后方堆場車載系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

摘 要：為了提高后方堆場作業(yè)自動化設(shè)計并實現(xiàn)了車載系統(tǒng)，該系統(tǒng)安裝在后方堆場現(xiàn)場作業(yè)車輛上的車載電腦上，用來實現(xiàn)現(xiàn)場作業(yè)人員在二維圖形化界面上接受調(diào)度人員指派的任務(wù)并按安排好的作業(yè)步驟完成作業(yè)。

關(guān)鍵詞：后方堆場；車載系統(tǒng)；GPS

中圖分類號：U691.3

后方堆場車載系統(tǒng)在可視化環(huán)境下進(jìn)行作業(yè)，同時實時顯示當(dāng)前場內(nèi)集裝箱詳細(xì)信息，為操作人員提供信息參考；驗證機械設(shè)備操作的集裝箱編號與當(dāng)前作業(yè)序列中指定的集裝箱編號是否一致，避免人為誤操作或不按規(guī)范指令作業(yè)；在作業(yè)指令中指定的集裝箱信息與現(xiàn)場實際信息不符時，允許中控調(diào)度人員更改作業(yè)序列，為處理突發(fā)情況提供了足夠的系統(tǒng)靈活性。本文將對系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)進(jìn)行詳細(xì)的闡述。

1 后方堆場車載系統(tǒng)的設(shè)計

后方堆場車載系統(tǒng)主要需要安裝在堆場的作業(yè)車輛上，為了系統(tǒng)的安全性設(shè)計了用戶登錄模塊，同時重要的模塊為集裝箱二維顯示模塊以及作業(yè)交互模塊和GPS定位模塊、集裝箱作業(yè)過程中的認(rèn)證模塊。車載電腦采用的是motorola的車載電腦，其操作系統(tǒng)為Windows CE5.0，因此在車載終端開發(fā)時使用.NET進(jìn)行開發(fā)。

用戶登錄模塊：車載終端用戶輸入賬和密碼登錄該車載終端系統(tǒng)。該模塊的設(shè)計除了保證其安全性外也是充分考慮到了由于作業(yè)人員的工作量會影響到其績效考核。

集裝箱二維顯示模塊：設(shè)計為作業(yè)人員能夠通過該模塊查看當(dāng)前作業(yè)所涉及到的場區(qū)二維顯示圖，便于查看場區(qū)集裝箱狀態(tài)。

作業(yè)任務(wù)交互模塊：按照后臺可視化調(diào)度下發(fā)的子作業(yè)序列一步一步的進(jìn)行，每完成一項子作業(yè)指令需要點擊確認(rèn)，一直進(jìn)行下去，如果中間出現(xiàn)不合理等異常情況可以和調(diào)度人員線上申請對子作業(yè)指令進(jìn)行調(diào)整，調(diào)度員調(diào)整之后再繼續(xù)完成后續(xù)子作業(yè)指令，如果子作業(yè)指令全部完成以后需要確認(rèn)作業(yè)完成，同時也要和績效系統(tǒng)傳輸該作業(yè)人員的工作量便于績效考核。

GPS定位模塊：該模塊主要實現(xiàn)作業(yè)車輛的定位，為后臺調(diào)度系統(tǒng)作業(yè)自動生成提供數(shù)據(jù)。

集裝箱認(rèn)證模塊：作業(yè)的同時需要對集裝箱進(jìn)行0認(rèn)證操作，避免作業(yè)錯誤。

2 后方堆場車載系統(tǒng)的實現(xiàn)

用戶登錄模塊的實現(xiàn)：該模塊主要是作業(yè)人員乘坐作業(yè)車輛時，在作業(yè)之前需要登錄車載電腦，然后查看相關(guān)作業(yè)任務(wù)安排。

通過該車載終端登錄界面，作業(yè)人員需要觸摸屏輸入員工號和密碼進(jìn)行身份驗證，如果輸入有誤可以點擊回退或者清空之后重新輸入，最后點擊確定按鈕進(jìn)行身份驗證。如果驗證通過則可以乘坐該作業(yè)車輛進(jìn)行工作并且進(jìn)入車載終端子系統(tǒng)。進(jìn)入車載終端之后，可以進(jìn)入二維顯示模塊然后切換到作業(yè)任務(wù)交互模塊進(jìn)行。

集裝箱二維顯示模塊的實現(xiàn)：該模塊主要實現(xiàn)了在車載終端能夠看到當(dāng)前執(zhí)行的作業(yè)任務(wù)所處的集裝箱場的模擬顯示，以及操作的集裝箱的位置指示。在作業(yè)人員確認(rèn)作業(yè)任務(wù)與現(xiàn)場實際情況相符之后即可切換到子任務(wù)列表界面進(jìn)行作業(yè)序列的執(zhí)行。作業(yè)人員也可以通過選擇上方的“轉(zhuǎn)場”中的場選項切換到其它場的二維模擬視圖，以了解周圍其它場的情況。

集裝箱二維顯示模塊的界面如圖1所示。

圖1 集裝箱二維顯示模塊的界面截圖

作業(yè)任務(wù)交互模塊的實現(xiàn)：按照作業(yè)方案生成子系統(tǒng)的作業(yè)步驟是需要一步一步地完成作業(yè)方案。實時顯示當(dāng)前場內(nèi)集裝箱詳細(xì)信息，為操作人員提供信息參考；驗證機械設(shè)備操作的集裝箱編號與當(dāng)前作業(yè)序列中指定的集裝箱編號是否一致，避免人為誤操作或不按規(guī)范指令作業(yè)；在作業(yè)人員執(zhí)行作業(yè)序列的同時，動態(tài)更新被移動的箱子的位置到后臺數(shù)據(jù)庫，使中控調(diào)度人員及后臺調(diào)度系統(tǒng)實時掌握最新的數(shù)據(jù)；在作業(yè)指令中指定的集裝箱信息與現(xiàn)場實際信息不符時，允許中控調(diào)度人員更改作業(yè)序列，為處理突發(fā)情況提供了足夠的系統(tǒng)靈活性。如果當(dāng)前發(fā)生問題或者調(diào)度員認(rèn)為存在問題的時候，會在調(diào)度端來控制車載終端子系統(tǒng)，這種狀態(tài)將在車載電腦支持一小段時間，這是工作人員要停下手頭的工作也就是暫停當(dāng)前作業(yè)任務(wù)。等待調(diào)度端再次發(fā)送指令過來或者發(fā)送新的任務(wù)。

GPS定位模塊的實現(xiàn)：在車載子系統(tǒng)的集裝箱二維顯示模塊和后臺可視化調(diào)度子系統(tǒng)的堆場二維模擬調(diào)度模塊都需要得到作業(yè)車輛的位置，這就用到了GPS傳回來的放置在數(shù)據(jù)庫中的位置，而且位置應(yīng)該是隨時更新的。GPS定位首先要求初始化串口通訊控件serialPort=new SerialPort（AppConfig.GpsSerialPort，AppConfig.GpsBaudrate）；然后設(shè)置通訊控件的事件處理器serialPort.DataReceived+=new SerialDataReceIvedEventHandler（serialPort_DataReceived）；第三步就是設(shè)置通訊控件詳細(xì)參數(shù)：serialPort.DataBits=8；serialPort.Handshake=System.IO.Ports.Handshake.None；serialPort.Parity=System.IO.Ports.Parity.None；serialPort.StopBits=System.IO.Ports.StopBits.One；serialPort.WriteTimeout=1；serialPort.Open（）；serialPort.DiscardInBuffer（）；serialPort.DiscardOutBuffer（）；第四部要向GPS模塊發(fā)送指令要求回傳GPS坐標(biāo)。

集裝箱驗證模塊的實現(xiàn)：作業(yè)車輛上還安裝有RFID閱讀器，在操作一個集裝箱之前會先識別該集裝箱是否為作業(yè)任務(wù)中指定的集裝箱，以避免作業(yè)人員錯誤地操作了非作業(yè)任務(wù)指定的集裝箱，能夠有效地提高作業(yè)人員的作業(yè)精度。

3 結(jié)束語

后方堆場車載系統(tǒng)經(jīng)過測試試運行2年，經(jīng)過功能完善和維護已經(jīng)正式運行三年多時間，通過該系統(tǒng)的運行使得后方堆場作業(yè)安排有序，提高了工作效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]廖志剛.基于GPS和無線系統(tǒng)的集裝箱碼頭集卡調(diào)度優(yōu)化研究[D].大連海事大學(xué)，2012.

[[2]張瑛雷.基于WinCE的車載多功能系統(tǒng)平臺的研制[D].南京理工大學(xué)，2010.

作者簡介：趙剛（1979-），男，天津人，本科，工程師，主要研究方向：嵌入式開發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)。

作者單位：同濟大學(xué)，上海 200092；天津聯(lián)訊科技發(fā)展有限公司，天津 300456