CN109795892A - 一种集装箱装卸船舶箱位自动识别系统及识别方法 - Google Patents
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Abstract
一种集装箱装卸船舶箱位自动识别系统，包括船型扫描子系统、箱号识别子系统和集装箱码头操作管理系统(TOS)，所述船型扫描子系统和子箱号识别系统通过无线连接网分别与集装箱码头操作管理系统(TOS)相连；所述船型扫描子系统服务器通过桥吊局域网和激光扫描仪、桥吊驾驶室的PLC相连接；所述箱号识别子系统服务器与桥吊驾驶室的PLC相连，同时通过交换机连接安装在吊桥内侧的识别相机组；所述装箱码头操作管理系统(TOS)通过无线连接网接收船型扫描子系统服务器与箱号识别子系统服务器发送的信息，形成一个箱号和船箱位的配对信息，生成准确的电子船图；本发明还提出一种港口集装箱装卸船舶箱位自动识别方法，排除潮汐和船舶重量等引起的误差，以提高进出口船图、进出口舱单电子数据的准确性，达到提高集装箱码头装卸效率，缩短船舶在港停靠时间的效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种集装箱装卸船舶箱位自动识别系统及识别方法。
背景技术
目前我们的电子船图是依靠作业前的人工配载形成的，然而在实际的生产作业中由于多方面的原因而造成实际的船图和预定的船图不相符合。提高进出口船图、进出口舱单电子数据的准确性对于提高集装箱码头装卸效率，缩短船舶在港停靠时间有着显著的作用。
发明内容
本发明的目的就是提供克服现有技术的不足，提供一种集装箱装卸船舶箱位自动识别系统及识别方法以提高进出口船图、进出口舱单电子数据的准确性，达到提高集装箱码头装卸效率，缩短船舶在港停靠时间的效果。
为实现上述目的，本发明提出一种集装箱装卸船舶箱位自动识别系统，包括船型扫描子系统、箱号识别子系统和集装箱码头操作管理系统(TOS)，所述船型扫描子系统和箱号识别子系统通过无线连接网分别与集装箱码头操作管理系统(TOS)相连。
所述船型扫描子系统服务器通过桥吊局域网和激光扫描仪、桥吊驾驶室的PLC相连接；安装在桥吊小车驾驶室下的二维激光扫描仪对下方船舶和岸边车道进行扫描生成激光扫描信息，船型扫描子系统服务器接受集装箱码头操作管理系统(TOS)发来的初始化信息，通过复杂算法解析激光扫描仪信息，排除潮汐和船舶重量等引起的误差，精确得到装船箱位信息和岸边作业车道定位信息，得到实时的集装箱吊放位置信息，并且通过无线网将可视化界面显示给后台业务系统(TOS)。
所述箱号识别子系统服务器与桥吊驾驶室的PLC相连，同时通过交换机连接安装在吊桥内侧的识别相机组，识别相机组由25至30台采用高清摄像头的识别相机组成，识别相机组将采集的信息通过交换机发送至箱号识别子系统服务器，箱号识别子系统服务器生成箱号识别信息，通过无线网发送至集装箱码头操作管理系统(TOS)。
所述后台业务系统(TOS)通过无线连接网接收船型扫描子系统服务器与箱号识别子系统服务器发送的信息，形成一个箱号和船箱位的配对信息，生成准确的电子船图。
本发明还提出一种港口集装箱装卸船舶箱位自动识别方法，包含以下步骤：
A.标定泊位的原点，包含以下步骤：
A1.装船作业时，桥吊驾驶员根据接到的作业路信息把桥吊停靠在指定的泊位；
A2.开始作业后，桥吊驾驶员把该泊位的第一次吊装的船箱位发送给系统，系统把该船箱位当作本泊位的原点；
A3.吊具放下集装箱后，在锁状态由闭转为开时，系统根据从激光扫描仪接受的数据自动记录下本次起吊的相对于该泊位实际位置；
B.解析激光扫描数据，通过算法确定一定倍位下的船箱位，包含以下步骤：
B1.设船的长度方向为X轴，船的宽度方向为Y轴，船的高度方向为Z轴；
B2.对于整个的船空间来说，用一个六元组来表示船箱位：(α，β，δ，x，y，z)，其中：α表示为第几倍位，β表示为该倍位的水平位置，δ表示为该倍位的高度位置，x表示为船的长度方向位置，y表示为船的宽度方向位置，z表示为船的高度方向位置；
C.通过算法排除船位误差，精确船位数据，包含以下步骤：
C1.设装船作业可以用一个0…t…x的序列来表示，设t时刻的激光扫描仪数据为(xt，yt，zt)，cy表示为一个船箱位的船宽度方向的长度，cz表示为一个船箱位的船高度方向的长度；
C2.t时刻的变化为：
Δx＝xt-x0
Δy＝yt-y0
Δz＝zt-z0
船箱位的变化为：
Δβ＝Δy/cy
Δδ＝Δz/cz
C3.那么t时刻的船箱位的空间表示为：(α，β+Δβ，δ+Δδ，xt，yt，zt)；
D.通过算法确定高度变化，准确定位船箱位；当装船作业时，船的高度方向由于装箱或潮汐而会发生变化，但是相对于连续的两次装箱来说高度的变化可以忽略不计，上面的公式都是根据初始状态去做比较的，这样较长时间作业后会产生累计误差∑e而得不到准确的船箱位，所以必须计算出每次装箱时船的高度的变化，包含以下几个步骤：
D1.在t1时刻Δz1＝z1-z0，Δδ1＝Δz1/cz，可以得到船箱位的高度为：δ+Δδ1；
D2.确定高度方向的误差Δe＝(δ+Δδ1)×cz-z0；
D3.修正最初的数据为：(α，β，δ，x0，y0，z0+Δe)，同时规定初始化时Δe为0，准确的定位出每次的船箱位。
附图说明：
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1的主视图；
图3是船箱位示意图；
图4是指定船箱位示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实例进行详细描述。
如图1至2所示，本发明提出一种港口集装箱装卸船舶箱位自动识别系统，包括船型扫描子系统、箱号识别子系统和集装箱码头操作管理系统(TOS)。
船型扫描子系统服务器(2)通过桥吊局域网和激光扫描仪(1)、桥吊驾驶室的PLC(3)相连接；安装在桥吊小车驾驶室下的二维激光扫描仪(1)对下方船舶和岸边车道进行扫描生成激光扫描信息，船型扫描子系统服务器(2)接受集装箱码头操作管理系统(TOS)发来的初始化信息，通过复杂算法解析激光扫描仪信息，排除潮汐和船舶重量等引起的误差，精确得到装船箱位信息和岸边作业车道定位信息，得到实时的集装箱吊放位置信息，并且通过无线网将可视化界面显示给集装箱码头操作管理系统(TOS)；同时箱号识别子系统服务器(4)通过交换机(6)连接安装在吊桥内侧的识别相机组(5)，识别箱号，生成箱号识别信息，通过无线网发送至集装箱码头操作管理系统(TOS)；集装箱码头操作管理系统(TOS)系统通过无线连接网接收船型扫描子系统服务器(1)与箱号识别子系统服务器(4)发送的信息，形成一个箱号和船箱位的配对信息，生成准确的电子船图。
本发明还提出一种港口集装箱装卸船舶箱位自动识别方法，包括以下步骤：
A.标定泊位的原点，包含以下步骤：
A1.装船作业时，桥吊驾驶员根据接到的作业路信息把桥吊停靠在指定的泊位；
A2.开始作业后，桥吊驾驶员把该泊位的第一次吊装的船箱位发送给系统，系统把该船箱位当作本泊位的原点；
A3.吊具放下集装箱后，在锁状态由闭转为开时，系统根据从激光扫描仪接受的数据自动记录下本次起吊的相对于该泊位实际位置；
B.解析激光扫描数据，通过算法确定一定倍位下的船箱位，包含以下步骤：
B1.设船的长度方向为X轴，船的宽度方向为Y轴，船的高度方向为Z轴，船箱位如图3所示；
B2.对于整个的船空间来说，用一个六元组来表示船箱位：(α，β，δ，x，y，z)，其中：α表示为第几倍位，β表示为该倍位的水平位置，δ表示为该倍位的高度位置，x表示为船的长度方向位置，y表示为船的宽度方向位置，z表示为船的高度方向位置；假设如图4所示，装11倍位的110182船箱位，该船箱位可以表示为：(11，01，82，x0，y0，z0)，其中，(x0，y0，z0)为根据激光扫描仪解析出来的数据；
C.通过算法排除船位误差，精确船位数据，包含以下步骤：
C1.设装船作业可以用一个0…t…x的序列来表示，设t时刻的激光扫描仪数据为(xt，yt，zt)，cy表示为一个船箱位的船宽度方向的长度，cz表示为一个船箱位的船高度方向的长度；
C2.t时刻的变化为：
Δx＝xt-x0
Δy＝yt-y0
Δz＝zt-z0
船箱位的变化为：
Δβ＝Δy/cy
Δδ＝Δz/cz
C3.那么t时刻的船箱位的空间表示为：(α，β+Δβ，δ+Δδ，xt，yt，zt)；
D.通过算法确定高度变化，准确定位船箱位；当装船作业时，船的高度方向由于装箱或潮汐而会发生变化，但是相对于连续的两次装箱来说高度的变化可以忽略不计，上面的公式都是根据初始状态去做比较的，这样较长时间作业后会产生累计误差∑e而得不到准确的船箱位，所以必须计算出每次装箱时船的高度的变化，包含以下几个步骤：
D1.在t1时刻Δz1＝z1-z0，Δδ1＝Δz1/cz，可以得到船箱位的高度为：δ+Δδ1；
D2.确定高度方向的误差Δe＝(δ+Δδ1)×cz-z0；
D3.修正最初的数据为：(α，β，δ，x0，y0，z0+Δe)，同时规定初始化时Δe为0，准确的定位出每次的船箱位。
Claims (4)
1.集装箱装卸船舶箱位自动识别系统，其特征在于，包括船型扫描子系统、箱号识别子系统和集装箱码头操作管理系统(TOS)，所述船型扫描子系统和箱号识别子系统通过无线连接网分别与集装箱码头操作管理系统(TOS)相连，集装箱码头操作管理系统(TOS)接收船型扫描子系统服务器与箱号识别子系统服务器发送的信息，形成一个箱号和船箱位的配对信息，生成准确的电子船图。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述船型扫描子系统服务器通过桥吊局域网和激光扫描仪、桥吊驾驶室的PLC相连接；安装在桥吊小车驾驶室下的二维激光扫描仪对下方船舶和岸边车道进行扫描生成激光扫描信息，船型扫描子系统服务器接受集装箱码头操作管理系统(TOS)发来的初始化信息，通过复杂算法解析激光扫描仪信息，排除潮汐和船舶重量等引起的误差，精确得到装船箱位信息和岸边作业车道定位信息，得到实时的集装箱吊放位置信息，并且通过无线网将可视化界面显示给集装箱码头操作管理系统(TOS)。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述箱号识别子系统服务器与桥吊驾驶室的PLC相连，同时通过交换机连接安装在吊桥内侧的识别相机组，识别相机组由25至30台采用高清摄像头的识别相机组成，识别相机组将采集的信息通过交换机发送至箱号识别子系统服务器，箱号识别子系统服务器生成箱号识别信息，通过无线网发送至集装箱码头操作管理系统(TOS)。
4.港口集装箱装卸船舶箱位自动识别方法，其特征在于，包含以下步骤：
A.标定泊位的原点，包含以下步骤：
A1.装船作业时，桥吊驾驶员根据接到的作业路信息把桥吊停靠在指定的泊位；
A2.开始作业后，桥吊驾驶员把该泊位的第一次吊装的船箱位发送给系统，系统把该船箱位当作本泊位的原点；
A3.吊具放下集装箱后，在锁状态由闭转为开时，系统根据从激光扫描仪接受的数据自动记录下本次起吊的相对于该泊位实际位置；
B.解析激光扫描数据，通过算法确定一定倍位下的船箱位，包含以下步骤：
B1.设船的长度方向为X轴，船的宽度方向为Y轴，船的高度方向为Z轴；
B2.对于整个的船空间来说，用一个六元组来表示船箱位：(α，β，δ，x，y，z)，其中：α表示为第几倍位，β表示为该倍位的水平位置，δ表示为该倍位的高度位置，x表示为船的长度方向位置，y表示为船的宽度方向位置，z表示为船的高度方向位置；
C.通过算法排除船位误差，精确船位数据，包含以下步骤：
C1.设装船作业可以用一个0…t…x的序列来表示，设t时刻的激光扫描仪数据为(xt，yt，zt)，cy表示为一个船箱位的船宽度方向的长度，cz表示为一个船箱位的船高度方向的长度；
C2.t时刻的变化为：
Δx＝xt-x0
Δy＝yt-y0
Δz＝zt-z0
船箱位的变化为：
Δβ＝Δy/cy
Δδ＝Δz/cz
C3.那么t时刻的船箱位的空间表示为：(α，β+Δβ，δ+Δδ，xt，yt，zt)；
D.通过算法确定高度变化，准确定位船箱位；当装船作业时，船的高度方向由于装箱或潮汐而会发生变化，但是相对于连续的两次装箱来说高度的变化可以忽略不计，上面的公式都是根据初始状态去做比较的，这样较长时间作业后会产生累计误差∑e而得不到准确的船箱位，所以必须计算出每次装箱时船的高度的变化，包含以下几个步骤：
D1.在t1时刻Δz1＝z1-z0，Δδ1＝Δz1/cz，可以得到船箱位的高度为：δ+Δδ1；
D2.确定高度方向的误差Δe＝(δ+Δδ1)×cz-z0；
D3.修正最初的数据为：(α，β，δ，x0，y0，z0+Δe)，同时规定初始化时Δe为0，准确的定位出每次的船箱位。
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