CN106779355A - 一种集装箱码头自动化信息管理系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是关于一种集装箱码头自动化信息管理系统和方法，属于电子信息技术领域。技术方案：包括码头操作系统、设备控制系统和数据交互接口。所述码头操作系统计划和指派任务、管理任务状态以及向设备控制系统发送指令并接收反馈信息；所述设备控制系统接收作业信息、驱动设备执行指令，监控设备运行状态、向码头操作系统反馈作业信息以及设备状态；所述码头操作系统和所述设备控制系统通过所述数据交互接口进行任务传输和处理。有益效果是：本发明构建出一套尽可能优化结构，精简信息采集，构建数据通畅、分工明确的信息管理系统。为港口集装箱装卸运输信息化提供完整的解决方案，使码头运转流畅，进一步提升码头的运行效率，节约大量的人力成本。
Description
技术领域
本发明涉及电子信息技术领域，尤其涉及一种用于集装箱码头自动化信息管理的电子系统和方法。
背景技术
随着全球经济一体化与信息技术的发展,特别是现代物流的发展,在现代港口竞争因素多元化、港口经营国际化、港口腹地贸易化和港口信息化的今天,各大港口之间的竞争将会十分激烈,这种竞争不仅仅局限于业务、硬件方面,更主要的是港口的信息化建设与应用水平。集装箱码头管理信息系统作为港口开展中心业务的核心平台,对提高港口集装箱吞吐量,客户服务质量,进而对提升港口核心竞争力,发挥了决定性的作用。目前大部分集装箱码头在信息技术的应用方面，就包括了发展集装箱码头自动化信息管理系统，逐步采用自动化技术取代人工的操作,如电子数据交换技术、自动冷藏箱控制技术和定位系统技术等。为提高码头作业效率、保证服务质量、增强码头的信息化管理水平和核心竞争力，集装箱码头自动化信息管理系统的应用将成为必然趋势。
发明内容
为了克服码头作业效率低下、成本高等问题，本发明提供一种集装箱码头自动化信息管理系统，该系统为港口集装箱装卸运输信息化提供完整的解决方案，使码头运转流畅，进一步提升码头的运行效率，节约大量的人力成本。所述技术方案如下：
一种集装箱码头自动化信息管理系统，包括：码头操作系统、设备控制系统和数据交互接口。所述码头操作系统计划和指派任务、管理任务状态以及向设备控制系统发送指令并接收反馈信息；所述设备控制系统接收作业信息、驱动设备执行指令，监控设备运行状态、向码头操作系统反馈作业信息以及设备状态；所述码头操作系统和所述设备控制系统通过所述数据交互接口进行任务传输和处理。
进一步的，所述码头操作系统包括资源计划模块、电子数据交换模块、监控及识别软件、作业计划模块、结算管理模块和设备控制接口。
进一步的，所述设备控制系统包括机械控制模块、支持性服务模块、诊断模块和图形化显示模块。
进一步的，所述数据交互接口包括码头操作系统链接口、消息队列和设备控制系统链接口。
进一步的，所述资源计划模块包括财务、计费、人事、机务和统计。
进一步的，所述监控及识别软件包括闸口识别、RFID识别、冷藏控制箱和定位系统。
进一步的，所述作业计划模块包括作业和计划，所述作业包括无线传输终端；所述计划包括泊位计划、集港计划、疏港计划、装卸计划、清港计划和其他计划。
进一步的，所述无线传输终端包括手持终端和车载终端。
进一步的，所述机械控制模块包括梭车运输控制系统、轨道吊控制系统和桥吊控制系统。
进一步的，所述支持性服务模块包括接收数据模块、整理数据模块和发送数据模块。
进一步的，所述诊断模块包括机械状态监控、关键指标分析和作业日志管理。
进一步的，所述图形化显示模块包括图形化用户窗口和远程操作台控制。
进一步的，所述RFID识别采用C5000URFID手持终端。
进一步的，所述冷藏控制箱采用RMS2200系统。
本发明还涉及一种集装箱码头自动化信息管理方法，技术方案如下：
一种集装箱码头自动化信息管理方法，其特征在于，步骤如下：
S1、根据需求进入系统选择集港、疏港或者装卸等港内作业类型订单；
S2、选择集港订单，客户填写集装箱规格和相关作业要求；
S3、码头操作系统通过电子数据交换模块形成与之对应的运单和集港计划，并对运单信息进行格式化、规范化；
S4、通过船舶配积载、汽车预报、铁路车辆信息保障运单和订单的关联，通过运单和订单的绑定，为后续的资源计划模块提供所需的人事、机务、计费信息；
S5、当载有集装箱的外部拖车进入码头堆场时，经过闸口会被识别并在码头操作系统中形成记录，包括进闸时间、堆场、拖车编号；
S6、码头操作系统会将集装箱的放置区位发送给拖车司机；
S7、将无源电子标签固定在集装箱的门楣处；将RFID读写器安装在检查桥、堆高机、正面吊、堆场和岸桥处，当装有无源电子标签的集装箱经过RFID读写器时，码头操作系统会获取集装箱的信息，对其实现远程跟踪，通过RFID识别，自动记录各处集装箱的信息；
S8、拖车经过闸口时，码头操作系统生成集港任务并通过链接口的Web Service接口将任务添加到请求消息队列中，设备控制系统链接口接收到集港任务的指令后，根据获取的堆场地图，进行设备的调用和控制操作；
S9、在码头操作系统形成任务并添加到请求消息队列后，设备控制系统接收任务指令，将场桥、梭车等所需设备派到系统指定位置，各设备使用人员在任务队列中都有自己的任务信息，任务过程中，设备控制系统通过诊断模块的机械状态监控记录设备的使用状态，同时形成设备的作业日志管理，同时设备控制系统会实时更新堆场地图；
S10、通过RFID识别，在码头操作系统中自动形成集装箱的信息，提供必要的现场数据；
S11、任务完成后，码头操作系统会形成理货单。
进一步的，S2中所述，集装箱规格包括集装箱的尺寸、箱型和吨级，作业要求包括任务完成时间和所需机械类型。
进一步的，码头操作系统和设备控制系统通过消息队列和Web Service接口实现以下信息交互：
(1)任务指派，单条或者批量任务的生成、更新和取消；
(2)设备状态交互，涉及设备实时状态和实际位置反馈以及与设备操作状态相关的信息反馈；
(3)堆垛状态交互，涉及区域状态信息以及设备或人员到达信息；
(4)堆场地图更新，初始化时，设备控制系统从码头操作系统获取堆场集装箱位置更新信息，任务进行时，设备控制系统根据任务状态实时更新堆场地图，码头操作系统根据设备控制系统返回的任务状态实时更新堆场地图。
进一步的，集装箱的移动过程中，码头操作系统根据全局代价、指令优先级、指令超时多种因素，合理地生成和排列拖车和场桥的作业指令，平衡作业量，使作业指令在作业环节等待的时间最短。
进一步的，作业过程中发生机械故障、特殊作业等异常情况，设备控制系统会在诊断出问题时给出提示或报警，以便人工干预和处理。
本发明的有益效果是：
本发明所述的集装箱码头自动化信息管理系统和方法在充分考虑现代化码头各项业务操作和信息管理流程优化的基础上，构建出一套尽可能优化结构，精简信息采集，构建数据通畅、分工明确的信息管理系统。为港口集装箱装卸运输信息化提供完整的解决方案，使码头运转流畅，进一步提升码头的运行效率，节约大量的人力成本。
附图说明
图1为本发明的集装箱码头自动化信息管理系统的拓扑原理图。
图2为设备控制系统模块结构图。
具体实施方式
本发明的集装箱码头自动化信息管理系统是一套采用C/S(客户端/服务器)框架结构、可视化操作的通用集装箱码头作业管理系统，如图1所示，包括：码头操作系统、设备控制系统和数据交互接口。
所述码头操作系统计划和指派任务、管理任务状态以及向设备控制系统发送指令并接收反馈信息；所述设备控制系统接收作业信息、驱动设备执行指令，监控设备运行状态、向码头操作系统反馈作业信息以及设备状态；所述码头操作系统和所述设备控制系统通过所述数据交互接口进行任务传输和处理。
所述码头操作系统包括资源计划模块、电子数据交换模块、监控及识别软件、作业计划模块、结算管理模块和设备控制接口。所述设备控制系统包括机械控制模块、支持性服务模块、诊断模块和图形化显示模块。所述数据交互接口包括码头操作系统链接口、消息队列和设备控制系统链接口。所述资源计划模块包括财务、计费、人事、机务和统计。所述监控及识别软件包括闸口识别、RFID识别、冷藏控制箱和定位系统。作业计划模块包括作业和计划，所述作业包括无线传输终端；所述计划包括泊位计划、集港计划、疏港计划、装卸计划、清港计划和其他计划。所述无线传输终端包括手持终端和车载终端。所述机械控制模块包括梭车运输控制系统、轨道吊控制系统和桥吊控制系统。所述支持性服务模块包括接收数据模块、整理数据模块和发送数据模块。所述诊断模块包括机械状态监控、关键指标分析和作业日志管理。所述图形化显示模块包括图形化用户窗口和远程操作台控制。所述RFID识别采用C5000URFID手持终端。所述冷藏控制箱采用RMS2200系统。所述定位系统以GPRS网络作为基本通信平台，利用GPS为定位手段，结合电子地图和数据库处理技术，可以有效地实现对运输车辆的监控、管理等功能。
本发明的集装箱码头自动化信息管理方法工作流程如下：
系统形成订单-->进出港管理-->任务管理-->作业管理-->结算。
一、订单
订单是生产作业的入口，规范化了大量重要的生产作业信息，客户根据需求进入系统选择集港、疏港或者装卸等港内作业类型订单，若选择集港订单，客户需要填写货物类型(以集装箱为例)、集装箱的尺寸、箱型、吨级等，填写相关的作业要求，包括任务完成时间、所需机械类型等，重现客户的原始要求，以便于选择所需要的模块，实现控制设备的自由组合和灵活添加。
订单形成以后，码头操作系统会通过电子数据交换模对应的运单和集港计划。运单信息是集装箱进港及港内作业的重要信息依据，码头操作系统对运单信息进行格式化、规范化，通过船舶配积载、汽车预报、铁路车辆信息保障运单和订单的关联，通过运单和订单的绑定，为后续的资源计划模块提供所需的人事、机务、计费等信息。集港计划则为集装箱的入港安放制定流程，以节约作业时间。
二、进出港管理
当载有集装箱的外部拖车进入码头堆场时，经过闸口会被识别并在码头操作系统中形成记录，包括进闸时间、堆场、拖车编号等，生成任务后，码头操作系统会将集装箱的放置区位发送给拖车司机。将无源电子标签固定在集装箱的门楣处，将RFID读写器安装在检查桥、堆高机、正面吊、堆场和岸桥处，当装有无源电子标签的集装箱经过RFID读写器时，码头操作系统会获取集装箱的信息，对其实现远程跟踪，通过RFID识别，自动记录各处集装箱的信息，减少集装箱的派对等候时间，加快通关速度，也减少了由于误操作引起的漏箱错箱现象。
三、任务管理
由码头操作系统生成任务后，通过码头操作系统链接口的Web Service接口将任务添加到请求消息队列中；设备控制系统链接口接收到任务指令后完成设备控制操作，并将处理结果发送到结果消息队列中；码头控制系统调用Web Service接口获得返回的结果消息。码头操作系统与设备控制系统通过消息队列和Web Service接口实现以下信息交互：
(1)任务指派，单条或者批量任务的生成、更新和取消；
(2)设备状态交互，涉及设备实时状态和实际位置反馈以及与设备操作状态相关的信息反馈；
(3)堆垛状态交互，涉及区域(冷藏区、海侧交换区、路侧交换区)状态信息以及设备或人员到达信息；
(4)堆场地图更新，初始化时，设备控制系统从码头操作系统获取堆场集装箱位置更新信息，任务进行时，设备控制系统根据任务状态实时更新堆场地图，码头控制系统根据设备控制系统返回的任务状态实时更新堆场地图。
例如：当拖车经过闸口时，码头操作系统生成集港任务并通过链接口的WebService接口将任务添加到请求消息队列中，设备控制系统链接口接收到集港任务的指令后，根据获取的堆场地图，进行设备的调用和控制操作，如调用梭车、场桥等，使设备及时到达指定位置，设备到达指定位置或完成所需工作后，设备控制系统将其实际位置、设备操作状态、以及堆场更新后的地图等信息发送到消息队列反馈给码头操作系统。
四、作业管理
在码头操作系统形成任务并添加到请求消息队列后，设备控制系统接收任务指令，将场桥、梭车等所需设备派到系统指定位置，各设备使用人员在任务队列中都有自己的任务信息，任务过程中，设备控制系统通过诊断模块的机械状态监控记录设备的使用状态，同时形成设备的作业日志管理，同时设备控制系统会实时更新堆场地图。若任务完成，通过RFID识别，在码头操作系统中自动形成集装箱的信息，提供必要的现场数据，提高数据反馈的及时性，数据录入的准确性；通过RFID传递现场生成的数据，也可以减少沟通成本。
在集装箱的移动过程中，码头操作系统根据全局代价、指令优先级、指令超时等多种因素，合理地生成和排列拖车和场桥的作业指令，平衡作业量，使作业指令在作业环节等待的时间最短(如堆场作业等待时间最短、海侧交换区等待时间最短等)。
若作业过程中发生机械故障、特殊作业等异常情况，则由人工进行干预处理。设备控制系统会在诊断出问题时给出提示或报警，以便人工干预和处理。
五、结算
任务完成后，码头操作系统会形成理货单，理货单中的信息都由前置流程生成，极大地减少了人工成本，提高数据的准确性，有效控制了数据的操作权限。
系统在完整价格体系基础上，实现航运、进出口船舶陆运、港杂费等费用的计算。常规的费用实现了自动计费，减少工作量，减少管理漏洞，完善管理制度。结算功能预留了财务软件接口，可根据需要进行集成。
本发明方案还具有以下特点：
Web Services作为核心服务：采用标准的、高度可重用的技术，使得各种平台、各种语言的数据信息交互成为可能，为将来扩展做了充分准备。
采用智能客户端：使用了智能客户端技术可以简化部署、自动升级、维护，同时还能够保障系统的表现能力和性能。
灵活的报表生成技术：对于各类业务报表可以通过简单的模版调整生成不同格式的报表，可以导出为常用的Excel格式及其它格式。
扩展性和灵活性：通过建立模块化的系统架构，系统具备良好的扩展性和灵活性，模块以插件形式工作。
完善的权限管理：系统为每一位用户都设置了专门的权限和管理方案，让每位进入到系统的用户都可以实现在自己权限范围之内的工作，并且人性化的人机界面，让操作更简单。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种集装箱码头自动化信息管理系统，其特征在于，包括：码头操作系统、设备控制系统和数据交互接口，所述码头操作系统计划和指派任务、管理任务状态以及向设备控制系统发送指令并接收反馈信息；所述设备控制系统接收作业信息、驱动设备执行指令，监控设备运行状态、向码头操作系统反馈作业信息以及设备状态；所述码头操作系统和所述设备控制系统通过所述数据交互接口进行任务传输和处理；所述码头操作系统包括资源计划模块、电子数据交换模块、监控及识别软件、作业计划模块、结算管理模块和设备控制接口；所述设备控制系统包括机械控制模块、支持性服务模块、诊断模块和图形化显示模块；所述数据交互接口包括码头操作系统链接口、消息队列和设备控制系统链接口。
2.如权利要求1所述的集装箱码头自动化信息管理系统，其特征在于：所述资源计划模块包括财务、计费、人事、机务和统计；所述监控及识别软件包括闸口识别、RFID识别、冷藏控制箱和定位系统；所述作业计划模块包括作业和计划，所述作业包括无线传输终端；所述计划包括泊位计划、集港计划、疏港计划、装卸计划、清港计划和其他计划；所述无线传输终端包括手持终端和车载终端。
3.如权利要求1所述的集装箱码头自动化信息管理系统，其特征在于：所述机械控制模块包括梭车运输控制系统、轨道吊控制系统和桥吊控制系统；所述支持性服务模块包括接收数据模块、整理数据模块和发送数据模块；所述诊断模块包括机械状态监控、关键指标分析和作业日志管理；所述图形化显示模块包括图形化用户窗口和远程操作台控制。
4.如权利要求2所述的集装箱码头自动化信息管理系统，其特征在于：所述RFID识别采用C5000URFID手持终端；所述冷藏控制箱采用RMS2200系统。
5.一种集装箱码头自动化信息管理方法，其特征在于，步骤如下：
S1、根据需求进入系统选择集港、疏港或者装卸等港内作业类型订单；
S2、选择集港订单，客户填写集装箱规格和相关作业要求；
S3、码头操作系统通过电子数据交换模块形成与之对应的运单和集港计划，并对运单信息进行格式化、规范化；
S4、通过船舶配积载、汽车预报、铁路车辆信息保障运单和订单的关联，通过运单和订单的绑定，为后续的资源计划模块提供所需的人事、机务、计费信息；
S5、当载有集装箱的外部拖车进入码头堆场时，经过闸口会被识别并在码头操作系统中形成记录，包括进闸时间、堆场、拖车编号；
S6、码头操作系统会将集装箱的放置区位发送给拖车司机；
S7、将无源电子标签固定在集装箱的门楣处；将RFID读写器安装在检查桥、堆高机、正面吊、堆场和岸桥处，当装有无源电子标签的集装箱经过RFID读写器时，码头操作系统会获取集装箱的信息，对其实现远程跟踪，通过RFID识别，自动记录各处集装箱的信息；
S8、拖车经过闸口时，码头操作系统生成集港任务并通过链接口的WebService接口将任务添加到请求消息队列中，设备控制系统链接口接收到集港任务的指令后，根据获取的堆场地图，进行设备的调用和控制操作；
S9、在码头操作系统形成任务并添加到请求消息队列后，设备控制系统接收任务指令，将场桥、梭车等所需设备派到系统指定位置，各设备使用人员在任务队列中都有自己的任务信息，任务过程中，设备控制系统通过诊断模块的机械状态监控记录设备的使用状态，同时形成设备的作业日志管理，同时设备控制系统会实时更新堆场地图；
S10、通过RFID识别，在码头操作系统中自动形成集装箱的信息，提供必要的现场数据；
S11、任务完成后，码头操作系统会形成理货单。
6.如权利要求5所述的集装箱码头自动化信息管理方法，其特征在于：S2中所述，集装箱规格包括集装箱的尺寸、箱型和吨级，作业要求包括任务完成时间和所需机械类型。
7.如权利要求5所述的集装箱码头自动化信息管理方法，其特征在于：码头操作系统和设备控制系统通过消息队列和Web Service接口实现以下信息交互：
(1)任务指派，单条或者批量任务的生成、更新和取消；
(2)设备状态交互，涉及设备实时状态和实际位置反馈以及与设备操作状态相关的信息反馈；
(3)堆垛状态交互，涉及区域状态信息以及设备或人员到达信息；
(4)堆场地图更新，初始化时，设备控制系统从码头操作系统获取堆场集装箱位置更新信息，任务进行时，设备控制系统根据任务状态实时更新堆场地图，码头操作系统根据设备控制系统返回的任务状态实时更新堆场地图。
8.如权利要求5所述的集装箱码头自动化信息管理方法，其特征在于：集装箱的移动过程中，码头操作系统根据全局代价、指令优先级、指令超时多种因素，合理地生成和排列拖车和场桥的作业指令，平衡作业量，使作业指令在作业环节等待的时间最短。
9.如权利要求5所述的集装箱码头自动化信息管理方法，其特征在于：作业过程中发生机械故障、特殊作业等异常情况，设备控制系统会在诊断出问题时给出提示或报警，以便人工干预和处理。
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