CN112013838B - 码头融合定位系统 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例适用于定位技术领域，提供了一种码头融合定位系统，所述系统包括分别与码头操作中心通信连接的装卸作业设备定位子系统和水平运输设备定位子系统；其中：所述装卸作业设备定位子系统，用于对装卸作业设备进行定位，所述装卸作业设备包括设备大车、设备小车和吊具；所述水平运输设备定位子系统，用于对水平运输设备进行定位，所述水平运输设备包括内部集卡和外部集卡；通过所述装卸作业设备定位子系统采集的所述设备大车、所述设备小车和所述吊具的定位信息，以及通过所述水平运输设备定位子系统采集的所述内部集卡和所述外部集卡的定位信息，被传输至所述码头操作中心，实现对码头中各个设备的定位，提升了定位的精确性。
Description
技术领域
本发明属于定位技术领域，特别是涉及一种码头融合定位系统。
背景技术
随着全球物流业的快速发展，货物流转速度呈加速趋势。集装箱船舶的大型化以及货柜吞吐量的高速增长也进一步要求码头作业效率进行加快，迫使以提高码头生产运营效率为根本目的的码头自动化、智能化加速发展。作为码头生产自动化、智能化中的重要一环，定位系统承担了提供码头设备，例如场桥、岸桥、拖车等作业资源的位置信息、调度情况的重要职责。定位系统性能的优劣将直接影响码头的作业效率。提高定位系统的精度和操作自律性是码头自动化、智能化进程中所必须要突破的技术瓶颈。
目前，码头作业大多采用传统的作业方式，各类实时定位技术(Real-timelocating services)则作为传统作业方式的辅助，零星应用于码头生产运营的少数环节。目前，单独应用于码头作业的实时定位技术，如GPS定位系统、Wi-Fi定位系统等均存在一定的局限性。例如，GPS不能用于室内精准定位，而Wi-Fi又存在覆盖率与精准度的问题。两者作为传统作业方式的辅助，在使用时并不能完全满足码头定位的自动化要求，对前线工作人员生产力的提升有限。因此，如何克服码头定位精度差等缺陷，满足码头作业生产的要求，提升生产效率是本领域技术人员亟需解决的一个问题。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种码头融合定位系统，以解决现有技术中码头定位精度差，无法满足作业生产要求，生产效率较低的问题。
本发明实施例的提供了一种码头融合定位系统，所述系统包括分别与码头操作中心通信连接的装卸作业设备定位子系统和水平运输设备定位子系统；其中：
所述装卸作业设备定位子系统，用于对装卸作业设备进行定位，所述装卸作业设备包括设备大车、设备小车和吊具；
所述水平运输设备定位子系统，用于对水平运输设备进行定位，所述水平运输设备包括内部集卡和外部集卡；
通过所述装卸作业设备定位子系统采集的所述设备大车、所述设备小车和所述吊具的定位信息，以及通过所述水平运输设备定位子系统采集的所述内部集卡和所述外部集卡的定位信息，被传输至所述码头操作中心，实现对码头中各个设备的定位。
与现有技术相比，本发明实施例包括以下优点：
本发明实施例，通过融合定位系统对港区自动化岸桥，自动化场桥和水平运输设备提供系统性的定位服务，不同于对某一定位方式的使用，将多种定位方式融合利用，实现运用连续定位以及关键点定位的两种方式对码头及港区中作业单位进行系统性的精确定位。本实施例的融合定位系统基于码头实际情况，采用多种定位方式以满足不同码头的定位需求，并实现统一高精度地图服务，可以作为其他自动化项目的基础，将为未来更深程度的码头自动化提供重要基础。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一个实施例的一种码头融合定位系统的结构示意图；
图2是本发明一个实施例的一种装卸作业设备定位子系统的结构示意图；
图3是本发明一个实施例的一种水平运输设备定位子系统的结构示意图；
图4是本发明一个实施例的一种针对水平运输设备进行定位的定位方式示意图；
图5是本发明一个实施例的一种内部集卡的定位原理示意图；
图6是本发明一个实施例的一种外部集卡的定位原理示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其他实施例中也可以实现本发明。在其他情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
下面通过具体实施例来说明本发明的技术方案。
参照图1，示出了本发明一个实施例的一种码头融合定位系统的结构示意图，该系统包括装卸作业设备定位子系统和水平运输设备定位子系统，上述装卸作业设备定位子系统和水平运输设备定位子系统均分别与码头操作中心通信连接。
码头操作中心是一种基于TOS(Terminal operation system，码头操作系统)系统的码头生产管理控制中心，可以用于管理和控制码头作业各个环节的计算机管理系统，主要包括单证办理、船舶计划、堆场管理、装卸船计划、作业控制等等。
通常，根据不同的作业方式和类型，可以将码头上的各种设备划分为几类。例如，装卸作业设备和水平运输设备。其中，装卸作业设备又可以根据作业场地的不同，将其分为岸桥和场桥两种，岸桥主要负责岸边装卸，场桥负责堆场装卸。
岸桥，又称为岸边集装箱起重机或桥吊，是专门用于集装箱码头对集装箱船进行装卸作业的专业设备，一般安装在港口码头岸边。场桥，包括橡胶轮胎门式起重机(RTG)和道式集装箱龙门起重机(RMG)，是大型专业化集装箱堆场的专用机械，可以用于装卸标准集装箱，不仅适用于集装箱码头的堆场，同样也适用于集装箱专用堆场。
无论是岸桥或场桥，其均是由设备大车、设备小车和吊具等组成的。因此，本实施例中的设备大车包括岸桥大车和场桥大车中的至少一种，设备小车包括岸桥小车和场桥小车中的至少一种，而吊具也可以包括岸桥吊具和场桥吊具中的至少一种。
另一方面，本实施例中的水平运输设备为集卡。根据集卡的不同归属，可以将其分为内部集卡和外部集卡，内部集卡主要负责码头内部的水平运输，而承担码头与外部之间的水平运输任务的集卡则称为外部集卡。内部集卡属于码头管理使用，外部集卡码头则无法管理，每次进出运输的外部集卡也无法保证相同。
在本发明实施例中，装卸作业设备定位子系统可以用于对装卸作业设备进行定位；水平运输设备定位子系统可以用于对水平运输设备进行定位。通过装卸作业设备定位子系统采集的设备大车、设备小车和吊具的定位信息，以及通过水平运输设备定位子系统采集的内部集卡和外部集卡的定位信息，能够被传输至码头操作中心，实现对码头中各个设备的定位。
通过本实施例的码头融合定位系统可以提供精准的定位信息用于优化人员、器械部署和整体运筹。另外，统一融合的高精度定位系统还可以在后续的港口自动化进程中辅助道路级和车道级路径规划车道引导以及高精度定位功能，以支持未来无人拖车和自动驾驶的作业需求。
为了便于理解，下面结合具体的示例，对采用本实施例提供的融合定位系统分别对码头中的装卸作业设备和水平运输设备进行定位的具体方式进行详细说明。
一、装卸作业设备的定位
通常，装卸作业设备包括岸桥、场桥，两者作业场地不同，岸桥主要负责岸边装卸，场桥负责堆场装卸。如图2所示，是本发明一个实施例的一种装卸作业设备定位子系统的结构示意图。在图2中，装卸设备定位主要是三维定位，即设备大车、设备小车和吊具。
在码头的生产作业中，首先是跑设备大车(即整个场桥或岸桥设备的跑动，可视作x轴)，到达指定堆场贝(即堆场的具体位置(栏、bay)，可视作y轴)；然后跑设备小车(即吊具上方的驾驶小车)到达指定的列，进行起吊集装箱(涉及高度的定位，可视作z轴)。
在本发明实施例中，上述装卸作业设备定位子系统可以包括针对设备大车的地面定位设备，针对设备小车的小车定位设备，以及针对吊具的吊具定位设备，通过不同的定位设备分别对设备大车、设备小车和吊具进行定位。
在具体实现中，针对设备大车的定位主要由地面定位设备完成。上述地面定位设备包括大车格雷母线、大车地址编码器及终端箱等等。其中，大车格雷母线用于检测针对设备大车的大车定位信号，大车地址编码器用于对上述大车定位信号进行编解码，输出设备大车的定位信息。
当然，除地面定位设备外，对设备大车进行定位还可以由设备大车的车载定位设备来实现。车载定位设备包括车载信号接收天线和车载地址编码器，通过车载信号接收天线接收针对设备大车的大车定位信号，然后利用车载地址编码器对大车定位信号进行编解码，可以输出设备大车的定位信息。
在本发明实施例中，设备小车可以根据类型的不同，分为啮合传动小车和非啮合传动小车。因此，对于设备小车的定位，也具体分为两种不同的情形来进行。
对于啮合传动小车，可以通过小车地址编码器对啮合传动小车定位信号进行编解码，输出啮合传动小车的定位信息；而对于非啮合传动小车，则可以通过小车格雷母线检测针对非啮合传动小车的非啮合传动小车定位信号，并将非啮合传动小车定位信号上传至小车地址编码器，由小车地址编码器对非啮合传动小车定位信号进行编解码，以输出非啮合传动小车的定位信息。
在具体实现中，可以在小车轨道旁或与小车走向平行安装小车格雷母线电缆，然后将地址发射器和地址编码接收器都安装在场桥或岸桥上，从而可以直接得到设备小车的定位信息。
在本发明实施例中，吊具定位设备可以包括多个绝对值编码器。通过绝对值编码器可以接收针对吊具的吊具定位信号，并对上述吊具定位信号进行编解码，可以输出吊具的定位信息。
二、水平运输设备的定位
通常，水平运输设备为集卡，根据不同归属分为内部集卡和外部集卡。内部集卡负责码头内部水平运输。基于内外集卡不同，可以在码头中采取不同的定位策略。
如图3和图4所示，分别是本发明一个实施例的一种水平运输设备定位子系统的结构示意图和针对水平运输设备进行定位的定位方式示意图。在图3和图4中，针对内外部集卡及其作业区域的不同，可以分别在不同的作业区域对内外部集卡采用不同的定位方式。
例如，内部集卡主要的作业区域为岸边和堆场，由于均为室外环境，可以采用配置于内部集卡中的高精度定位终端来完成对内部集卡的定位。即，通过高精度定位终端采集内部集卡的定位信息。上述高精度定位终端可以包括GPS终端和北斗卫星导航终端中的至少一种。
如图5所示，是本发明一个实施例的一种内部集卡的定位原理示意图。高精度定位终端可以实现高精度连续定位，利用主动选星(主动筛选有效卫星信号)、惯性导航(深度耦合技术)以及大数据分析纠偏(大数据采集行为分析)三项核心技术实现精准定位。其中，主动选星保证导航卫星信号的有效性，惯性导航保证信号强度不足时定位的准确性，而大数据分析纠偏则在此之上，基于大数据修正定位硬件和环境因素带来的干扰。将GPS终端或北斗卫星导航终端安装在工作单位上，由终端通过导航卫星系统以及差分基站最高每秒更新作业单位的准确位置，并通过LTE(Long Term Evolution，长期演进)等传输网络将位置信息回报码头操作中心。
如图6所示，是本发明一个实施例的一种外部集卡的定位原理示意图。针对外部集卡的定位，可以采用RFID读写器和视频采集设备完成。
在本发明实施例中，可以利用超高频RFID技术实现对外部集卡的识别和定位。在外部集卡进入码头时，可以通过安装于码头闸口处的RFID收发卡机对外部集卡进行RFID标签的发卡及初始化处理。后续则可以通过RFID读写器对标签进行识别以及对标签的RSSI值进行数据分析，完成外部集卡的识别和定位，为业务系统和码头操作中心提供外部集卡的位置信息。
通常，RFID读写器主要配置于堆场栏头，用于读取外部集卡的RFID标签，通过对RFID标签进行读写操作，可以获得外部集卡的定位信息。
在具体实现中，可以通过闸道自动收发RFID标签。在进出闸道安装全自动RFID收发卡机(由闸口系统提供)，并提供RFID读写器对RFID标签进行读写操作，用于RFID卡的初始化工作。
此外，还可以利用摄像头视频采集和图像分析技术等技术来对外部集卡进行辅助定位。基于视频采集设备的视频定位系统主要用于采集外部集卡的图像信息，通过识别图像信息中的车牌信息，获得外部集卡的定位信息。即，视频采集设备以车牌识别为主，车辆结构化分析为辅的识别手段对智能抓拍单元捕捉到的车辆单位进行识别定位。系统中的前端子系统负责对车辆的信息采集，并将图像信息识别后的数据通过传输子系统交付后端子系统，由后端子系统处理并储存前端采集到的车辆信息。视频定位系统可以通过转换机、光纤与交换机的架构将图像信息回报车牌管理系统，将位置信息回报码头操作中心。除定位外，视频定位系统还具备判断作业车道的车辆停留、车辆等待、车辆拥堵情况，结合调度系统及时调整作业指令的功能。
在本发明实施例中，通过在码头中配置包括装卸作业设备定位子系统和水平运输设备定位子系统的融合定位系统，并将上述子系统分别与码头操作中心通信连接，从而在采用装卸作业设备定位子系统对包括设备大车、设备小车和吊具的装卸作业设备进行定位，采用水平运输设备定位子系统对包括内部集卡和外部集卡的水平运输设备进行定位后，可以将设备大车、设备小车、吊具内部集卡和所述外部集卡的定位信息，被传输至码头操作中心，实现对码头中各个设备的精确定位。本实施例中的融合定位系统能够满足目前码头中远程自动化岸桥、远程自动化场桥以及码头内智能水平运输等自动化作业所要求的高精度定位需求。相对于目前人工作业为主导的工作方式，本实施例的融合定位系统提升了定位的精准性。其次，通过将定位信息统一反馈至码头操作中心使得码头或港口的规划更加高效，中控对作业单位的具体状况有更好的把握。第三，融合定位系统同时采用多种定位技术，使得定位信息即使在突发情况或恶劣作业条件下也有所保障，可靠性远高于人工作业。第四，融合定位系统所实现的码头或港区全体的统一高精度地图系统服务也可以作为其他自动化项目的基础，将为未来更深程度的码头自动化提供重要基础，例如无人运载器械的引入和无人操作器械的升吊作业等等。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种码头融合定位系统，其特征在于，所述系统包括分别与码头操作中心通信连接的装卸作业设备定位子系统和水平运输设备定位子系统；其中：
所述装卸作业设备定位子系统，用于对装卸作业设备进行定位，所述装卸作业设备包括设备大车、设备小车和吊具，所述设备大车包括岸桥大车和场桥大车中的至少一种，所述设备小车包括岸桥小车和场桥小车中的至少一种，所述吊具包括岸桥吊具和场桥吊具中的至少一种；
所述水平运输设备定位子系统，用于对水平运输设备进行定位，所述水平运输设备包括内部集卡和外部集卡，所述内部集卡和所述外部集卡的作业区域不同，所述内部集卡和所述外部集卡在不同作业区域的定位方式不同，所述水平运输设备定位子系统包括配置于所述内部集卡中的高精度定位终端、配置于堆场栏头的RFID读写器以及视频采集设备；所述RFID读写器，用于读取所述外部集卡的RFID标签，通过对所述RFID标签进行读写操作，获得所述外部集卡的定位信息，所述外部集卡的RFID标签由所述外部集卡在进入所述码头时，由安装于码头闸口处的RFID收发卡机进行RFID标签的发卡及初始化处理；所述视频采集设备，用于采集所述外部集卡的图像信息，通过识别所述图像信息中的车牌信息，获得所述外部集卡的定位信息；
通过所述装卸作业设备定位子系统采集的所述设备大车、所述设备小车和所述吊具的定位信息，以及通过所述水平运输设备定位子系统采集的所述内部集卡和所述外部集卡的定位信息，被传输至所述码头操作中心，实现对码头中各个设备的定位。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述装卸作业设备定位子系统包括针对所述设备大车的地面定位设备，所述地面定位设备包括大车格雷母线和大车地址编码器；
所述大车格雷母线，用于检测针对所述设备大车的大车定位信号；
所述大车地址编码器，用于对所述大车定位信号进行编解码，输出所述设备大车的定位信息。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述装卸作业设备定位子系统还包括针对所述设备小车的小车定位设备，所述小车定位设备包括小车地址编码器和小车格雷母线，所述设备小车包括啮合传动小车和非啮合传动小车；
所述小车地址编码器，用于对所述啮合传动小车的啮合传动小车定位信号进行编解码，输出所述啮合传动小车的定位信息；
所述小车格雷母线，用于检测针对所述非啮合传动小车的非啮合传动小车定位信号，并将所述非啮合传动小车定位信号上传至所述小车地址编码器，由所述小车地址编码器对所述非啮合传动小车定位信号进行编解码，以输出所述非啮合传动小车的定位信息。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述装卸作业设备定位子系统还包括针对所述吊具的吊具定位设备，所述吊具定位设备包括多个绝对值编码器；
所述绝对值编码器，用于接收针对所述吊具的吊具定位信号，并对所述吊具定位信号进行编解码，输出所述吊具的定位信息。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述装卸作业设备定位子系统包括所述设备大车的车载定位设备，所述车载定位设备包括车载信号接收天线和车载地址编码器；
所述车载信号接收天线，用于接收针对所述设备大车的大车定位信号；
所述车载地址编码器，用于对所述大车定位信号进行编解码，输出所述设备大车的定位信息。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述高精度定位终端，用于采集所述内部集卡的定位信息。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述高精度定位终端包括GPS终端和北斗卫星导航终端中的至少一种。
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