基于GPS/北斗的集装箱堆场物流管理系统研究

      中图分类号：U169.6 文献标识码：A 文章编号：1002-3100(2015)08-0050-04

      0 引言

      经济全球化的发展使得生产企业对企业物流水平的要求迅速提高，集装箱运输成为炙手可热的物流方式。集装箱场站是其运输过程中的关键结点，对不同运输方式之间的集散中转具有较大的影响，对其进行高效管理有利于集装箱运输业务的顺利完成[1]。集装箱场站负责集装箱的搬运、装卸、拼箱、交接等业务，场站资源配置在极大程度上决定了铁路、码头等交通设施的效率。卫星精确定位技术可对叉车及天车进行定位，对集装箱场站物流信息系统的研究及开发具有重要意义，有利于优化集装箱场站的管理。

      1 集装箱运输系统概述

      集装箱运输系统由多个子系统及制单员构成，运输业务需数量众多的功能结点共同协作后方能顺利完成。集装箱场站物流系统主要由空箱区进出库物流、重箱区进出库物流及件散货进出库物流等组成。空箱区进出物流主要包括装箱空箱出库、拆箱空箱入库及场内为空箱的调配等；重箱区进出库物流包括外来重箱入库及装箱入库等；件散货进出库物流主要包括拆箱及外来件散货的出入库等。集装箱产站物流示意图见图1。

      2 卫星定位技术

      将卫星精确定位系统应用于集装箱场站露天作业管理中，可有效提高场站的作业效率。卫星定位设备价格低廉，使用及维护成本较低，且具有定位范围广、精度高等优势，尤其适合为露天场站提供大面积定位服务。卫星精确定位系统在集装箱场站物流管理中的应用具有重要意义，可辅助人工进行叉车及龙门吊车的定位，操作简单，实用性较强[2]。

      2.1 差分定位技术的原理

      差分技术有利于解决精确定位中产生的精密度问题，且具有消除大部分误差的作用。差分定位技术是目前国内外使用范围最广的全球定位系统。其主要原理见图2。

      2.2 差分定位技术在吊车及叉车定位中的应用

      在集装箱场站中，叉车及吊车在进行搬运作业时，需进行人工定位，在地面吊车引导人员的引导下，吊车工方可完成作业，这种作业模式导致资源的过度消耗。另外，如人工定位出现差错，则可能导致后续作业出现麻烦。如采用差分技术对整个作业设备进行精确定位，对作业车辆到达库位进行引导，可有效提高集装箱场站的管理效率。

      目前，集装箱场站多采用高地龙门吊接力的方法进行集装箱拆卸工作，分工十分明确。首先，采用低架龙门吊将集卡的集装箱完全卸下，放置在中转平台后，采用高架龙门吊将其吊起，放置到场站中。在这个过程中，装卸作业与场站作业需分开，龙门吊车进行的水平作业及垂直作业也需分开，集卡不用放堆放房去，有效提高了场站装卸效率及安全性。在龙门吊车上应用两套定位系统，可对集装箱卡车的位置进行准确定位，并可精确地对集卡上的集装箱进行抓取。GIS系统可绘制集装箱场站电子地图，对可达到集卡的路径进行搜索。指挥吊车上的高精度摄像机可指挥吊车精确抓取地面上的集装箱，摄像机摄入的图像信息在处理后可输入传感系统，从而指导吊车灵活移动，对集装箱进行准确抓取和码放[3]。差分技术在吊车及叉车定位中的应用流程见图3。

      

      图1 集装箱场站总体物流示意图

      

      图2 差分定位技术系统原理图

      

      图3 差分技术在叉车及吊车定位流程中的应用流程

      3 集装箱场站物流管理系统设计

      目前，集装箱场站常用的物流管理系统主要是基于C/S架构，采用C语言进行开发的管理系统。该物流系统应用某公司企业信息管理平台进行二次开发，平台首先需开发基础信息功能，在极大程度上节省了开发人员的时间及精力。如系统服务其资源的基本登录权限、柔性配置、角色管理等功能。

      3.1 系统功能

      集装箱场站物流管理系统主要包括：第一，合同管理子系统，主要包括合同新建、更改、封锁等合同操作功能，同时可进行合同内容、相关信息及状态的查询。第二，货物管理子系统，包括制定、执行及查询件散货出库、入库作业等。第三，库位管理子系统，主要包括集装箱箱位及件散货货位的管理、箱位及货位初始化功能及操作，另外，箱位查询功能也包括其中。第四，重箱管理子系统，主要对场站中集装箱重箱的信息进行管理，主要包括重箱信息录入、入库、出库等功能。第五，拆装箱管理子系统，主要进行拆箱及装箱管理，拆箱管理分为拆箱计划及作业执行；装箱管理分为装箱计划制定、修改及执行等。第六，空箱管理子系统，主要包括空箱出入库及基本信息查询等。第七，参数管理子系统，主要包括集装箱基本信息的录入、更改及查询等。第八，作业指令管理子系统，主要包括集装箱叉车、天车设备的出入库等管理，在这个模块中，移动设备对卫星精确定位信息进行接收，同时配合系统数据库中的地理信息，为设备移动提供指导，以免驾驶人员出现错误[4]。

      3.2 卫星定位信息处理

      卫星定位设备接收到数据后，根据通信协议，对数据进行处理和解析，将需要的信息作为作业设备的行动指南。由于北斗导航系统的精确度略低，目前多采用十分成熟的定位接受模式。根据相关协议，GPS接收机通过串口将信息传输到PDA等设备，实现信息的快速传输，信息处理过程见图4。