CN112085447A - 一种数字化集装箱码头集成平台 - Google Patents

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Abstract

一种数字化集装箱码头集成平台，包括基础层、设备层、控制层、管理层和展示层；基础层包括无线网络、网络布线、网络防火墙、服务器、视频监控设备，用于进行信息采集；设备层包括码头的作业设备，用于进行集装箱码头的实际作业；控制层包括设备控制系统和水平运输系统，用于向作业设备发布作业信号、控制设备运行；管理层包括智能闸口系统、码头操作系统，用于进行作业进度、设备的管理、船舶计划、堆场计划、泊位计划、收提箱计划的制定与调整；展示层包括三维可视化系统、指挥控制中心和统一服务门户，用于进行现场作业的远程监控、操控与指挥；该平台的各个系统之间通过基础网络建设系统互联互通，共同协作完成集装箱码头的装卸、调度作业。

Description

一种数字化集装箱码头集成平台
技术领域
本发明涉及集装箱码头控制技术领域，特别是一种数字化集装箱码头集成平台。
背景技术
随着集装箱船的大型化，集装箱码头面临吞吐量急剧增加的巨大压力。加之劳动力成本增加和劳动力资源匮乏，以及环保理念深入人心，降低运行成本、提高作业效率、提升客户服务满意度的软环境建设成为提高竞争力的重要手段，智能化、数字化是集装箱码头未来发展的重要方向。
数字化集装箱码头系统是在自动化技术的基础上，将先进的信息、仿真与分析技术与新一代通信技术结合应用到码头管理、生产、作业与运营的各个环节，在信息全面感知和互联的基础上，建设智能化码头集疏运体系、仓库管理、海关监管系统，解决码头资源调度与管控问题，提高装卸效率，实现车、船、人、物与码头各功能系统之间无缝连接与协同联动。
现有自动化、智能化码头相关产品均为面向码头部分业务和作业环节开发，而实际的码头作业是一个涵盖码头商务信息、装卸作业计划、设备调度与控制等多环节，环环相扣、紧密结合的复杂系统，码头的装卸作业效率不同程度受限于每一个作业环节的影响。
因此，进行自动化集装箱码头局部系统仿真设计或单纯对码头局部作业环节进行研究和优化难以从根本上解决码头问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种面向集装箱码头，提供码头供应链高度整合、节点无缝衔接的完整解决方案与系统协同管控与运营策略的数字化集装箱码头集成平台。
本发明所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的。本发明是一种数字化集装箱码头集成平台，该平台自下而上设置有基础层、设备层、控制层、管理层和展示层；
基础层包括无线网络、网络布线、网络防火墙、服务器、视频监控设备，用于进行信息采集、保证信息安全；
设备层包括码头的作业设备，用于进行集装箱码头的实际作业；
控制层包括设备控制系统和水平运输系统，用于向作业设备发布作业信号、控制设备运行；
管理层包括智能闸口系统、码头操作系统，用于进行作业进度、设备的管理、船舶计划、堆场计划、泊位计划、收提箱计划的制定与调整；
展示层包括三维可视化系统、指挥控制中心和统一服务门户，用于进行现场作业的远程监控、远程操控与应急响应指挥；
该平台的各个系统之间通过基础网络建设系统互联互通，共同协作完成集装箱码头的装卸、调度作业。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的数字化集装箱码头集成平台，所述码头的作业设备包括场桥、岸桥、闸口设备、重载无人运输车。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的数字化集装箱码头集成平台，码头操作系统将箱信息、调度计划、泊位计划、堆场计划、船舶计划传递给码头操作系统；码头操作系统将堆场计划、提货清单的信息传递给智能闸口系统；码头操作系统将各种作业计划、现场作业进度的信息传递给三维可视化系统。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的数字化集装箱码头集成平台，设备控制系统将设备状态以及搬运状态执行情况反馈给码头操作系统；设备控制系统与水平运输系统之间存在岸桥状态信息、场桥状态信息、堆场位置信息、作业执行结果反馈的传输接口；设备控制系统将场桥和岸桥的位置、状态、作业进度的信息发送给三维可视化系统。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的数字化集装箱码头集成平台，水平运输系统将车辆状态、作业执行情况的信息反馈给设备控制系统、并与三维可视化系统存在作业信息、设备信息、车辆位置的信息接口。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的数字化集装箱码头集成平台，智能闸口系统将收提箱确认信息反馈给设备控制系统、并与三维可视化系统存在作业视频、收提箱反馈信息的反馈信息接口。
与现有技术相比，本发明的显著优点：
1、一体化：模块化集成码头业务相关的各子系统，总控码头信息流、业务流，以优化运营、控制成本，拓展收入、创新获利，对码头的管理、运行、安全、服务、商业数据进行分析处理，实现分布作业与一体化集中管控；
2、平台化：基于SpringBoot+代码生成器的快速开发平台进行开发，采用前后端分离架构，人机交互性良好、部署方便快速、二次开发灵活。
3、协同化：统一采用restful接口方式，集成swagger-ui在线接口文档，Jwt token安全验证，整合码头资源，采用中央数据库、可扩展标记语言信息加密、企业服务总线等实现码头运营方、船公司/船代货代与货主三方的生态协同与业务协同；
4、可视化：基于视频监控、增强现实/虚拟现实、数据可视化、全息影像等方式对码头作业进程、岸边作业、水平运输系统作业、堆场作业进行可视化展示，实现码头现场数据统计分析结果可视化，辅助实现码头运维与作业保障。
附图说明
图1为本发明的一种结构示意图；
图2为本发明的数据流示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参照图1-2，一种数字化集装箱码头集成平台，综合考虑码头的各个作业环节，以一个大系统的角度考虑，才能更好地贴合码头工作情况，其研究将具有更广泛的现实意义；并且该平台基于码头自身实际情况，地理位置、周围环境因素、码头规模与布局、靠泊船型、集装箱类型、业务需求等，采用“个性化需求+智能化策略”的工艺规范设计；
该平台集成部署现有成熟模块化的码头操作系统（TOS）、设备控制系统（ECS）、水平运输系统、三维可视化系统、智能闸口系统等产品，也可基于平台进行相关子系统快速开发，各子系统间交互接口统一规范化设计；面向集装箱码头，提供码头供应链高度整合、节点无缝衔接的完整解决方案与系统协同管控与运营策略。
该平台自下而上主要由基础层、设备层、控制层、管理层和展示层组成；基础层主要包括无线网络、布线、防火墙、监控等通信、信息采集、信息安全相关的基础设备，设备层主要包括码头的作业设备，如场桥、岸桥、闸口设备、重载无人运输车等；控制层主要向作业设备发布作业信号、控制设备运行，主要包含设备控制系统和水平运输系统；管理层主要进行作业进度、设备等的管理，船舶计划、堆场计划、泊位计划、收提箱计划等制定与调整，主要包括智能闸口系统、码头操作系统；展示层主要进行现场作业的远程监控、远程操控与应急响应指挥等，包括三维可视化系统、指挥控制中心和统一服务门户；
该平台的各个子系统之间通过基础网络建设系统互联互通，共同协作完成装卸作业、调度作业等：
（1）TOS与ECS系统之间存在传递箱信息、调度计划、泊位计划、堆场计划、船舶计划等相的接口信息；TOS与智能闸口系统之间存在堆场计划、提货清单等接口；TOS将各种作业计划、现场作业进度等信息发送给三维可视化系统；
（2）ECS将设备状态以及搬运状态执行情况等反馈给TOS；与水平运输系统之间存在岸桥状态信息、场桥状态信息、堆场位置信息、作业执行结果反馈等传输接口；ECS系统将场桥和岸桥的位置、状态、作业进度等信息发送给三维可视化系统；
（3）水平运输系统将车辆状态、作业执行情况等反馈给ECS；并与三维可视化系统存在作业信息、设备信息、车辆位置等信息接口；
（4）智能闸口系统将收提箱确认信息反馈给TOS；与三维可视化系统存在作业视频、收提箱反馈信息等反馈信息接口。
本申请的数字化集装箱码头集成平台能够将码头信息化相关的模块化子系统在数字化集装箱码头集成平台上快速部署应用，重点攻克：安全监控、入侵报警系统、安全隐患管理&追踪、安全风险管理、安全一体化、安全信息云；岸边作业与水平运输系统作业解耦、水平运输系统与堆场作业解耦、码头作业仿真驱动数据的轻量化处理、港口作业仿真优化；智能理货与配载、智能堆场、无人驾驶、多车任务管理与路径规划、智能决策；电动AGV设计、岸边&堆场设备电驱动、清洁能源研发等关键技术与问题，统筹码头的作业流程、行为特征、网络通信、信息安全等，以实现集装箱码头“安全”、“高效”、“智能”、“绿色”协同运行。
本申请具备的主要功能为：
（1）涵盖港口物流作业、运输服务及港口管理等各个方面；解决码头安全监控、入侵报警、作业解耦、堆场智能化、无人驾驶、多车任务管理与路径规划、智能决策等问题；
（2）实现现场作业统一管理；能够对靠泊、离岸等整个动态过程进行管理，制定船舶计划、堆场计划等，实现船舶单证、作业受理、堆场管理、费用管理等；
（3）实现现场调度设备的调度与控制；实时采集、记录和控制码头作业过程，科学分配码头装卸资源，实现转运设备的无人化建设、调度以及远程控制；
（4）进出闸无人化操作与管理；基于图像识别、RFID等技术，实现车辆、人员、集装箱的自主识别、登记、审核以及进出闸放行与拦截。
本申请的优点在于：
（1）一体化：模块化集成码头业务相关的各子系统，总控码头信息流、业务流，以优化运营、控制成本，拓展收入、创新获利，对码头的管理、运行、安全、服务、商业数据进行分析处理，实现分布作业与一体化集中管控；
（2）平台化：基于SpringBoot+代码生成器的快速开发平台进行开发，采用前后端分离架构，人机交互性良好、部署方便快速、二次开发灵活；
（3）协同化：统一采用restful接口方式，集成swagger-ui在线接口文档，Jwt token安全验证，整合码头资源，采用中央数据库、可扩展标记语言信息加密、企业服务总线等实现码头运营方、船公司/船代货代与货主三方的生态协同与业务协同；
（4）可视化：基于视频监控、增强现实/虚拟现实、数据可视化、全息影像等方式对码头作业进程、岸边作业、水平运输系统作业、堆场作业进行可视化展示，实现码头现场数据统计分析结果可视化，辅助实现码头运维与作业保障。
本申请的实施效益：
该数字化集装箱码头集成平台，基于集装箱码头工艺与运营的一体化架构设计，结合码头布局进行子系统功能模块划分，可直接集成部署现有成熟产品，也可基于平台自主开发相应功能模块，解决了市场上现有不同产品间架构不兼容，接口交互困难的问题，便于实现集装箱码头的一体化协同管控，提高码头工作效率，码头企业管理效率，降低码头运营成本，带动码头产业链发展；该平台已在自主建设的实验室内得到应用，效果良好。

Claims (6)

1.一种数字化集装箱码头集成平台，其特征在于：该平台自下而上设置有基础层、设备层、控制层、管理层和展示层；
基础层包括无线网络、网络布线、网络防火墙、服务器、视频监控设备，用于进行信息采集、保证信息安全；
设备层包括码头的作业设备，用于进行集装箱码头的实际作业；
控制层包括设备控制系统和水平运输系统，用于向作业设备发布作业信号、控制设备运行；
管理层包括智能闸口系统、码头操作系统，用于进行作业进度、设备的管理、船舶计划、堆场计划、泊位计划、收提箱计划的制定与调整；
展示层包括三维可视化系统、指挥控制中心和统一服务门户，用于进行现场作业的远程监控、远程操控与应急响应指挥；
该平台的各个系统之间通过基础网络建设系统互联互通，共同协作完成集装箱码头的装卸、调度作业。
2.根据权利要求1所述的数字化集装箱码头集成平台，其特征在于：所述码头的作业设备包括场桥、岸桥、闸口设备、重载无人运输车。
3.根据权利要求1所述的数字化集装箱码头集成平台，其特征在于：码头操作系统将箱信息、调度计划、泊位计划、堆场计划、船舶计划传递给码头操作系统；码头操作系统将堆场计划、提货清单的信息传递给智能闸口系统；码头操作系统将各种作业计划、现场作业进度的信息传递给三维可视化系统。
4.根据权利要求1所述的数字化集装箱码头集成平台，其特征在于：设备控制系统将设备状态以及搬运状态执行情况反馈给码头操作系统；设备控制系统与水平运输系统之间存在岸桥状态信息、场桥状态信息、堆场位置信息、作业执行结果反馈的传输接口；设备控制系统将场桥和岸桥的位置、状态、作业进度的信息发送给三维可视化系统。
5.根据权利要求1所述的数字化集装箱码头集成平台，其特征在于：水平运输系统将车辆状态、作业执行情况的信息反馈给设备控制系统、并与三维可视化系统存在作业信息、设备信息、车辆位置的信息接口。
6.根据权利要求1所述的数字化集装箱码头集成平台，其特征在于：智能闸口系统将收提箱确认信息反馈给设备控制系统、并与三维可视化系统存在作业视频、收提箱反馈信息的反馈信息接口。
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