CN117688022A - 一种基于区块链的智能港口物联网大数据平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了智能港口领域的一种基于区块链的智能港口物联网大数据平台，包括货物信息管理模块：用于将货物的订单、客户、集装箱号、集装箱透视图像、物流中的各节点和运输车辆记录至区块链中；无人驾驶车辆路线规划模块：用于根据港口货物分配无人驾驶车辆行驶计划及路线，实时获取各无人驾驶车辆的位置；人工驾驶车辆路线规划模块：用于规划人工驾驶车辆路线，人工驾驶车辆路线会上传至无人驾驶车辆路线规划模块，并计算人工驾驶车辆路线与无人驾驶车辆行驶路线的交叉重合部；动态减速模块：包括若干升降减速带，升降减速带均匀的分布在港口的车道内。采用本发明的技术方案，减少人工车辆与无人驾驶车辆协同中浪费的时间。

Description

一种基于区块链的智能港口物联网大数据平台

技术领域

本发明属于智能港口领域，具体是一种基于区块链的智能港口物联网大数据平台。

背景技术

随着港口自动化、智能化程度的提高，无人驾驶等装卸车辆(AGV、无人集卡)广泛应用于码头生产作业，但由于技术条件及法律法规的限制，无人驾驶车辆无法完成全部运输任务，仍需要人工集卡参与运输。目前，自动化码头大多采取完全分离无人集卡和人工集卡的方式进行装卸作业，这种水平运输模式存在以下缺点：人工驾驶集卡车其主观意识较强，不熟悉码头布局时易发生违章驾驶等情况，高强度作业时易产生安全事故，危害码头工作人员和设备安全；集装箱由无人集卡转运到人工集卡需要其他装卸设备的周转，费时费力，极大降低装卸运输效率。

现有技术中通过交通灯和地面升降柱对人工驾驶车辆进行拦停，以避免人工驾驶车辆与无人驾驶车辆出现线路干扰。但地面升降柱强迫使车辆停止，影响运输效率，且人工车辆受驾驶水平和刹车速度影响，容易超出等待区域，导致被地面升降柱损坏底盘。

发明内容

为了解决现有技术中地面升降柱强迫使车辆停止，影响运输效率的问题，本发明的目的是提供一种基于区块链的智能港口物联网大数据平台，减少人工车辆与无人驾驶车辆协同中浪费的时间。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种基于区块链的智能港口物联网大数据平台，包括：

货物信息管理模块：用于将货物的订单、客户、集装箱号、集装箱透视图像、物流中的各节点和运输车辆记录至区块链中；

无人驾驶车辆路线规划模块：用于根据港口货物分配无人驾驶车辆行驶计划及路线，实时获取各无人驾驶车辆的位置；

人工驾驶车辆路线规划模块：用于规划人工驾驶车辆路线，人工驾驶车辆路线会上传至无人驾驶车辆路线规划模块，并计算人工驾驶车辆路线与无人驾驶车辆行驶路线的交叉重合部；

动态减速模块：包括若干升降减速带，升降减速带均匀的分布在港口的车道内，升降减速带上设有压力传感器，升降减速带内设有控制器，控制器用于根据两次压力传感器记录数据的时间差计算人工驾驶车辆的速度；

当无人驾驶车辆靠近重合部时，监听重合部周围的人工驾驶车辆路线内的升降减速带的控制器回传数据；

当控制回传数据时，根据所处升降减速带位置标记人工驾驶车辆位置，并根据控制器计算的速度，判断当前人工驾驶车辆抵达重合部的预估时间与无人驾驶车辆预设到达时间的差值，当差值大于0时，重合部周围的升降减速带升起，当差值小于0时，无人驾驶车辆减速直至差值小于-10s。

采用上述方案后实现了以下有益效果：货物信息管理模块用于记录港口运输货物的各流程，流程记录利用区块链进行保护，以减少被恶意修改的概率。港口为半封闭式交通，受外界车辆影响极小，因此采用无人集卡的无人驾驶车辆物流运输模式，减少工人数量。人工驾驶车辆作为人员运输、特殊状况、紧急运输或在旺季需要额外运力时加入。

无人驾驶车辆路线规划模块用于根据物流计划，安排无人驾驶车辆进行货物运输。无人驾驶车辆智能度高，能够远程管控依照预设线路行驶，并实时返回位置信息。人工驾驶车辆路线规划模块则为在已规划完成的无人驾驶路线上，增设人工驾驶车辆路线，路线规划应遵循减少交叉重合部的原则，但重合部难以完全优化掉，在行驶至重合部时人工驾驶车辆与无人驾驶车辆可能碰面，存在安全隐患。

动态减速模块用于协调人工驾驶车辆与无人驾驶车量，人工驾驶车辆路线规划模块在规划完成后会计算出重合部位置，当无人驾驶车在重合部周围驶向重合部位置时，会触发升降减速带的监听。升降减速带会通过压力传感器，记录人工驾驶车辆前轮与后轮压过时的时间差，并计算人工驾驶车辆速度并对人工驾驶车辆进行详细定位，进而计算人工驾驶车辆抵达重合部的预估时间。根据预估时间与无人驾驶车辆预设到达时间的差值，判断谁会优先抵达重合部，而后抵达的一方会进行减速避让。无人驾驶车辆存在实时定位和远程操控的优势，且触发监听是以无人驾驶车辆为标准，因此无人驾驶车辆有足够的距离进行速度调节。而人工车辆仅在慢于无人驾驶车辆抵达时间时进行减速调节，因此调节的预留时间相比无人驾驶车辆更长更充足。升降减速带用于迫使人工车辆减速，多条减速带能够减少其再加速的概率，并在与重合部之间的车道上多次检测人工车辆位置，以确保交汇安全。

与现有技术相比，采用减速调控减少车辆停下等待的时间，以提高物流效率；通过升降减速带能够对人工车辆进行减速，拉大人工驾驶车辆与无人驾驶车辆抵达重合部的时间差，且能够检测人工车辆速度并获取其准确位置，进而确保交汇时的安全性。

进一步，还包括大数据分析模块，大数据分析模块用于存储货物信息管理模块中的信息并基于货物信息管理模块中的信息训练卷积神经网络，卷积神经网络用于根据货物的订单和客户预测物流中各节点的抵达时间。

有益效果：通过货物信息管理模块中的信息，能够根据货物种类和客户不同分析物流的耗时。利用卷积神经网络根据货物信息数据进行训练，对后续的货物各节点完成时间进行预估，方便物流运输计划的安排进而方便各车辆路线的规划。

进一步，无人驾驶车辆的减速加速度根据公式

a＝2(S-vt-20v)/(t+20)²

其中S为无人驾驶车辆至重合部的距离，v为无人驾驶车辆的预设速度，t为预估时间且单位为秒。

有益效果：采用该公式使无人驾驶车辆以在人工驾驶车辆抵达重合部后20s抵达重合部，且速度匀速降低，以减少无人驾驶车辆的速度变化过程过快而干扰港口其他在场人员对无人驾驶车辆轨迹的判断。

进一步，当无人驾驶车辆减速通过重合部后，对速度进行补偿，使无人驾驶车辆以额定时间完成无人驾驶车辆行驶计划。

有益效果：无人驾驶车辆触发减速后会使抵达目的地的时间变慢，会对计划安排产生影响，因此在通过重合部后，对速度进行补偿，使无人驾驶车辆以额定时间完成无人驾驶车辆行驶计划，减少对计划安排的影响。

进一步，动态减速模块中检测到无人驾驶车辆通过重合部时，重合部周围的人工驾驶车辆路线内的升降减速带降下。

有益效果：无人驾驶车辆通过重合部后，人工驾驶车辆不会再与无人驾驶车辆在重合部相遇，无需继续保持低速，因此使升降减速带降下，人工驾驶车辆能够恢复速度，提升运输效率。

进一步，港口的车道上设有若干摄像头，摄像头沿车道均匀分布。

有益效果：摄像头能够辅助对人工驾驶车辆位置的监控，并方便管理者查看港口道路状况。

进一步，还包括移动终端，动态减速模块还用于向移动终端发送提示信息辅助人工驾驶车辆控制速度。

有益效果：移动终端能够由人工驾驶车辆驾驶员进行携带，并通过人工驾驶车辆路线规划模块和升降减速带压力检测判断需要发送提示信息的目标。移动终端能够使驾驶员在通过重合部时获取到辅助信息协助驾驶员进行速度调控，进一步减少交汇时的风险。

进一步，移动终端设有语音播报提示信息的功能。

有益效果：语音播报提示信息使驾驶员无需转移注意力至移动终端上，移动终端减少对驾驶的干扰。

附图说明

图1为本发明实施例的示意图。

图2为实施例一的示意图。

图3为升降减速带的示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：无人驾驶车辆1、人工驾驶车辆2、重合部3、升降减速带4、压力传感器5。

实施例一

实施例基本如附图1至附图3所示：

一种基于区块链的智能港口物联网大数据平台，包括：

货物信息管理模块：用于将货物的订单、客户、集装箱号、集装箱透视图像、物流中的各节点和运输车辆记录至区块链中；

无人驾驶车辆路线规划模块：用于根据港口货物分配无人驾驶车辆1行驶计划及路线，实时获取各无人驾驶车辆1的位置；

人工驾驶车辆路线规划模块：用于规划人工驾驶车辆2路线，人工驾驶车辆2路线会上传至无人驾驶车辆路线规划模块，并计算人工驾驶车辆2路线与无人驾驶车辆1行驶路线的交叉重合部3；

动态减速模块：包括若干升降减速带4，升降减速带4均匀的分布在港口的车道内，升降减速带4的型号为专利号CN115961574A中的气动升降减速带，升降减速带4上设有压力传感器5，压力传感5的型号为HT401C-5G22E2-M3，升降减速带4内设有控制器，控制器的型号为STM32F103C8T6，控制器用于根据两次压力传感器5记录数据的时间差计算人工驾驶车辆2的速度；

当无人驾驶车辆1靠近重合部3时，监听重合部3周围的人工驾驶车辆2路线内的升降减速带4的控制器回传数据；

当控制回传数据时，根据所处升降减速带4位置标记人工驾驶车辆2位置，并根据控制器计算的速度，判断当前人工驾驶车辆2抵达重合部3的预估时间与无人驾驶车辆1预设到达时间的差值，当差值大于0时，重合部3周围的升降减速带4升起，当差值小于0时，控制无人驾驶车辆1制动减速，并在经过下一条升降减速带4时检测无人驾驶车辆1速度，直至检测到无人驾驶车辆1保持该速度下，到达时间的差值小于-20s后，停止制动。

具体实施过程如下：货物信息管理模块用于记录港口运输货物的各流程，流程记录利用区块链进行保护，以减少被恶意修改的概率。港口为半封闭式交通，受外界车辆影响极小，因此采用无人集卡的无人驾驶车辆1物流运输模式，减少工人数量。人工驾驶车辆2作为人员运输、特殊状况、紧急运输或在旺季需要额外运力时加入。

无人驾驶车辆路线规划模块用于根据物流计划，安排无人驾驶车辆1进行货物运输。无人驾驶车辆1智能度高，能够远程管控依照预设线路行驶，并实时返回位置信息。人工驾驶车辆路线规划模块则为在已规划完成的无人驾驶路线上，增设人工驾驶车辆2路线，路线规划应遵循减少交叉重合部3的原则，但重合部3难以完全优化掉，在行驶至重合部3时人工驾驶车辆2与无人驾驶车辆1可能碰面，存在安全隐患。

动态减速模块用于协调人工驾驶车辆2与无人驾驶车辆1，人工驾驶车辆路线规划模块在规划完成后会计算出重合部3位置，当无人驾驶车在重合部3周围驶向重合部3位置时，会触发升降减速带4的监听。升降减速带4会通过压力传感器5，记录人工驾驶车辆2前轮与后轮压过时的时间差，并计算人工驾驶车辆2速度并对人工驾驶车辆2进行详细定位，进而计算人工驾驶车辆2抵达重合部3的预估时间。根据预估时间与无人驾驶车辆1预设到达时间的差值，判断谁会优先抵达重合部3，而后抵达的一方会进行减速避让。无人驾驶车辆1存在实时定位和远程操控的优势，且触发监听是以无人驾驶车辆1为标准，因此无人驾驶车辆1有足够的距离进行速度调节。而人工车辆仅在慢于无人驾驶车辆1抵达时间时进行减速调节，因此调节的预留时间相比无人驾驶车辆1更长更充足。升降减速带4用于迫使人工车辆减速，多条减速带能够减少其再加速的概率，并在与重合部3之间的车道上多次检测人工车辆位置，以确保交汇安全。

例如图2所示情况下，无人驾驶车辆1驶向重合部3，触发人工车辆2线路的升降减速带4监听，在经过一条升降减速带4后，计算出无人驾驶车辆1优先通过重合部3，将重合部3周围的人工车辆2线路内的升降减速带4升起，对人工车辆2进行减速，并约束其速度难以上升，使预估时间与无人驾驶车辆1预设到达时间的差值进一步增大，降低出现安全事故的概率。

该发明采用减速调控减少车辆停下等待的时间，以提高物流效率；通过升降减速带4能够对人工车辆进行减速，拉大人工驾驶车辆2与无人驾驶车辆1抵达重合部3的时间差，且能够检测人工车辆速度并获取其准确位置，进而确保交汇时的安全性。

实施例二

与上述实施例的区别在于：还包括大数据分析模块，大数据分析模块用于存储货物信息管理模块中的信息并基于货物信息管理模块中的信息训练卷积神经网络，卷积神经网络用于根据货物的订单和客户预测物流中各节点的抵达时间。

具体实施过程如下：通过货物信息管理模块中的信息，能够根据货物种类和客户不同分析物流的耗时。利用卷积神经网络根据货物信息数据进行训练，对后续的货物各节点完成时间进行预估，方便物流运输计划的安排进而方便各车辆路线的规划。

实施例三

与上述实施例的区别在于：无人驾驶车辆1的减速加速度根据公式

a＝2(S-vt-20v)/(t+20)²

其中S为无人驾驶车辆1至重合部3的距离，v为无人驾驶车辆1的预设速度，t为预估时间且单位为秒。

具体实施过程如下：采用该公式使无人驾驶车辆1以在人工驾驶车辆2抵达重合部3后20s抵达重合部3，且速度匀速降低，以减少无人驾驶车辆1的速度变化过程过快而干扰港口其他在场人员对无人驾驶车辆1轨迹的判断。

实施例四

与上述实施例的区别在于：当无人驾驶车辆1减速通过重合部3后，对速度进行补偿，使无人驾驶车辆1以额定时间完成无人驾驶车辆1行驶计划。

具体实施过程如下：无人驾驶车辆1触发减速后会使抵达目的地的时间变慢，会对计划安排产生影响，因此在通过重合部3后，对速度进行补偿，使无人驾驶车辆1以额定时间完成无人驾驶车辆1行驶计划，减少对计划安排的影响。

实施例五

与上述实施例的区别在于：动态减速模块中检测到无人驾驶车辆1通过重合部3时，重合部3周围的人工驾驶车辆2路线内的升降减速带4降下。

具体实施过程如下：无人驾驶车辆1通过重合部3后，人工驾驶车辆2不会再与无人驾驶车辆1在重合部3相遇，无需继续保持低速，因此使升降减速带4降下，人工驾驶车辆2能够恢复速度，提升运输效率。

实施例六

与上述实施例的区别在于：港口的车道上设有若干摄像头，摄像头沿车道均匀分布。

具体实施过程如下：摄像头能够辅助对人工驾驶车辆2位置的监控，并方便管理者查看港口道路状况。

实施例七

与上述实施例的区别在于：还包括移动终端，动态减速模块还用于向移动终端发送提示信息辅助人工驾驶车辆2控制速度。

具体实施过程如下：移动终端能够由人工驾驶车辆2驾驶员进行携带，并通过人工驾驶车辆路线规划模块和升降减速带4压力检测判断需要发送提示信息的目标。移动终端能够使驾驶员在通过重合部3时获取到辅助信息协助驾驶员进行速度调控，进一步减少交汇时的风险。

实施例八

与上述实施例的区别在于：移动终端设有语音播报提示信息的功能。

具体实施过程如下：语音播报提示信息使驾驶员无需转移注意力至移动终端上，移动终端减少对驾驶的干扰。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (8)

1.一种基于区块链的智能港口物联网大数据平台，其特征在于：包括：

货物信息管理模块：用于将货物的订单、客户、集装箱号、集装箱透视图像、物流中的各节点和运输车辆记录至区块链中；

无人驾驶车辆路线规划模块：用于根据港口货物分配无人驾驶车辆行驶计划及路线，实时获取各无人驾驶车辆的位置；

人工驾驶车辆路线规划模块：用于规划人工驾驶车辆路线，人工驾驶车辆路线会上传至无人驾驶车辆路线规划模块，并计算人工驾驶车辆路线与无人驾驶车辆行驶路线的交叉重合部；

动态减速模块：包括若干升降减速带，升降减速带均匀的分布在港口的车道内，升降减速带上设有压力传感器，升降减速带内设有控制器，控制器用于根据两次压力传感器记录数据的时间差计算人工驾驶车辆的速度；

当无人驾驶车辆靠近重合部时，监听重合部周围的人工驾驶车辆路线内的升降减速带的控制器回传数据；

当控制回传数据时，根据所处升降减速带位置标记人工驾驶车辆位置，并根据控制器计算的速度，判断当前人工驾驶车辆抵达重合部的预估时间与无人驾驶车辆预设到达时间的差值，当差值大于0时，重合部周围的升降减速带升起，当差值小于0时，无人驾驶车辆减速直至差值小于-20s。

2.根据权利要求1所述的基于区块链的智能港口物联网大数据平台，其特征在于：还包括大数据分析模块，大数据分析模块用于存储货物信息管理模块中的信息并基于货物信息管理模块中的信息训练卷积神经网络，卷积神经网络用于根据货物的订单和客户预测物流中各节点的抵达时间。

3.根据权利要求2所述的基于区块链的智能港口物联网大数据平台，其特征在于：无人驾驶车辆的减速加速度根据公式：a＝2(S-vt-20v)/(t+20)²，其中S为无人驾驶车辆至重合部的距离，v为无人驾驶车辆的预设速度，t为预估时间且单位为秒。

4.根据权利要求3所述的基于区块链的智能港口物联网大数据平台，其特征在于：当无人驾驶车辆减速通过重合部后，对速度进行补偿，使无人驾驶车辆以额定时间完成无人驾驶车辆行驶计划。

5.根据权利要求4所述的基于区块链的智能港口物联网大数据平台，其特征在于：动态减速模块中检测到无人驾驶车辆通过重合部时，重合部周围的人工驾驶车辆路线内的升降减速带降下。

6.根据权利要求5所述的基于区块链的智能港口物联网大数据平台，其特征在于：港口的车道上设有若干摄像头，摄像头沿车道均匀分布。

7.根据权利要求6所述的基于区块链的智能港口物联网大数据平台，其特征在于：还包括移动终端，动态减速模块还用于向移动终端发送提示信息辅助人工驾驶车辆控制速度。

8.根据权利要求7所述的基于区块链的智能港口物联网大数据平台，其特征在于：移动终端设有语音播报提示信息的功能。