CN109492975A - 基于物联网技术的港口信息化系统 - Google Patents

基于物联网技术的港口信息化系统 Download PDF

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Abstract

基于物联网技术的港口信息化系统，属于港口物流领域，由于港口货物种类繁杂、来源多样、货物仓储区域范围广等一些特征，存在很多管理不到位的问题，包括集装箱堆放管理系统、自动机卡管理系统，系统间以网络实现信息共享，由网络对堆场内控制信息实时交互，在集装箱上粘贴带有货物及运载相关信息的电子标签，随时随地采集集装箱信息，射频识别及电子标签感知集装箱自动堆放，效果是管理更为完善。

Description

基于物联网技术的港口信息化系统
技术领域
本发明属于港口物流领域，具体的说是一种应用物联网技术和5G网络的港口管理的信息化系统。
背景技术
随着全球贸易形势的转变和我国港口物流行业的发展，我国港口均面临转型升级的问题。得益于近年来物联网技术、自动化技术、5G网络技术等机械、电子信息技术的发展，为本发明的提出奠定了基础。本发明是一种基于物联网技术的港口信息化系统，能够减少堆场管理人员，缩短集装箱堆放作业时间周期，提高堆场集装箱日吞吐能力，减少港口运营对环境的污染，提高运输按时达成率。
发明内容
本发明要解决的问题是，由于港口货物种类繁杂、来源多样、货物仓储区域范围广等一些特征，存在很多管理不到位的问题。
一种基于物联网技术的港口信息化系统，包括集装箱堆放管理系统、自动机卡管理系统，系统间以网络实现信息共享，由网络对堆场内控制信息实时交互，在集装箱上粘贴带有货物及运载相关信息的电子标签，随时随地采集集装箱信息，射频识别及电子标签感知集装箱自动堆放，全球卫星定位系统采集集装箱和拖车的具体位置，拖车自动排载任务执行，计算机动态获取正在执行运载任务拖车的执行情况与预计返场时间，堆场管理调度中心实时能收集拖车的具体位置信息，地理信息系统进行计算，将任务执行提醒、任务下达信息及时通知司机，并执行任务调度以自动管理集装箱堆放。
进一步的，执行任务调度以自动管理集装箱堆放基于如下方式实现：
输入近期已定单的运输任务，包含货主信息、货物信息；
根据自动集卡所在的物理位置与当前所执行的任务，以距离为限定条件安排未执行任务的拖车并下达此任务执行；
自动集卡一旦进入任务执行状态，全球卫星定位系统(GPS)计算出其当前的运动速度并通过GIS系统得出预计的到达时间，当自动集卡的运载时间比预计时间超出阈值，系统提示管理员，使管理员能够因提示而主动去获取自动集卡的信息，当车辆出现特殊状况无法完成任务时，系统将会自动将任务进行调整。
进一步的，系统以相应的调整算法对任务调整：
①若要调整的任务有空闲车辆可以承载，则直接调度此任务给该车辆；
②若此任务需要等待车辆，则优先计算所有任务中在最短时间有送货的车辆中距离与此任务所在地最近的车辆，调度此任务给该车辆；
③若此任务无顺路空车，则按每辆有任务车辆里插入此调度任务所造成时间影响最小的车辆调度给该任务。
进一步的，货主信息用于确认客户的物理位置、货物信息包括货物的类型、对应集装箱的尺寸与数量、是否需要特殊车辆执行、运载的时间、出货的时间、预计装载时间。
进一步的，还包括堆场环境管理系统、监控与报警管理系统、数据管理系统，其中：
所述的堆场环境管理系统用于环境设备管理、用于环境控制模式编程、生成环境信息报表，环境超标报警；
所述的集装箱堆放管理系统用于堆场区域管理、堆场排单管理、堆场即时管理、堆场集装箱管理、堆场视频管理；
所述的监控与报警管理系统能够进行视频点参数设置、监控报警模式设置、用于监控录像管理；
所述的自动机卡管理系统用于自动集卡信息管理、自动集卡运载记录管理、派车管理、能够进行自动集卡运载监控、自动集卡能耗分析；
所述的数据管理系统用于用户及权限管理、能够进行系统参数设置、存储系统日志与保障数据安全；
进一步的，所述的网络为5G网络。
进一步的，集成两种技术的视频服务器做到在接入电源的情况下，向远程的监控终端根据网络及终端类型传输不同格式的视频信息。
有益效果：港口业务往往需要关联到堆场的各项业务中，如果和其他信息系统一样依靠人机交互的模式，信息将无法得到快速有效的采集和计算。此外，堆场物理区域大、搭建内部局域网困难、区域安全监控和报警需要投入相当多的资源、监控数据无法得到有效的保存，以及主要的核心业务只能依靠人工方式进行处理都是传统港口信息化存在的主要问题。本发明将物联网对物质、物资的状态与属性信息进行传感和遥控的特性结合到现有的港口信息化系统中，把系统所涵盖的对象由人与事提升到整个作业范围内的人、物、事，使得依赖人工方式进行输入的信息通过物联网实现信息自动传达与控制，并实现了基于物联网的港口信息化管理。
附图说明
图1为本发明港口信息化系统的功能结构图。
图2为本发明港口信息化系统的逻辑架构图。
具体实施方式
一种基于物联网技术的港口信息化系统，包括堆场环境管理系统、集装箱堆放管理系统、监控与报警管理系统、自动机卡(AGV)管理系统、数据管理系统，各系统通过5G网络实现连接。集装箱的自动堆放运用射频识别(RFID)及电子标签技术感知，通过5G网络进行堆场内控制信息的实时交互；拖车自动排载业务通过全球卫星定位系统(GPS)和5G网络和多码流视频技术实现，使堆场管理调度中心可以随时掌握拖车的具体位置信息，并通过第三方地理信息系统(GIS)技术进行计算与任务调度管理。
本发明所述集装箱自动堆放，利用物联网，将有源和无源的射频识别(RFID)技术综合应用在集装箱信息承载与运输监控上，通过在集装箱上粘贴带有货物及运载相关信息的电子标签，随时随地采集集装箱信息，为整个集装箱的自动堆放算法提供数据基础。然后，结合5G网络进行堆场内的控制信息交互，实现集装箱的自动堆放。
本发明所述自动集卡(AGV)自动排载，利用全球卫星定位系统(GPS)和多码流视频技术，通过计算机动态获取正在执行运载任务拖车的执行情况与预计返场时间，并结合5G网络实现与堆场管理调度中心的双向互动，使得堆场管理调度中心可以随时掌握拖车的具体位置信息；然后，通过第三方的地理信息系统(GIS)技术将任务执行提醒、任务下达等信息及时与司机进行沟通并执行任务调度管理从而实现了自动集卡的自动排载。
本发明所述监控与报警管理系统，使用5G网络技术和多码流媒体安防技术。5G网络技术支持数据高速传输的蜂窝移动通讯，同时能够传送声音及数据信息；而多码流媒体，即在视频采集终端嵌入多码流格式的视频压缩芯片。
具体的：
所港口信息化系统的功能结构和逻辑架构，主要由港口信息管理系统、智能设备管理终端、视频采集系统(CMS)、射频识别采集系统(EPC)、环境信息采集控制系统(ECS)和全球卫星定位系统采集控制系统(GCS)组成。
本发明所述的与联网相关的硬件设备，夜视监控探头，用于堆场各关键区域视频监控；
本发明所述的与联网相关的硬件设备，5G PP网路视频服务器，用于场内无法进行布线区域的视频监控；
本发明所述的与联网相关的硬件设备，个人数字助理(PDA)，掌上电脑(PPC)，用于视频监控移动查看及手机客户端在线堆场管理(部分功能)；
本发明所述的与联网相关的硬件设备，有源和无源射频识别(RFID)设备，分别用于闸口自动集卡(AGV)和集装箱的识别；
本发明所述的与联网相关的硬件设备，EVDO手机卡，用于车载视频与GPS传送的网络支持；
本发明所述的与联网相关的硬件设备，专业手持终端，用于集装箱电子铅封信息采集；
本发明所述的与联网相关的硬件设备，电子铅封提供集装箱的基本信息；
本发明所述的与联网相关的硬件设备，车载智能终端，用于拖车视频采集与GPS定位传输。
所述的视频监控，集成两种技术的视频服务器可以做到在接入电源的情况下，向远程的监控终端根据网络及终端类型传输不同格式的视频信息，不仅可以在港口堆场较大物理范围内以较低的施工难度和成本实现堆场监控报警，同时也实现了除电脑以外的智能联网移动终端对监控视频的访问，使得对堆场的报警监控不再局限于固定的物理地点与单一的监控设备，使监控作业更灵活更人性化。本发明所述集装箱自动堆放将有源和无源的射频识别(RFID)技术综合应用在集装箱信息承载与运输监控上，通过在集装箱上粘贴带有货物及运载相关信息的电子标签，随时随地采集集装箱信息，为整个集装箱的自动堆放算法提供数据基础。然后，结合5G网络进行堆场内的控制信息交互，实现集装箱的自动堆放。步骤如下：
1.对集装箱的存储划分区域，从用途(发货区或到货区)、堆放限高、目的地、堆放集装箱尺寸、货物特性(特殊物品对物理条件有要求)出发，将堆场的存储空间进行逻辑意义上的分区，作为堆放的载体，并利用这部分数据建立模型。
2.录入集装箱与运载相关的属性，如尺寸、承载货物类型、发货时间、出货船号等由集装箱所携带的标准电子标签所提供，在货物进入堆场时进行采集。
3.通过区域和集装箱信息的输入，使用轮询筛选制的方式，排除高度超过区域限制的堆放点。
4.排除掉堆放的出货时间比当前时间早的堆放点。
5.按照货物信息的类型限制(如需冷藏或不能层叠)，在剩余的有效堆放点里按照堆放点已堆放集装箱数量、堆放点离此集装箱运载的泊位距离、堆放点最上层集装箱的出货时间、集装箱当前质量等特征进行加权。
6.加权后，对所有的有效堆放点按权重值进行排序，可得到集装箱从优到劣的可用堆放点排列表。
本发明所述自动集卡(AGV)自动排载，利用全球卫星定位系统(GPS)和多码流视频技术，通过计算机动态获取正在执行运载任务拖车的执行情况与预计返场时间，并结合5G网络实现与堆场管理调度中心的双向互动，使得堆场管理调度中心可以随时掌握拖车的具体位置信息；然后，通过第三方的地理信息系统(GIS)技术将任务执行提醒、任务下达等信息及时与司机进行沟通并执行任务调度管理从而实现了自动集卡的自动排载。具体步骤如下：
1.输入近期已定单的运输任务，包含货主信息(以此确认此客户的物理位置)、货物信息(货物的类型，对应集装箱的尺寸与数量，是否需要特殊车辆执行，运载的时间，出货的时间，预计装载时间)等。
2.根据自动集卡(AGV)所在的物理位置与当前所执行的任务，以距离为限定条件安排未执行任务的拖车并下达此任务执行。
3.自动集卡(AGV)一旦进入执行状态，系统可以通过GPS计算出其当前的运动速度并通过GIS系统得出预计的到达时间。当自动集卡(AGV)的运载时间比预计时间有较大偏差时，系统将提示管理员，了解自动集卡(AGV)的状况；而当车辆出现特殊状况无法完成任务时，系统将会自动将任务进行调整。
相应的调整算法：①若要调整的任务有空闲车辆可以承载，则直接调度此任务给该车辆；②若此任务需要等待车辆，则优先计算所有任务中在最短时间有送货的车辆(返程为空车的车辆)中距离与此任务所在地最近的车辆，调度此任务给该车辆；③若此任务无顺路空车，则按每辆有任务车辆里插入此调度任务所造成时间影响最小的车辆调度给该任务。

Claims (7)

1.一种基于物联网技术的港口信息化系统,其特征在于，包括集装箱堆放管理系统、自动机卡管理系统，系统间以网络实现信息共享，由网络对堆场内控制信息实时交互，在集装箱上粘贴带有货物及运载相关信息的电子标签，随时随地采集集装箱信息，射频识别及电子标签感知集装箱自动堆放，全球卫星定位系统采集集装箱和拖车的具体位置，拖车自动排载任务执行，计算机动态获取正在执行运载任务拖车的执行情况与预计返场时间，堆场管理调度中心实时能收集拖车的具体位置信息，地理信息系统进行计算，将任务执行提醒、任务下达信息及时通知司机，并执行任务调度以自动管理集装箱堆放。
2.如权利要求1所述的基于物联网技术的港口信息化系统,其特征在于，执行任务调度以自动管理集装箱堆放基于如下方式实现：
输入近期已定单的运输任务，包含货主信息、货物信息；
根据自动集卡所在的物理位置与当前所执行的任务，以距离为限定条件安排未执行任务的拖车并下达此任务执行；
自动集卡一旦进入任务执行状态，全球卫星定位系统计算出其当前的运动速度并通过GIS系统得出预计的到达时间，当自动集卡的运载时间比预计时间超出阈值，系统提示管理员，使管理员能够因提示而主动去获取自动集卡的信息，当车辆出现特殊状况无法完成任务时，系统将会自动将任务进行调整。
3.如权利要求2所述的基于物联网技术的港口信息化系统,其特征在于，系统以相应的调整算法对任务调整：
①若要调整的任务有空闲车辆可以承载，则直接调度此任务给该车辆；
②若此任务需要等待车辆，则优先计算所有任务中在最短时间有送货的车辆中距离与此任务所在地最近的车辆，调度此任务给该车辆；
③若此任务无顺路空车，则按每辆有任务车辆里插入此调度任务所造成时间影响最小的车辆调度给该任务。
4.如权利要求2所述的基于物联网技术的港口信息化系统,其特征在于，货主信息用于确认客户的物理位置、货物信息包括货物的类型、对应集装箱的尺寸与数量、是否需要特殊车辆执行、运载的时间、出货的时间、预计装载时间。
5.如权利要求1所述的基于物联网技术的港口信息化系统,其特征在于，还包括堆场环境管理系统、监控与报警管理系统、数据管理系统，其中：
所述的堆场环境管理系统用于环境设备管理、用于环境控制模式编程、生成环境信息报表，环境超标报警；
所述的集装箱堆放管理系统用于堆场区域管理、堆场排单管理、堆场即时管理、堆场集装箱管理、堆场视频管理；
所述的监控与报警管理系统能够进行视频点参数设置、监控报警模式设置、用于监控录像管理；
所述的自动机卡管理系统用于自动集卡信息管理、自动集卡运载记录管理、派车管理、能够进行自动集卡运载监控、自动集卡能耗分析；
所述的数据管理系统用于用户及权限管理、能够进行系统参数设置、存储系统日志与保障数据安全。
6.如权利要求1所述的基于物联网技术的港口信息化系统,其特征在于，所述的网络为5G网络。
7.如权利要求1所述的基于物联网技术的港口信息化系统,其特征在于，集成两种技术的视频服务器做到在接入电源的情况下，向远程的监控终端根据网络及终端类型传输不同格式的视频信息。
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