CN112150073A

CN112150073A - 基于物联网的港口物流智能调度信息管控系统及其作业方法

Info

Publication number: CN112150073A
Application number: CN202011041362.7A
Authority: CN
Inventors: 顾广安
Original assignee: Nanjing Liandi Information System Co ltd
Current assignee: Nanjing Liandi Information System Co ltd
Priority date: 2020-09-28
Filing date: 2020-09-28
Publication date: 2020-12-29

Abstract

本发明提供一种基于物联网的港口物流智能调度信息管控系统及其作业方法，从船舶进港停靠泊位开始，融合物联网、移动互联、智能调度平台等先进的技术和手段，把货物从船舶经由班组调度至堆场和仓库，再由货主提货出库。本发明针对港口业务的特殊性，兼顾到安全和效率的双重指标，算法中采用了先来先服务法（FCFS），非抢占，以及短作业优先法（SPF），抢占。依照船主提交的货物申请信息并结合港口管理人员的辅助决策干预，智能调度平台做系统的解析和优化，从而指导和规范调度流程。本发明从港口业务的实际出发，集成了物联网管控平台、港口服务申请APP、港口智能调度平台，全面提升了港口的管理水平和实施效率，在行业内具有一定的科学性和先进性。

Description

基于物联网的港口物流智能调度信息管控系统及其作业方法

技术领域

本发明涉及物联网的港口物流智能调度信息管控平台及实现，属于港口物流调度的信息化技术领域。

背景技术

港口的货物调度，一直以来就是港口管理部门比较困扰的事情，从载货的船舶进入港口开始，到船舶离开港口，需要经过入港申请、货物卸货、设备管控、班组调度、提货申请等流程。整个过程中，需要消耗很多的人力物力财力，同时，调度管理还存在很多不足之处：

1、现有的调度过程复杂，很多基于人的经验来操作，处理时间长，效率低，缺少科学有效的调度算法，造成调度过程中的重复劳动和效率低下；

2、缺少一套规范的标准来约束调度管理过程，操作不规范，无法应对一些特殊状况；

3、物联网的设备管控与智能调度平台集成不够紧密，各调度设备独立作业；

4、缺少移动端的业务申请和审批入口，业务功能不完善，便捷性不够，也使得调度效率低下。

因此，为了规范港口的业务流程，统一管控物联设备，优化港口调度算法，形成基于物联网的港口物流智能调度信息管控平台，已是当务之急。

发明内容

针对目前港口物流智能调度信息管控平台存在的不足，本发明的目的是提供一种基于物联网的港口物流智能调度信息管控平台及实现方法，提升港口调度作业品质，提高港口业务办理效率，形成一套统一的港口物流智能调度作业规范和行业标准。

本发明采用如下技术方案：

基于物联网的港口物流智能调度信息管控平台，所述平台包括物联网终端设备组、港口业务申请APP、港口物联网管控平台、港口智能调度平台；其中，

所述物联网终端设备组，为配合调度构建的物联设备，通过工控局域网络和通信协议接入港口专网，与港口物联网管控平台进行通信；

所述港口业务申请APP，主要服务于船主、港口管理员、调度班组、货主，包括入港流程的申请和审批、提货出库流程的申请和审批、班组调度任务的审批等；

所述港口物联网管控平台，做为连接物联设备的纽带，扮演上位机的角色，和下位机进行通信，下位机主要包含工控主机、PLC等，封装了各类物联设备的通信标准和通信协议，管理和控制物联网终端设备组；

所述港口智能调度平台，是最上层的应用，反映的是用户的直接需求，核心功能就是调度算法。

进一步的，所述物联网终端设备组，各设备间通过工控局域网络连接，同时打通和港口专网的网络连接；

所述港口业务申请APP，APP的访问入口部署在互联网络中，方便船主、货主、港口管理员、班组，都能通过公网接入，访问各自的申请和审核业务，APP的服务逻辑部署在港口专网中，这样就打通了互联网和港口专网的网络通信连接，当然，在这两个网络之间有防火墙等网络安全设备做安全保障；

所述港口物联网管控平台，按照工业控制的标准接入港口工控局域网，属于独立的网络段，跟港口专网间保持网络畅通；

所述港口智能调度平台，部署在港口专网内，是港口业务流程的应用，属于独立的网络段，跟港口工控局域网保持网络畅通。

由此可见，无论是物联设备组、港口业务申请APP，还是港口物联网管控平台、港口智能调度平台，涉及到的互联网、工控局域网、港口专网，是各自独立又能实现通信的网络。

更进一步的，所述物联网终端设备组，主要包括各种终端设备，如：装卸机、起重机、皮带机、卡车、龙门吊、打码机、扫码机等；

所述港口物联网管控平台，使用角色主要为港口班组成员以及港口管理员，功能包括：设备管理、协议管理、网关管理、采集接口、控制接口、任务管理、联动管理、预警管理；

所述港口业务申请APP，为业务开展的方便快捷，使用角色主要为船主、货主、港口班组及港口管理员，功能包括：货物申请及审批、提货申请及审批、班组审批、调度审批等；

所述港口智能调度平台，使用角色主要为港口管理员，功能包括：任务管理、入库管理、调度管理、调度模型、算法管理、调度执行、消息管理、调度预警，以及必要的统计分析等功能。

基础服务平台，提供了组织、人员、角色、菜单、权限、数据字典等基础服务。

本发明还提供基于上述港口物流智能调度信息管控平台的实现，包括以下步骤：

步骤一，船主申请货物入港；

步骤二，港口管理员审批入港申请；

步骤三，船舶入港后港口管理员发起调度任务；

步骤四，班组根据调度单接收调度任务；

步骤五，依照港口调度算法，进行调度实施；

步骤六，货物进入堆场或者仓库；

步骤七，货主申请提货出库；

步骤八，港口管理员审批提货申请；

步骤九，货主根据提货单提货出库。

基于上述发明的技术方案，本发明与现有技术方案相比具有如下技术优点：

1、本发明中对所有的物联网设备做了一个大的集成，从而使得各个物联设备不再独立作业而是协同作业；

2、本发明中根据港口的业务，制定了一套科学且行之有效的调度算法，减少了港口人员的体力劳动，提高了作业调度的效率，提升了港口智能化管理的水平；

3、本发明增加了移动端的支持，依托互联网，将一些业务申请和审批的访问入口放在了移动端进行，完善了业务功能，提升了客户的使用体验；

4、本发明的调度算法具有一定的先进性，在港口行业规范标准的制定上提供了决策依据。

附图说明

图1为基于物联网的港口物流智能调度信息管控平台及实现的总体架构图；

图2为基于物联网的港口物流智能调度信息管控平台及实现的工作流程图；

图3为基于物联网的港口物流智能调度信息管控平台及实现的调度算法图；

图4为基于物联网的港口物流智能调度信息管控平台及实现的功能结构图。

具体实施方式

下面结合图1的基于物联网的港口物流智能调度信息管控平台及实现的总体架构图、图2的基于物联网的港口物流智能调度信息管控平台及实现的工作流程图，对本发明的实施方式和实施步骤做进一步的详细说明。

实施例1

如图1所示，本发明提供基于物联网的港口物流智能调度信息管控平台及实现，所述平台包括物联网终端设备组、港口业务申请APP、港口物联网管控平台、港口智能调度平台；其中，

所述物联网终端设备组，各设备间通过工控局域网络连接，同时打通和港口专网的网络连接；

所述物联网终端设备组，主要包括各种终端设备，如：装卸机、起重机、皮带机、卡车、龙门吊、打码机、扫码机等；

工控局域网比较复杂，基本上是通过四类网络进行连接，分别是基于RS232/485的串口网络、基于蓝牙的局域网络、基于无线WIFI的局域网络、基于RJ45的网络，工控局域网络主要实现各个终端设备的联通；

实施例2

如图3、图4所示，本发明还提供上述基于物联网的港口物流智能调度信息管控平台及实现的操作方法，包括以下步骤：

①流程启动

船主、货主、班组人员、管理人员，安装港口业务申请APP，能通过4G/5G/无线WIFI接入互联网；

港口物联网管控平台，通过工控局域网连接所有的物联终端设备；

港口智能调度平台，接入港口专网；

互联网、港口专网、工控局域网保证联通。

②软件服务启动

港口业务申请APP服务启动；

港口物联网管控平台服务启动；

港口智能调度平台服务启动；

应用相关的数据库服务启动。

③接收&处理入港申请信息

船主通过港口业务申请APP，填写货物入港申请，主要信息包括：船舶基本信息（AIS信息、船舶唯一识别ID、呼号、船舶名称、吞吐量、入港时间等）、货物信息（货物类别、是否危险品、吨重、检测单信息等）等，系统生成入港申请单，并流转到港口管理员接受审批。

④接收&处理调度信息

港口管理员通过港口业务申请APP，接收待办，审核入港申请信息。如果入港申请未通过，则打回给船主，重新申请；如果入港信息通过审核，则船主将船舶停靠泊位。现实中，入港申请往往需要提前办理，港口管理员根据申请信息分配泊位。船舶入港停靠泊位后，港口管理员根据入港申请在港口智能调度平台发起调度任务，调度任务调用调度算法，本发明遵循先来先服务算法（FCFS），非抢占，该算法涉及的调度参数包括：

1）任务名称：系统自动生成，连续发番；

2）调度方式：管理员指定（卡车2、装卸机4、皮带机6、龙门吊8、起重机10），权重占比30%；

3）吞吐量：货物吞吐总量（1吨-10吨），权重占比20%；

4）响应时间：货物装卸时间（1时-10时），权重占比15%；

5）装卸开销：货物装卸花费的财力物力（1万-10万），权重占比15%；

6）涉及角色：货物装卸过程中涉及的角色（1个-10个），权重占比10%；

7）复杂度：管理员指定（1-10），权重占比5%；

8）存储位置：管理员指定（堆场（5）、仓库（10）），权重占比5%。

调度系统加权算法：

1）得到1-10的数值

2）数值作为调度任务的优先次序参考

3）如果数值相同，则看调度方式（SPF>FCFS）

4）如果调度方式相同，则看任务名称

5）任务名称番号在前的优先处理

业务场景：一批日杂货运输，发起调度任务，

1）任务名称：T000001；

2）调度方式：皮带机，6*30%=1.8；

3）吞吐量：5吨，5*20%=1；

4）响应时间：4小时，4*15%=0.6；

5）装卸开销：8，8*15%=1.2；

6）涉及角色：4个，4*10%=0.4；

7）复杂度：8，8*5%=0.4；

8）存储位置：仓库，10*5%=0.5。

综上计算出调度建议数值为：1.8+1+0.6+1.2+0.4+0.4+0.5=5.9

考虑到港口业务的特殊性，有些货物需要在短时间内进入堆场或者仓库，所以在先来先服务算法（FCFS）的基础上，加入了短作业优先抢占算法（SPF），调度参数同先来先服务算法（FCFS），优先级更高。所以在实际应用中，港口调度平台处理队列中经常有临时插入的优先级更高的调度任务。平台根据调度算法生成调度单。

⑤货物入库

港口班组，通过港口业务申请APP，接收待办，执行调度任务。调度主要通过港口物联网管控平台下发指令给物联网终端设备，最终，货物被放入了堆场或者仓库。入库成功后，港口智能调度平台会发送消息给港口管理者和或者做通知，同时，生成库存二维码，贴在对应的货物上，方便后期提货用。

⑥接收&处理提货申请信息

货主通过港口业务申请APP，填写提货申请，主要信息包括：货物信息、货主信息等，系统生成提货申请单，并流转到港口管理员接受审批。

⑦货物出库

港口管理员通过港口业务申请APP，接收待办，审核提货申请信息。如果提货申请未通过，则打回给货主，重新申请；如果提货信息通过审核，则或者凭借发送的入库通知和二维码进行提货，完成货物出库流程。

⑧流程终止

上述的③-⑦步骤，是一个完整的货物从入港到出库的流程。

以上所述，仅是针对本发明的基本工作原理、工作流程以及较佳实现方式的概要描述而已，并非对本发明作任何形式上的限制，任何熟悉本行业的技术人员以及业务人员，在不脱离本发明技术原理和实现方式的前提下，可能对本发明涉及的简单结构变换、各种变化和改进、以及本发明中实现优点的一个或者多个，均应视作本发明的保护范围内。

Claims

1.基于物联网的港口物流智能调度信息管控系统，其特征在于，所述系统包括：

物联网终端设备组，所述物联网终端设备组为配合调度构建的物联设备，通过工控局域网络和通信协议接入港口专网，与港口物联网管控平台进行通信；

港口物联网管控平台，所述港口物联网管控平台为连接物联设备的纽带，下位机包含工控主机、PLC，封装了物联网终端设备组的通信标准和通信协议，管理和控制物联网终端设备组；

港口智能调度平台，所述港口智能调度平台为上层的应用，其基于先来先服务法FCFS，以及短作业优先法SPF，为船舶进出港中涉及的港内作业提供调度保障。

2.根据权利要求1所述的基于物联网的港口物流智能调度信息管系统，其特征在于，所述管控系统通过港口业务申请APP与各使用者进行交互，所述使用者包括船主、港口管理员、调度班组、货主，所述港口业务申请APP的业务范围包括入港流程的申请和审批、提货出库流程的申请和审批、班组调度任务的审批。

3.根据权利要求1所述的基于物联网的港口物流智能调度信息管控系统，其特征在于，所述物联网终端设备组，包括装卸机、起重机、皮带机、卡车、龙门吊、打码机、扫码机，各设备间通过工控局域网络连接，各设备与工控局域网络之间基于设备本身的接口，分别通过四类网络进行连接，包括基于RS232/485的串口网络、基于蓝牙的局域网络、基于无线WIFI的局域网络、基于RJ45的网络，工控局域网络实现各个终端设备的联通，

同时与港口专网建立网络连接；

所述港口业务申请APP与使用者的交互部署在互联网络中，其面向船主、货主、港口管理员、班组，访问各自的申请和审核业务，所述港口业务申请APP的服务逻辑部署在港口专网中，在这两个网络之间有网络安全设备做安全保障；所述港口物联网管控平台，按照工业控制的标准接入港口工控局域网，属于独立的网络段，跟港口专网间保持网络畅通；

4.根据权利要求1所述的基于物联网的港口物流智能调度信息管控系统，其特征在于，所述物联设备组、港口业务申请APP、港口物联网管控平台以及港口智能调度平台，与互联网、工控局域网或港口专网，均为独立通信的网络。

5.根据权利要求1所述的基于物联网的港口物流智能调度信息管控平台及实现，其特征在于，所述港口物联网管控平台的用户包括港口班组成员以及港口管理员，所述港口物联网管控平台为用户提供设备管理、协议管理、网关管理、采集接口、控制接口、任务管理、联动管理、预警管理；

所述港口业务申请APP，用于货物申请及审批、提货申请及审批、班组审批、调度审批；所述港口智能调度平台的用户为港口管理员，其为用户提供任务管理、入库管理、调度管理、调度模型、算法管理、调度执行、消息管理、调度预警，以及统计分析。

6.根据权利要求1所述的基于物联网的港口物流智能调度信息管控系统的作业方法，其特征在于，所述作业方法包括以下步骤：

步骤一，船主申请货物入港；

步骤二，港口管理员审批入港申请；

步骤三，船舶入港后港口管理员发起调度任务；

步骤四，班组根据调度单接收调度任务；

步骤五，依照港口调度算法，进行调度实施；

步骤六，货物进入堆场或者仓库；

步骤七，货主申请提货出库；

步骤八，港口管理员审批提货申请；

步骤九，货主根据提货单提货出库。

7.根据权利要求6所述的作业方法，其特征在于，船舶入港停靠泊位后，港口管理员根据入港申请在港口智能调度平台发起调度任务，调度任务调用调度算法，遵循先来先服务算法FCFS，以及短作业优先法SPF，该算法涉及的调度参数包括：

任务名称：系统自动生成，连续发番；

调度方式：管理员指定卡车、装卸机、皮带机、龙门吊、起重机，权重占比30%；

吞吐量：货物吞吐总量权重占比20%；

响应时间：货物装卸时间权重占比15%；

装卸开销：货物装卸花费的财力物力权重占比15%；

涉及角色：货物装卸过程中涉及的角色权重占比10%；

复杂度：管理员指定权重占比5%；

存储位置：管理员指定堆场、仓库，权重占比5%；

所述港口调度算法的逻辑为：

步骤5.1，通过对任务各参数分析得到1-10的数值；

步骤5.2，数值作为调度任务的优先次序参考；

步骤5.3，如果数值相同，则看调度方式，所述调度方式为短作业优先法SPF优先于来先服务算法FCFS；

步骤5.4，如果调度方式相同，则看任务名称；

步骤5.5，任务名称番号在前的优先处理。

8.根据权利要求6或7所述的作业方法，其特征在于，所述短作业优先法SPF调度参数同所述先来先服务算法FCFS，优先级更高。