能增加更多功能。SV900的5個(gè)以太網(wǎng)口現(xiàn)在用了4個(gè)，還留了1個(gè)備用。港口計(jì)劃在集卡上增加貨物識(shí)別系統(tǒng)，通過RFID讀取集裝箱信息，到時(shí)候直接接在備用網(wǎng)口上就行。

雙核A53處理器雖然不是最新的，但優(yōu)勢(shì)是生態(tài)成熟，軟件兼容性好。港口技術(shù)團(tuán)隊(duì)自己開發(fā)了一些監(jiān)控軟件，在SV900上運(yùn)行很穩(wěn)定。如果以后有新需求，可以繼續(xù)開發(fā)新功能，不用擔(dān)心硬件跟不上。

現(xiàn)在港口準(zhǔn)備在二期擴(kuò)建時(shí)再采購20臺(tái)無人集卡，全部配置SV900網(wǎng)關(guān)。這個(gè)項(xiàng)目也給其他港口做了示范，已經(jīng)有青島港和寧波港的技術(shù)團(tuán)隊(duì)來考察過，準(zhǔn)備復(fù)制這套方案。

港口無人化是大趨勢(shì)，可靠的車載網(wǎng)關(guān)是整套系統(tǒng)的基礎(chǔ)。SV900用實(shí)際表現(xiàn)證明，工業(yè)級(jí)設(shè)計(jì)在港口這種高強(qiáng)度、高可靠性要求的場(chǎng)景下，是經(jīng)得起考驗(yàn)的。