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1、集装箱港口高精度集装箱港口高精度GPS应用系统应用系统北京合众思壮科技有限公司上海分公司系统部北京合众思壮科技有限公司上海分公司系统部集装箱港口高精度集装箱港口高精度GPS应用系统应用系统轮胎吊集装箱箱位监测系统（PDS） 轮胎吊自动纠偏系统（AGSS） YARDMAP开发工具 集卡GPS监控调度系统AGSS&PDS系统发展概况90年代末以来，中国集装箱港口吞吐 量年均增长幅度达。 2002年，中国港口集装箱总量为3700 万标准箱，2003年，吞吐量比上年增 长了1100万标准箱，达到4800万标准 箱，跃居世界第一。面对迅猛发展的集装箱运输业，如何提高 集装箱码头的作业效率是关系到集装箱运
2、 输供应链是否畅通的核心。轮胎吊作为集 装箱码头的重要作业工具,它的效率的提高 是问题的关键。传统的码头堆场集装箱作业模式为理货操作部把当日要装卸的集装箱，根 据原先计划安排好并储存在码头主机中的位置通过对讲机系统或理货员 (有些码头通过无线电系统把信息显示在司机室监控屏上)把箱子代码和位 置(如几号箱区几号位置等信息)告知某台RTG司机，司机再把车开到对应 位置操作。 其中涉及的不足有: 1. RTG的位置不够清楚，调度上容易产生舍近求远问题，增加生产成本； 2. RTG实际吊具位置没有可靠监控,司机作业存在人为错误的可能性； 3司机作业完毕需要人工确认配备了RTG用GPS系统后，利用当前普
3、遍的无线电系统，可以有效消除RTG作业中存在的 各种人工因素整个生产过程由系列电脑实现闭环控制极大地提高码头生产的正确性 和信息化水平，实现无纸化管理。此过程中每台RTG都将充分应用箱位自动管理，防误 操作等功能。 RTGRTGRTGRTG防误操作功能防误操作功能防误操作功能防误操作功能：利用RTG大车的精确位置，并结合小车和起升机构位置，组成RTG吊 具的三维信息，根据码头堆场的实际布置，可转换成具体的集装箱大车箱位、小车堆 位和起升层高(BERTH，BAY, LANESTACK, TIER)等信息此信息同要作业的集装箱比 较如不符则禁止吊具动作，只有信息致才允许作业。这样就保证了RTG无故
4、障操作； RTGRTGRTGRTG箱位自动管理：箱位自动管理：箱位自动管理：箱位自动管理：利用RTG的三维位置，可随时随地发布RTG的操作信息譬如作业箱量 作业位置，RTG状态等信息。信息通过无线系统发送到中控室，由主机自动记录统计， 实时获得RTG的各种操作数据，及时更新堆场集装箱分布情况从而节省大量的人工登 记工作，并消除各种误差，实现了自动信息化管理有利于信息保存归档。迪拜位于阿联酋东北沿海，濒临波斯湾的 南侧。又名拉希德港。属迪拜港务局管 辖，是阿联酋最大的港口，也是集装箱大 港之一。该港地处亚欧非三大洲的交汇 点，是中东地区最大的自由贸易港，尤以 转口贸易发达而著称。迪拜港务局的远期
5、目标是把迪拜建设成为 类似于远东的香港和新加坡的全球型航运 枢纽。为此，在未来10年，迪拜将继续进 行必要的港口基础设施建设，开辟第三座 人工港口。同时，迪拜还将加大港口运营 的技术含量，引进包括数据处理、货物监 控、信息传输、码头管理等各项功能在内 的航运系统和技术，力争集“货物吞吐港“ 和“物流信息港“于一体。PDS系统的构成本系统主要由两部分组成：移动台、差分 基准站。 移动台由以下几部分组成：控制器单元 （CU）、编码器处理模块、GPS、RADIO、 数字量采集模块、模拟量采集模块及相关 附件组成。 各部分说明如下： 1.控制器单元：负责协调各部分的工作（包 括数据数字量采集、模拟量采
6、集、串口通 讯和数据处理等） 2.编码器处理模块：负责采集编码器的脉冲 数据，并通过串口把数据传送给CU单元。 3.GPS：根据接收的卫星信号和差分基准站 信息（通过RADIO传输）获取天线所在位 置的精确定位信息。 4.RADIO：负责接收差分基准站传来的数据 5.数字量采集模块：采集状态信号和输出开 关量信号 6.模拟量采集模块：采集模拟量（电压、电 流信号）。可接重量传感器。YARDMAP更新当用户安装完PDS系统后，如果场 地YARDMAP发生变化需要更新，可 以通过两种方式实现： 移动存储设备更新 通过RDS系统更新 通过移动存储设备更新，需要对 每台RTG进行逐个人工更新，这种 方
7、法比较费时。 如果通过RDS系统在控制中心对 RTG统一进行更新，则非常方便。 本公司的PDS系统已经预留了通过RDS系统更新YARDMAP的接口。用以表明集装箱在堆场中的位置 BLOCK STACK LANE(SLOT) TRACK LANE 还可表明集装箱的属性。例如：20/40/45英尺， REEFER/NORMAL等 是一个地图数据库 YARDMAPYARDMAPYARDMAPYARDMAP格式检查工具格式检查工具格式检查工具格式检查工具 当用户以文本或其它方式提供YARDMAP数据库文件时，可能由 于使用非图形化方式进行编辑生成，这样可能存在数据格式 等问题，这样的数据文件如果不进行
8、检查，而直接用于PDS系 统，则会产生运行过程中的错误。基于以上考虑，本公司特 别开发了YARDMAP格式检查工具软件。以方便用户对YARDMAP 数据库文件进行检查和维护。 在YARDMAP格式检查软件中，用户输入YARDMAP文件名后进行 格式检查，将在界面中逐条列出错误的行列号和错误类型， 用户根据提示进行修改即可。同时该软件还生成相应的错误 文件，便于用户查阅轮胎吊自动纠偏系统 AGSS (Automatic Gantry Steering System) 何谓轮胎吊RTGC? 用于集装箱码头搬运集装箱的工具 不同于QC和RMG 可在堆场中沿着0度、90度、45度（或24度）方向运 动
9、。AGSS概述AGSS系统可实现轮胎吊沿基准线 自动纠偏，从而实现自动行走的 功能，减轻司机的劳动强度，避 免事故的发生。 系统自动检测轮胎吊行驶轨迹是 否超出警戒范围并迅速给出声光 提示，从而可以最大限度地减小 撞箱事故的发生。 控制精度要求较高，只能在基线 附近正负10cm范围内行走。 采用高精度的差分GPS定位技 术。本系统采用的是实时载波相 位（RTK）差分技术。 集成测向算法及位置传感器，以 提高系统的可靠性和可用性。 特有的场地控制数据库及其管理系统结构图工作过程?在没有安装AGSS系统的轮胎吊上，司机操 作时需要时刻注意黄色基准线，以免轮胎 吊偏离轨道而撞车或撞箱。由于轮胎吊高
10、20多米，且场地上堆满集装箱，司机驾驶 室下还有吊具，因此司机精神必须高度集 中，稍不留神，就会发生事故。 ?安装AGSS后，系统会根据基准线，通过 高精度GPS数据和编码器数据，自动计算实 际运行轨迹与基线的偏移量，并将偏差数 据发给到PLC控制轮胎吊的变频电机进行纠 偏。为了确保系统的安全性，AGSS系统在 保证自动纠偏的同时也可以进行手动纠 偏，且轮胎吊偏离基准线超过警戒值时通 过声音和指示灯提醒司机注意。系统构成本系统主要由两部分组成：移动台、差分基准站。 移动台由以下几部分组成：控制器单元（CU）、ENCODER COUNTER、 GPS、RADIO、数字量采集模块、模拟量采集模块及
11、相关附件组成。 各部分说明如下： CU：控制器单元，负责协调各部分的工作（包括数据数字量采集、模 拟量采集、串口通讯和数据处理等） ENCODER COUNTER：编码器处理模块，负责采集编码器的脉冲数据， 并通过串口把数据传送给CU单元。 GPS：根据接收的卫星信号和差分基准站信息（通过RADIO传输）获取 天线所在位置的精确定位信息。 RADIO：负责接收差分基准站传来的数据 数字量采集模块：采集状态信号和输出开关量信号 模拟量采集模块：采集模拟量（电压、电流信号）。可接重量传感器。YARDMAP开发工具Smart Yardmap Developing Tools（SYDT）工具软件是为了
12、更好更快 地生成Yardmap而专门开发的，它是基于本公司自主知识产权的地理 信息系统（GIS）平台开发而成。 它具有以下特点： 图形显示界面，可任意放大缩小显示界面。任何对Yardmap的修改都 可通过图形化的方式立即显现出来。 为Yardmap的场地测量、数据库文件生成、修改、维护度身订制 提供交错检查工具，对每个Block，Stack，Lane的平行性以及交错进 行检查，保证每个集装箱的位置不会有重叠部分。 升级换代方便。可充分利用原有的数据。 维护方便，成本低。由于大部分工作由软件完成，用户只需提供有限 的信息就可由软件自动完成剩余的工作，成本低廉。 减少场地测量的成本。本软件在设计中
13、充分考虑场地特点，用最少 的测点来生成YARDMAP ，从而减少测点数量，节省测量时间和费用集卡调度系统1 概述 集装箱港口按照Block， Stack，Lane来进行堆放集装 箱。集装箱的场地堆放见图1 1卡车在场地中运输集装箱， 但是卡车司机不知道自己所 在场地中的确切位置，监控 中心也不知道卡车所在的具 体位置。这样监控中心就不 能最有效的利用卡车来运送 集装箱。针对上面这种情况，使用集装箱港口车辆调度系统集装箱港口车辆调度系统能够有 效的解决上述问题. 对现有资源进行更合理的配置和提高工作效率。2 系統方案2.1系统的构成 车辆调度系统目前由监控中心站、专网GPS车载终端、YARDMA
14、P 等组成。系统软件、硬件的应用具有方便、可靠的扩展性。车载 终端设备集数据通信、车辆调度GPS定位等一体化设计，具有良好 的人机界面。主要提供数据通信、GPS数据采集以及指令响应处理 等功能。 2.2 监控中心站的构成 监控中心由服务器、通信管理计算机、GIS工作站、无线通信部 分，超短波数传电台、YARDMAP，以及系统软件、各种应用管理软 件等组成。图221所示为监控中心站的系统构成图221监控中心站系统构成如图221所示，电台资料通 过专网RDS将GPS数据传回道监控 中心，软件系统能以YARD MAP为 数字地图基础，在地理信息系统 平台GIS上显示出来。同时，监 控中心也可将调度系
15、统通过RDS 将系统传送给车载终端。 调度中心系统以GIS为应用软件 平台，在此平台上建立车辆定位 管理、通信管理、调度管理三个 软件模块。 车辆定位管理模块以YARDMAP为 背景，显示车辆位置、运行轨 迹、事件报告等信息。 系统的信息数据流如图222 所示：调度管理数据图222系统的信息数据流程图图223 GIS平台操作接口2.3 2.3 车载终端车载终端车载终端由GPS接收机、控制 器、数传电台、电源、电子 罗盘模块组成。车载终端实 现了车辆位置资料的采集以 及资料的传输。车载终端的 外形如图231所示。图231 车载终端外形图2.4 GIS核心平台GIS核心平台采用合众思壮专用GPS监
16、控与调度平台“经纬通”软件为基础，结合YARDMAP场 地电子地图，它具有以下特点： （1）独立运行，不依赖于其它GIS平台； （2）完善的GIS功能，支持地图分层管理、向量与影像图叠加、无级缩放、任意漫游、图 层管理、空间索引、空间和属性模糊地物查询等，还具有完备的所见所得的地图打印 接口。 （3）地物编辑功能，支持点、线，折线、多边形、圆、贝塞尔、样条、文字等地物类型， 用户可以制作专有地图，也可以对已有地图进行更新； （4）图形显示速度快，可以每秒刷新地图10次以上； （5）最短/最佳路径查找功能； （6）数据通讯接口完备，可以以NMEA、Garmin、Javad 、Navcom等协议与GPS资料进行通 讯，也可以与标准GSM模块交换SM和GPRS资料； （7）具有开放的资料接口，可以读取标准ArcView Shape资料、MapInfo MIF资料、 AutoCAD DXF资料、ArcInfo Coverage资料； （8）完备的ODBC数据库接口，可以与Oracle、SQL Server、Sybase、DB2、Int
