罗泾自动化码头项目

　　上海港罗泾港区集装箱码头改造一期工程是将原罗泾散货港区改造成集装箱码头的重大工程，预计年通过能力达到260万TEU，该工程将为上港集团长江战略及长三角战略的发展提供重要支撑。

　　哪吒科技承接了该项目的软硬件建设，采取岸桥远控和堆场横向布置、自动化轨道吊等先进模式，选用自主可控的F5G技术和适合罗泾一期的智能化水平运输系统(含AIV)，优化交通流向和堆场布局设计，广泛应用各项自动化工艺及设备，推动着集装箱装卸作业提质增效，实现以国内大循环为主体、国内国际双循环相互促进。

　　主要工作与成果：

　　一、数据库无关性改造最佳实践方案：

　　1)总体原则：数据库只作为数据存储工具，尽量减少使用数据库其他功能(包括视图、存储过程、函数、触发器等)，提高系统对各家数据库厂商的兼容性;使用视图、存储过程、函数、触发器等非必要不使用。

　　2)SQL标准化：基于Oracle数据库开发，使用了大量的Oracle的数据库特性的SQL语句，旧模块改造和新模块开发过程中将全部采用符合ANSI SQL标准的SQL语句，禁止使用数据库厂商私有特性的SQL语句。

　　3)避免多表连接：数据层查询数据或者视图中避免多表连接查询，改为单表多次查询后合并数据，提高数据库兼容性和数据库性能。

　　4)用程序代码改造存储过程/函数/触发器：不能采用数据库的存储过程、函数、触发器实现业务功能，是我们新系统开发的一个原则，旧系统中已经存在的存储过程、函数、触发器实现的逻辑改用程序代码实。

　　5)数据库悲观锁改为乐观锁：为了保证数据的一致性，iTOS中数据库操作采用了FOR UPDATE NOWAIT悲观锁机制，但这种机制只适用于Oracle数据库。我们在开发中采用基于版本戳的乐观锁替换悲观锁。

　　6)增加DAL层隔离数据库有关性：某些无法避免的、与数据库有关的功能，我们开发中在服务层和数据层增加DAL层，不同的数据库采用不同的数据层实现，服务层用统一的方法调用数据接口。

　　7)使用主键生成器生成数据库主键：采用基于Snowflake算法实现分布式高效生成有序序列号的方式，替代基于与数据库相关的sequence主键生成方式。目前新开发功能模块和与外部系统无关的表主键都采用Java代码生成的方式。

　　8)用公共函数增加数据库兼容性：某些公共功能在不同的数据库中有不同的实现，为了增加数据库兼容性，保持数据层数据库SQL语句的一致，在数据库中适度创建一定数量的公共函数。公共函数功能需要在不同数据库中创建，并且与数据库特性密切相关，故应严格控制公共函数的数量。

　　二、HTMS交通控制&路径规划

　　项目先进性：

　　一、数据库全面自主可控：

　　进行数据库自主可控改造，减少对国外技术的依赖，提高信息安全保障能力;

　　数据库是信息化建设的核心技术之一，其安全性直接关系到国家的信息安全。如果不能实现数据库国产化，就意味着我们的信息安全保障能力会受到限制;没有数据库服务，我们将随时面临着数据库泄密、数据泄露的风险，国家数据安全面临着巨大风险;NEO-TOS在TOS库，三大机调度库全面实现自主可控，不依赖任何特定数据库，数据安全有保障。

　　二、轻量化架构设计：Neo-TOS架构上采用轻量化的设计，使用微服务部署，将复杂业务抽离，加入智能算法，逐步简化越来越复杂的业务操作流程，提升码头整体的运行效率;

　　同时在身份鉴别、访问控制、安全审计、通信完整性、通信保密性、容错性以及资源控制上做出全面改造。

　　三、设计上引入领域模型设计思想

　　Neo-TOS设计上引入领域模型思想，将系统分为Neo-TOS核心模块、智能模块、调度算法辅以费收系统、受理系统以及其他外围系统等;核心模块是码头作业系统的底层支撑模块，主要包括计划管理、堆场策划、船舶策划、作业控制、以及码头生产基础信息等，对外接入上适配多种协议、统一数据格式以保证其开放性，业务规则上灵活可配置以保证其适应性，逻辑处理上具有较强的容错性以保证其严密性;Neo-TOS框架支持每个系统模块可独立部署，全面降低彼此之间的耦合度。

　　四、对外调度服务统一标准化

　　Neo-TOS调度算法包括HTMS水平运输调度、ASC轨道吊调度、STS桥吊调度，采用标准的API接口对接各种不同的电控厂商，通过调度算法，形成任务统一分配、统一调度、统一管理，不同电控厂商统一平台运行。

　　五、自主可控硬件替代

　　搭建自主可控的ICT硬件基础设施平台：数据库主机使用华为ARM架构，搭配鲲鹏920(64核)芯片，与华为存储组成主备+容灾的主机环境。

　　中间件应用使用中科C86架构，搭配海光7390(32核)芯片，组成超融合集群的应用环境，使用深信服超融合软件管理。

　　网络系统使用华为的网络交换机系统，将数据中心、码头办公和生产控制网进行分区隔离。

　　六、F5G全光网通讯底座

　　构建码头F5G全光网络底座

　　构建F5G全光网络底座作为智慧港口数据信息的传输大动脉。

　　结合自动化码头实际应用，研究构建基于F5G技术的统一网络承载平台。

　　实现链路故障50ms自愈。充分发挥F5G在带宽、联接数、时延和安全性等方面的优势，提高资源配置的应用效率。

　　七、5G+北斗技术

　　“5G+北斗”技术支撑码头智能水平运输系统

　　综合运用北斗、5G、人工智能、高精地图等技术，实现L4级无人自动驾驶、厘米级高精度定位等功能。

　　利用北斗系统的定位、导航、授时和短报文通信等能力，通过差分使智能水平运输车辆定位精度达到厘米级水平。

　　应用“5G+北斗”技术，并结合自主可控芯片、边缘计算、智能平台、应用等无人驾驶技术关键要素形成闭环，助力智能水平运输解决方案落地。