港口物流与集装箱智能化运输科普实验基地

一、基地简要情况介绍

1956年8月,在中央“向科学进军”的号召下,交通运输部水运科学研究所(以下简称“水运所”)应运而生,从此,新中国在水运科技领域有了自己的“国家队”。水运所是我国成立最早、规模最大的水路交通运输科研机构,也是我国唯一涵盖水路交通运输各个领域的综合性科研事业单位。在不同历史时期,水运所高质量完成了一系列国家级和省部级重大科研课题,取得了系列重要科研成果,创造了中国水运科技史的多项第一,如规划我国第一条国际集装箱运输航线,研发国内第一只国际标准集装箱,设计国内第一台岸边集装箱装卸桥,开发第一套集装箱码头管理信息系统等,有力地支撑了我国水运事业蓬勃发展。

港口物流与集装箱运输智能化科普实验基地是水运所着力打造的、面向公众开放的、具有实验和科普两个功能的综合实验场。实验基地位于北京南部大兴区安定镇,距京台高速庞安路出口400米,向南距北京大兴新机场18公里,是一个占地15万平方米的大型综合实验和科普基地。科普实验基地依托水运所多年来在港口物流与集装箱运输等特色专业领域的重大科技成果,形成了以港口物流运输仿真模拟、港口自动装卸、港口机械模拟驾驶、船舶模拟驾驶、智慧堆场、智能仓储、智能闸口、智能集装箱等多个围绕港口和集装箱运输智能化为主题的特色科普内容,在能够为公众提供港口物流和集装箱运输智能化等方面最为前沿的先进技术和相关专业知识的同时,公众还可以实际操作这些设施设备,给大家带来真实的操作体验,加深了解、开阔知识。通过港口物流和集装箱运输智能化的各个先进场景和实体的展示和体验,突出行业院所在国家交通强国战略中的重要作用,并向社会广泛传播港口物流与集装箱运输知识,为我国行业和公共教育体系服务。
本基地的创建经历了20多年的科研成果积累过程。自1999年起,建成港口无线通信试验系统;2000年,建设港口智能信息管理系统和堆场智能调度系统;2003年,建设港口集装箱智能运输系统;2009年,建设智能闸口、自动装卸等港口系统;2012年,建设港口船舶模拟驾驶等系统;2013年,建设智能集装箱运输全球监控展示系统;2014年,该实验基地被交通运输部认定为集装箱运输智能化行业重点实验室;2015年,建设港口物流模拟仿真系统;自2015年起,水运所决定以前期实验室建设为基础,在大兴综合实验基地开始建设科普基地,使其具有实验和科普两项功能;2017年8月,全国集装箱标准化技术委员会授权科普基地为“全国集装箱标准化技术委员会标准化实践基地”。2019年10月,全球智能集装箱产业联盟授权科普基地为“全球智能集装箱产业联盟科普教育基地”。2020年,科普基地设立了水运行业北斗应用卫星技术、物流园区与多式联运模拟仿真技术两个分中心,最终形成了1基地+2分中心的发展格局。

科普基地建设得到了全球智能集装箱产业联盟、深圳市智能集装箱技术协会、天基物联网产业联盟、中国标准化协会等行业组织的高度支持,现已呈现出规模效应,具备了完整的港口物流装备与控制工程技术、集装箱运输智能技术、港航安全保障技术、水运应用北斗技术、物流园区与多式联运模拟仿真技术等港口物流与集装箱运输智能化领域科学普及教育与交流培训能力。5年来,结合水运行业特色,科普基地先后组织了几十次科普教育活动,以科技交流、实验演示、互动体验、科普宣传等方式,紧密融合交通科技周、世界标准日、中国航海日等重大活动,常年接待行业主管机关及物流运输相关单位开展新技术及新产品的展示与宣传。

面对智能化、信息化的时代特征,本科普基地将进一步优化运营策略和发展对策,将水运所内更多的科普资源进行打包整合,扩展本科普基地的科普内容,同时全面推进智能化、数字化、全媒体化的多功能展示大厅建设,新建集装箱博物馆等创新项目,不断拓展服务功能,为促进公众科普教育的发展努力奋斗。

综上所示,基地满足如下申报条件:

(一)具有突出的航海科普特色,拥有以智能集装箱、港口物流、船舶驾驶相关的各类航海科普展教资源。拥有室内面积2000平方米,室外面积3000平方米的科普场所,可用于航海科学技术教育、传播与普及。

(二)科普基地全年面向公众开放,年接待能力3000人次以上,符合相关各项公共场馆、设施或场所的安全、卫生、消防标准。

(三)有健全的管理制度,科普工作已纳入本单位年度工作计划及目标;设有负责科普工作的职能部门,并配备有31人的专(兼)职人员开展相关的科普活动。

(四)基地拥有能够保障开展经常性航海科普活动所需的经费指出。

(五)通过访问我院网站、公众号等方式能够了解我院科普教育的情况,对外宣传渠道畅通。

二、基地科普特色、优势和资源

港口物流与集装箱运输智能化科普实验基地的科普展示体系紧密围绕水运所的特色学科专业,涵盖多式联运、智慧港口、港口智能机械、船舶运输、卫星全球通信、智能仓储、智能集装箱等专业领域,具有实验性、系统性、专业性和科普性的特点,科普形式分为线下实体参观、体验和线上讲座、论坛、云播放的方式开展,为水运航海类科普工作提供了前沿科技的视野和体验的平台。

基地的特色和优势资源包括有:各类港口物流装备、集装箱智能化运输系统、智能无人作业仓储区、航海模拟体验驾驶区、航海保障无人机系统、多式联运模拟仿真系统、北斗通信实验系统等。

港口物流装备

真实再现了港口堆场,可以看到港区内基于5G的堆场场桥远程遥控作业以及集装箱是如何被港口机械进行装卸作业,可现场操作集装箱港口大型装卸设备自动化模拟器,体验吊装集装箱的感觉;同时能够看到具有自主行走的无人AGV小车,以及在堆场内进行实时测试的无人集卡。

集装箱智能化运输

真实再现了集装箱以集卡运输通过智能闸口,被堆场机械装卸到堆场,通过堆场的AGV运输到模拟岸边,通过远程遥控场桥将集装箱装载到无人集卡进行运输的全智能化作业过程。同时堆场内有智能干货集装箱、智能冷藏集装箱、智能罐箱等多种集装箱类型及运输机械可供参观,通过系统大屏能够看到智能集装箱的实时状态,如温湿度、震动、开关箱情况、位置等。在智能集装箱展示大厅,还可以看到多种集装箱智能化装备和不同的实验测试仪器。

智能无人仓储区

展示了货物在物流环节中如何通过无人化的设计,进行货物自动入库和出库,智能叉车能够将货物托盘精确地移动到传送带,并且完成货物机械手臂的抓取和称重作业等。

航海模拟体验驾驶区

能够真实的体验到在大海中驾驶船舶的感觉,同时模拟驾驶器能够展示船舶的驾驶仪表等,通过亲自体验能够了解如何驾驶船舶在大海中行驶,掌握航海知识。

航海保障无人机系统

能够见到用于航海保障的无人机系统,该无人机可以更换摄像机,进行航海保障服务,可将航拍的航道画面、船舶画面实时地回传到指挥中心。

多式联运模拟仿真系统

该模拟仿真系统能够对各种物流运输、多式联运等业务系统进行模拟仿真实验,通过模拟仿真系统,在大屏上可以实时模拟出真实的多式联运场景,让公众能够了解到通过模拟仿真技术能够将现实中无法开展的测试实验,通过计算机就能够实现预测和处理。

北斗通信实验系统

北斗通信实验系统具备了北斗通信导航各类终端检测、北斗及其增强系统的水运行业应用性能监测服务、行业用户监测信息与位置服务的能力,在支撑国家科研,推动北斗领域高质量全球应用的同时,也承担了较多的科普活动,能够为公众讲解北斗通信的基本原理以及在水路通信领域的应用实践。

线上讲座和举办学术论坛

在线上重点是邀请行业内的专家学者,进行科普授课,同时将线下的实验系统搬上云端进行展示,让更多的公众能够了解港口物流与集装箱运输智能化科普实验基地,获取更多的行业知识,基地每年组织不少于20多场不同的讲座和学术论坛,使得线上线下形成了良好的互补,成效显著。

三、以往开展各类科普活动

科普基地会不定期开展一系列的宣传展览活动,增强公众对行业的认知,以“弘扬丝路精神 传承航海文化”宣传展览活动为例,该宣传展览活动增强了公众以及水运所科研人员的航海、海洋和海权意识,促进了公众尤其是青少年的爱国主义教育,积累航海知识,科普基地积极开展的“弘扬丝路精神 传承航海文化”宣传展览活动吸引了院内外众多科研人员和公众预约到访参观,对普及航海知识、增强爱国主义教育起到了很好的宣传效果。

1、开展科普在线“云端”直播活动

科普基地利用现场直播的方式,带领参加人员走近水运所大兴实验基地,该基地也是我们科普基地的重要载体。该实验基地是水运所科研成果最为集中的地方,相关的科研成果都云集与此,这些优秀的科研成果主要有:智能闸口感知系统、无人叉车自动装卸货系统、无人立体仓库系统、多种智能集装箱系统(含罐箱、冷藏集装箱和普通货物智能集装箱)、交换箱体自动装卸系统、大型吊机远程操控系统、水上无人机运输系统、集装箱港口大型装卸设备自动化模拟系统、航海模拟体验驾驶系统等先进的科技成果。

科普基地通过“云端探秘-带您走入大兴实验基地”的直播形式,让线上更多人参与其中,由科普基地的人员在线讲解每个系统功能和操作方法,在线体验这些先进技术在促进现代物流高效、安全运输上的作用和价值,让公众能够更方便的走进科学、了解行业。

智能闸口系统能够让公众体验到集装箱快速通过的效率,无人叉车和无人仓储系统能够极大地节约人力成本,体验到现代物流的作业和装卸效率。多种智能集装箱系统能够让公众在线了解不同集装箱的外观、功能等,明白集装箱在现代物流中起到的重要作用,通过对集装箱发展史的讲解,公众从中看到的不只是集装箱的发展进程,更是看到了世界物流变革的历史进程;智能集装箱使得所有货物运输透明可视化,你可以随时知道你的货物在哪里,处于什么状态;大型远程吊机系统是通过5G技术远程遥控场外展示区的龙门吊进行集装箱的抓取操作实验,让公众直观地感受到5G变革对工业的影响,人们只需要坐在办公室就可以实现对集装箱的装卸作业;水上无人机系统能够让大家近距离的观看到水上无人机是什么样,通过水上无人机系统能够对船舶、航道等水上运输单元进行在线跟踪拍摄和应急处理;同时,科普基地还能为公众和专业人士提供培训等服务,如集装箱港口大型装卸设备自动化模拟系统就能够让公众模拟熟悉大型机械的基本操作指令、方法和注意事项等,航海模拟体验驾驶系统能够给公众带来在船上航行时的航海体验,也能为专业人员提供专项技能培训。

通过对基地先进成果的科普展示,能够极大地激发青少年的科研热情,同时也为科研人员提供了能够展示科研实验工作与成果的机会。

开展的诸如此类直播活动一经播出,收到了各方的一致好评,也是为水运所科研人员提供了展示的平台,督促我们保持科研的优秀学风,研制出更为先进的科技产品,更好地服务我国物流运输高质量发展。

2、积极参加交通运输科技活动周

基地每年积极参加交通运输科技周活动,承办航海科普有关活动。以“航海科普第一课”为例,副院长、院工会主席刘占山出席活动并代表院党委寄语参加活动的孩子们。中国海事服务中心高级船长为孩子们开讲了“航海科普第一课”,带领孩子们体验了登船巡航,参观了中国海员史展览,并开展了水手工艺之打绳结实操,最后让孩子们绘画了自己的航海梦。活动旨在倡导孩子们积极向上的人生态度,弘扬科学精神,推崇实践和创新。同时,也是深化青少年对航海科技成果的认知,激发航海科学兴趣爱好,培养航海科技人才的一项重要工作,深受部直属在京各单位干部职工和孩子们的喜爱。

3、开展一系列的科普讲座活动

科普基地会定期开展一系列的科普讲座活动,活动内容符合科研人员的需求,同时也满足了公众的知识需要。

以坐船走出去的讲座活动为例,该讲座活动采用线上及线下方式进行,带领参加人员观看北斗水运应用技术研究实验室,该实验室也是科普基地的重要组成部分,它具备北斗通信导航类终端检测、北斗及其增强系统行业应用性能监测、船舶用户监测信息与位置服务能力,可为国际海事领域标准制定、履行验证提供支持。

讲座围绕在北斗海事国际标准化中的工作,结合实验室运行情况为大家展示了计算机模拟仿真与真实场景模拟仿真的能力、微波暗室、全球导航卫星系统记录信号回放等,演示了实现远程控制、闭环测试、干扰测试、接收机自动测试等应用。在活动现场,还组织了小朋友进行实验室的现场参观活动,为北斗信息化的普及作出贡献,中学生和小学生们参观后,都表现出极大的兴趣,为我国拥有北斗导航而感到骄傲和自豪,同时表达了将来也想投入到科学研究领域的远大理想。

还有一些讲座,主要是将国家政策等技术性比较强的问题,主要对象多面向行业内的科研人员,比如在“关于建设交通强国的思考”讲座上,着重针对交通强国的内涵特征、建设交通强国的背景形势与总体要求、如何推进交通强国建设的思考、如何服务好交通强国建设等方面进行了介绍,并结合水运所相关工作与参与科研人员进行交流及讨论。在“智库嵌入市场的途径”的讲座中,深度分享了智库专家链接和嵌入市场的途径,通过交流智库的功能及智库专家的操守,并结合水运所工作与参与科研人员开展交流,诸如此类讲座很多,以后将更多向公众开发,更多人参与讨论,下面图片是开展讲座的一些活动现场。

4、科技实验室对公众开放活动

港口物流与集装箱运输智能化科普实验基地内有多个行业重点实验室,以多式联运与物流枢纽模拟仿真为例,一直积极对外开放,欢迎大家进行实验室参观,预约成功后,有专人开展知识普及和讲解等工作,向公众展示了前沿科技成果,普及交通模拟仿真技术及分享模拟仿真在多式联运及物流枢纽领域的应用和示范案例。该实验室是交通运输部属单位中唯一的综合性交通运输模拟仿真实验室,实验室从系统角度出发,应用了计算机图形学、预测控制、人工智能及通讯网络等先进技术,可实现对复杂情况下多式联运及物流枢纽系统的运作情况及方案进行模拟、仿真、分析、评估和优化。该实验室拥有专业仿真软件、行业基础模块、行业集成模块、专业模型和多式联运案例五级多式联运仿真架构,可以为不同层级仿真水平的交通行业从业者,提供快速建模平台,提供可快速建模的实验环境。通过专业讲解员的介绍,参观者就会对数字模拟、三维仿真技术有了一定的了解,尤其对港口三维仿真和港口运营流程数字模拟、物流枢纽及多式联运的组织形式及三维展现形式等有更为深刻的理解,加强对我国多种运输方式相互促进和谐发展的影响因素和发展机理的认识。该实验室的对外开放活动让更多人了解到水运模拟仿真的技术创新和交通运输行业发展新成就。该实验室也吸引了众多业内同行、中小学生及社会民众前来参观,尤其是青少年都对这种以模拟形式模仿实现场景感到很震撼,极大地鼓舞了他们学习科学的热情,下图就是实验室对外开放的一些活动现场。

5、科普走进校园活动

港口物流与集装箱运输智能化科普实验基地通过各种形式开展走进校园活动,如受北京市三帆中学邀请,参与北京2022年冬残奥会建设的环境监理项目组走进北京市三帆中学“第十二届科技节”活动。团队以通俗易懂的语言、科学严谨的知识、精湛的实操技术,为孩子们从无人机的结构、驾驶、用途,未来发展和应用,启发、引导孩子们爱科学、学科学、用科学。

采用现场展示及实战操作的方式,百余名师生参加,亲手试飞为孩子打开了新的知识大门,体验了驾驶飞机的乐趣。大家对无人机的驾驶和其广泛的用途都充满了好奇,特别是我院科研工作者为现场欢呼的孩子们航拍视频给孩子们留下了深刻的印象,活动受到全校师生们的热烈欢迎。

6、特色鲜明的线上宣传活动

港口物流与集装箱运输智能化科普实验基地是以水运行业及现代物流运输为主要特色的科普实验基地,为进一步加强科技宣传力度,增强科技宣传效果,水运所各相关部门分别承担了各项具体工作,以保证水运所及外单位的科技人员参加到科普实验基地的建设中来。

为了更好的宣传,基地为此加强了线上的科普教育能力,交通运输水科培训微信公众号,就是科普实验基地为了提供宣传效果和应对疫情影响,而重点打造的在线服务平台,它将所有活动和课程搬到了网上,同时也原创制作了多个科普视频。科普基地利用微信公众号、微信群等平台进行科普活动的宣传,并转发至各科研单位、高等院校、相关企业及水运所相关中心等,受到了各单位和社会机构的积极响应及热情参与。微信平台活动相对线下具有宣传面广、告知面广的特点,由于活动特色鲜明,院领导重视,相关科技人员积极配合,使得线上活动能够持续发展,有助于提高各单位科研人员和大众(尤其是青少年)的认知水平,普及了相关科学技术知识。

我们也清醒地看到广大科技人员和其他公众对于水运行业希望了解更多的需求,因此在今后的工作中,我们会一如既往地加大宣传力度,不断创新活动形式、普及科学知识、弘扬科学精神,不断增强行业科技创新意识,扩大科技活动周的影响力和覆盖面。

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