謝敬玲　孫佳隆

摘 要：本文首先介紹了常規(guī)集裝箱港口裝卸作業(yè)存在的問(wèn)題，進(jìn)而簡(jiǎn)要分析了自動(dòng)化港口設(shè)備控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀與應(yīng)用趨勢(shì)，主要研究了智能港口設(shè)備控制系統(tǒng)應(yīng)用的主流技術(shù)及先進(jìn)方法，可為后續(xù)系統(tǒng)的科研開(kāi)發(fā)提供理論基礎(chǔ)，最后闡述了智能化集裝箱碼頭在我國(guó)的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：集裝箱港口；設(shè)備控制系統(tǒng)；智能化

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.14.137

1 研究背景

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，世界貿(mào)易的不斷加強(qiáng)，船舶越來(lái)越大型化，港口的物流裝配效率需要不斷提升，對(duì)集裝箱碼頭自然就提出了更高的要求[1]。如何大幅度減輕高技術(shù)人員短缺不足的壓力，提升裝卸作業(yè)的信息化程度；如何提升碼頭的生產(chǎn)安全性和工作環(huán)境，排除人力休息制度的影響，做到全天候24小時(shí)的裝配進(jìn)度。減人提效就成為擺在各港口管理層面前的一個(gè)十分迫切需要解決的難題。

2 現(xiàn)狀分析

隨著科技的進(jìn)步自動(dòng)化碼頭應(yīng)運(yùn)而生，自動(dòng)化碼頭具有可靠性高、安全性高、效率高等優(yōu)勢(shì)，一名操控人員最多可以遠(yuǎn)程操控4-6臺(tái)岸橋或場(chǎng)橋設(shè)備進(jìn)行裝卸作業(yè)，極大節(jié)省了人力資源投入。另一方面，自動(dòng)化碼頭大多采用“高密度”集裝箱碼垛堆場(chǎng)，可以采用“堆四過(guò)五”甚至是“堆五過(guò)六”方式，大大提高了場(chǎng)地利用率，堆存容量增大，有效緩解碼頭的空間壓力。自動(dòng)化碼頭已成為集裝箱碼頭發(fā)展新趨勢(shì)，其技術(shù)先進(jìn)性的優(yōu)勢(shì)不斷顯現(xiàn)，加快自動(dòng)化集裝箱碼頭的規(guī)劃與發(fā)展已經(jīng)成為了世界航運(yùn)業(yè)界所達(dá)成的共識(shí)，而全自動(dòng)化、智能化集裝箱碼頭也是繼自動(dòng)化碼頭發(fā)展的新趨勢(shì)、新潮流[2]。

目前，國(guó)內(nèi)各自動(dòng)化港口在設(shè)計(jì)布置、工藝、方案等方面不盡相同，大多是由設(shè)備集成方、控制系統(tǒng)提供方以及碼頭經(jīng)營(yíng)方共同設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)完成，在規(guī)劃設(shè)計(jì)與技術(shù)研究初期，必須進(jìn)行針對(duì)性的方案對(duì)比、技術(shù)研究以及系統(tǒng)模擬、流程仿真等，才能在建設(shè)實(shí)施過(guò)程中做到高度一致，實(shí)現(xiàn)工藝先進(jìn)化、投入最小化、產(chǎn)出最大化的自動(dòng)化集裝箱碼頭[3]。

3 技術(shù)研究

3.1 WebService技術(shù)

WebService是一種跨編程語(yǔ)言和跨操作系統(tǒng)平臺(tái)的遠(yuǎn)程調(diào)用技術(shù)，其最大的優(yōu)勢(shì)是提供了異構(gòu)平臺(tái)的無(wú)縫銜接技術(shù)手段。服務(wù)端程序和客戶端程序可以基于不同的開(kāi)發(fā)語(yǔ)言、在不同的操作系統(tǒng)上運(yùn)行，而且可以實(shí)現(xiàn)從當(dāng)前服務(wù)器的一個(gè)程序調(diào)用到另外一臺(tái)服務(wù)器的一個(gè)對(duì)象，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的調(diào)用。另外，WebService允許重用代碼背后的數(shù)據(jù)，通過(guò)組合已有模塊來(lái)搭建應(yīng)用程序，能大幅度提高軟件的生產(chǎn)效率和質(zhì)量[4]。

3.2 前后端分離模式

前后端分離是一種控制系統(tǒng)主流架構(gòu)模式，后端直接給前端提供接口，前端調(diào)用后端提供標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)接口。軟件開(kāi)發(fā)前端專注界面層設(shè)計(jì)與渲染，后端專注于邏輯編程與調(diào)度算法設(shè)計(jì)就行。因此，建議開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)前期能完成前后端分離的組織與管理架構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)開(kāi)發(fā)工作獨(dú)立化，讓開(kāi)發(fā)人員各司其職，做到專注與專業(yè)，開(kāi)發(fā)效率會(huì)大幅度提升。

3.3 基于OPC技術(shù)的數(shù)據(jù)監(jiān)控

OPC技術(shù)非常適用于港口流程控制方向，港口設(shè)備控制系統(tǒng)多采用典型的客戶端/服務(wù)器模式設(shè)計(jì)，基于OPC提出了一套統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)硬件設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序，完成了具有統(tǒng)一OPC接口標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù)器程序，可以高效實(shí)現(xiàn)與硬件設(shè)備的通信。由于服務(wù)器中的硬盤存儲(chǔ)空間大，可以將PLC采集后的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到服務(wù)器中，這樣不但可以解決PLC存儲(chǔ)空間不足的問(wèn)題，而且方便后期在服務(wù)器中對(duì)數(shù)據(jù)的邏輯運(yùn)算與智能運(yùn)維。

3.4 系統(tǒng)間SOCKET通訊

SOCKE傳輸是一種適合于客戶端和服務(wù)器端之間信息實(shí)時(shí)交互方式，傳輸數(shù)據(jù)速率快，性能高，而且數(shù)據(jù)可以加密處理，安全可靠。系統(tǒng)間采用Socket通訊數(shù)據(jù)交互方式，服務(wù)器提供數(shù)據(jù)服務(wù)，通過(guò)MAC地址和端口進(jìn)行服務(wù)訪問(wèn)，而客戶端通過(guò)連接服務(wù)器指定的端口進(jìn)行數(shù)據(jù)消息交互。這種方式易于編程、容易控制權(quán)限，而且支持多種架構(gòu)，通用性比較強(qiáng)。

3.5 內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)Redis

Redis是一個(gè)開(kāi)源的、高性能、C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)的、鍵值對(duì)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的NOSQL數(shù)據(jù)庫(kù)。Redis有著更為復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)并且提供對(duì)他們的原子性操作，而且其數(shù)據(jù)類型都是基本的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，對(duì)于程序員而言非常的形象與直接；另外，在內(nèi)存性能方面Redis操作起來(lái)非常簡(jiǎn)單，性能極高，可以實(shí)現(xiàn)很多內(nèi)部復(fù)雜性很強(qiáng)的運(yùn)算。

4 總結(jié)與展望

智能化集裝箱碼頭已經(jīng)成為世界航運(yùn)業(yè)后續(xù)發(fā)展趨勢(shì)，碼頭的智能化不僅僅是設(shè)備的無(wú)人化、自動(dòng)化以及智能化的，未來(lái)先進(jìn)智能碼頭的優(yōu)勢(shì)是管理策略與控制策略智能化的區(qū)別，碼頭控制系統(tǒng)可以幫助港口管理者快速、準(zhǔn)確、智能地判斷與決策，降低信息不對(duì)稱性的同時(shí)提高管理決策的質(zhì)量，智能化碼頭必定是一個(gè)集多種先進(jìn)技術(shù)于一體的新生的科技產(chǎn)物。同時(shí)，伴隨著人工智能、大數(shù)據(jù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)在碼頭的廣泛應(yīng)用，相信很快將會(huì)迎來(lái)智能碼頭快速發(fā)展的新時(shí)代，洞悉其發(fā)展的技術(shù)趨勢(shì)與潛在規(guī)律，也有助于推動(dòng)我國(guó)建設(shè)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的智能化集裝箱碼頭。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙建武.集裝箱自動(dòng)化碼頭發(fā)展趨勢(shì)分析[J].科技新時(shí)代，2018（06）.

[2]周春華.自動(dòng)化碼頭發(fā)展趨勢(shì)探究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017（16）：64-65.

[3]楊宇華.集裝箱自動(dòng)化碼頭發(fā)展趨勢(shì)分析[J].中國(guó)工程機(jī)械學(xué)報(bào)，2015，12（06）：571-576.

[4]嚴(yán)林.AIX環(huán)境下基于gSOAP的Web Service客戶端開(kāi)發(fā)[J].中國(guó)金融電腦，2017，7（07）：70-74.

作者簡(jiǎn)介：謝敬玲（1985-），女，天津人，本科，助理工程師，主要從事工廠智能化系統(tǒng)與裝備方向的研究。