吳金鵬

（天津港集裝箱碼頭有限公司，天津 300456）

基于定位信息的集裝箱裝卸控制方案

吳金鵬

（天津港集裝箱碼頭有限公司，天津 300456）

國(guó)內(nèi)集裝箱碼頭裝卸作業(yè)已實(shí)現(xiàn)信息化，但由于作業(yè)司機(jī)疲勞操作和主觀能動(dòng)性的原因，集裝箱裝卸出現(xiàn)誤碼、錯(cuò)碼等事故，給碼頭作業(yè)造成嚴(yán)重?fù)p失。通過(guò)引進(jìn)GPS、GIS、自動(dòng)化控制等多種技術(shù)，依照作業(yè)信息數(shù)據(jù)，控制作業(yè)機(jī)械動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)集裝箱的準(zhǔn)確堆碼。

GPS全球定位系統(tǒng)；GIS地理信息系統(tǒng)；TEU標(biāo)準(zhǔn)箱；RTG場(chǎng)地輪胎吊

一﹑引言

近年來(lái)，隨著門對(duì)門運(yùn)輸?shù)谋憷裕b箱運(yùn)輸已成為物流行業(yè)的潮流，國(guó)內(nèi)港口均建起吞吐量超過(guò)百萬(wàn)TEU的大型集裝箱碼頭。這些碼頭通過(guò)引進(jìn)大型裝卸設(shè)備﹑國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的集裝箱作業(yè)管理軟件，實(shí)現(xiàn)了碼頭作業(yè)機(jī)械化﹑信息化。但通過(guò)調(diào)查與統(tǒng)計(jì)，上述碼頭的集裝箱誤碼﹑錯(cuò)碼率達(dá)到0.2‰～0.4‰，這意味著碼頭每裝卸TEU，就會(huì)出現(xiàn)2～4TEU誤碼或錯(cuò)碼，嚴(yán)重影響集裝箱碼頭的船舶作業(yè)，甚至給貨主會(huì)造成重大經(jīng)濟(jì)損失。面對(duì)如此嚴(yán)重的后果，如何利用技術(shù)手段解決集裝箱誤碼﹑錯(cuò)碼是目前迫切需要解決的問(wèn)題。

二﹑基于定位信息的集裝箱裝卸控制方案

集裝箱碼頭的裝卸作業(yè)是RTG司機(jī)按照集裝箱作業(yè)管理軟件發(fā)送的生產(chǎn)信息，將集裝箱裝卸到相應(yīng)的位置上。而上述的集裝箱誤碼﹑錯(cuò)碼90%以上都是由于RTG司機(jī)長(zhǎng)時(shí)間工作，疲勞操作，將生產(chǎn)信息或?qū)嶋H堆場(chǎng)位置看錯(cuò)，加上主觀能動(dòng)性的作用所造成的?；诙ㄎ恍畔⒌募b箱裝卸控制方案就是在RTG安裝GPS接收機(jī)，將采集的定位信息與生產(chǎn)信息數(shù)據(jù)﹑GIS地理信息相結(jié)合，通過(guò)自動(dòng)化控制技術(shù)控制RTG動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)集裝箱的準(zhǔn)確堆碼?；诙ㄎ恍畔⒌募b箱裝卸控制方案可通過(guò)技術(shù)手段有效的避免由疲勞操作﹑主觀臆斷等人為因素造成的集裝箱誤碼﹑錯(cuò)碼的發(fā)生。

三﹑方案設(shè)計(jì)

3.1 方案架構(gòu)

裝卸控制模塊子系統(tǒng)﹑數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)﹑GIS地理信息子系統(tǒng)﹑無(wú)線通訊子系統(tǒng)以及位置信息采集子系統(tǒng)共同組成了集裝箱裝卸控制架構(gòu)，這種架構(gòu)便是建立在定位信息的基礎(chǔ)之上。

3.2 信息流程

這種控制方案中的信息流較大，其內(nèi)容主要包括GIS場(chǎng)地信息﹑RTG位置信息﹑集裝箱的主要裝卸信息以及轉(zhuǎn)鎖控制信息等，主要信息流內(nèi)容分析如下圖所示（見圖1）。

圖1 信息流程圖

3.3 子系統(tǒng)配置

在系統(tǒng)的硬件處理中，子系統(tǒng)的主要組成為兩臺(tái)服務(wù)器，并且服務(wù)器配置基礎(chǔ)為系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理量。通過(guò)GIS系統(tǒng)，可以將集裝箱的場(chǎng)地信息進(jìn)行數(shù)字化處理，主要包括對(duì)碼頭場(chǎng)﹑貝﹑位﹑以及集裝箱車道和RTG跑到的信息進(jìn)行處理，并將處理后的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存起來(lái)。集裝箱位置信息的獲取主要通過(guò)專門的采集子系統(tǒng)完成，該系統(tǒng)的組成主要有天線和GPS接收機(jī)，依照實(shí)際作業(yè)以及數(shù)據(jù)處理所需要速度，可以采用雙拼接收機(jī)。而通訊子系統(tǒng)主要采用了無(wú)線通信方式，包括無(wú)線終端以及通信基站。

3.4 方案實(shí)現(xiàn)

該種控制方案主要由三個(gè)步驟，首先是信息的采集，實(shí)現(xiàn)定位；其次是對(duì)裝卸信息同定位信息進(jìn)行對(duì)比；最后則是將分析處理后的轉(zhuǎn)鎖控制信號(hào)進(jìn)行輸出。

3.4.1 定位信息的采集與處理。首先在RTG頂上安裝GPS接收機(jī)，主要用于對(duì)信息進(jìn)行采集，通過(guò)對(duì)信號(hào)的接受，將RTG的移動(dòng)位置精確的計(jì)算出來(lái)，繼而，通過(guò)RS232串口，GPS接收機(jī)可以將RTG信息傳輸至無(wú)線終端。因?yàn)檠b卸機(jī)構(gòu)吊具同信號(hào)接收機(jī)在RTG上的設(shè)置位置不同，中間存在一定的距離，因而需要精確的測(cè)距后，依照信息對(duì)吊具進(jìn)行定位。

3.4.2 信息比對(duì)。有專門的系統(tǒng)對(duì)收集到的信息進(jìn)行處理，并將處理后的信息通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行發(fā)送。系統(tǒng)收集到相關(guān)信息后，首先將裝卸位置信息同采集到的吊具位置進(jìn)行對(duì)比，通過(guò)GIS數(shù)據(jù)同吊具具體位置數(shù)據(jù)對(duì)比可以達(dá)到以下結(jié)果：若是通過(guò)信息對(duì)比發(fā)現(xiàn)二者數(shù)據(jù)存在偏差，無(wú)論是貝偏差還是排偏差在10cm以內(nèi)時(shí)，無(wú)線終端就會(huì)向裝卸子系統(tǒng)傳輸轉(zhuǎn)鎖控制信號(hào)，當(dāng)二者信號(hào)比較時(shí)發(fā)現(xiàn)信號(hào)重合，那么同樣也會(huì)發(fā)出轉(zhuǎn)鎖控制信號(hào)。

3.4.3 轉(zhuǎn)鎖控制信號(hào)的輸出。當(dāng)裝卸模塊受到轉(zhuǎn)所控制信號(hào)后，通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換，控制單元會(huì)再次輸出一個(gè)低電平信號(hào)，用于完成TTL控制，RTG轉(zhuǎn)鎖控制能夠自行完成，接入的轉(zhuǎn)鎖控制電路繼電器仍舊閉合，吊具就可以完成集裝箱的裝卸。例如，當(dāng)系統(tǒng)受到低電平新阿紅，那么轉(zhuǎn)換芯片便會(huì)輸出TTL控制信號(hào)，繼而RTG常閉繼電器自動(dòng)斷開，RTG無(wú)法動(dòng)作，此時(shí)集裝箱便無(wú)法完成裝卸動(dòng)作。

上述三個(gè)步驟是轉(zhuǎn)鎖控制的主要步驟，通過(guò)這種定位控制的方式對(duì)集裝箱的裝卸進(jìn)行全程的信息跟蹤以及智能化﹑信息化的管理，RTG司機(jī)必須按照信息要求對(duì)集裝箱進(jìn)行裝卸操作，只有集裝箱到達(dá)精確的位置時(shí)，RTG吊具才會(huì)啟動(dòng)，如若不然，RTG不會(huì)對(duì)集裝箱進(jìn)行裝卸，通過(guò)這種方式，可以有效的避免由于人員的疲勞操作以及主觀判斷失誤等造成集裝箱裝卸過(guò)程中的錯(cuò)碼﹑誤碼事故。

結(jié)語(yǔ)

基于定位信息的集裝箱裝卸控制方案是位置信息管理在集裝箱碼頭裝卸作業(yè)中應(yīng)用的范例，在國(guó)內(nèi)某大型集裝箱碼頭已得到應(yīng)用，成功解決集裝箱錯(cuò)碼﹑誤碼問(wèn)題，有效的保證船舶作業(yè)計(jì)劃的執(zhí)行。因此，可以預(yù)知，基于位置信息的服務(wù)管理系統(tǒng)將在集裝箱物流行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用，同時(shí)也會(huì)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

[1] 王彤．GPS技術(shù)在集裝箱碼頭的應(yīng)用[J]．集裝箱化,2009（03）．

[2] 羅承梅．基于GPS的軌道式集裝箱龍門吊監(jiān)控系統(tǒng)[J]．交通科技，2008（S1） ．

[3] 徐興星．淺談集裝箱碼頭生產(chǎn)過(guò)程可視化管理系統(tǒng)[J]．山西建筑， 2008（17）．

U169. 6

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