文/吳桂榮 秦統(tǒng)云 石先蓮 劉浩 林科勇 韋葵宇,桂林電子科技大學(xué)海洋信息工程學(xué)院寧開(kāi)發(fā)區(qū)支行
當(dāng)前,北海港系統(tǒng)管理處于港口進(jìn)出閘口、過(guò)磅半人工智能化階段,檢查貨物、裝卸操作人工化階段,系統(tǒng)管理電子化等多項(xiàng)相協(xié)調(diào)管理,無(wú)法跟上港口發(fā)展的步伐,工作精度和效率低。港口的快速發(fā)展讓港口進(jìn)出閘口、過(guò)磅半人工智能化,檢查貨物、裝卸操作人工化等亟需改善的問(wèn)題逐漸暴露。智能港口的發(fā)展將能夠有效解決這些問(wèn)題,二維碼和GIS、GPS,用于港口操作信息交換,能夠完成貨物和集裝箱的自動(dòng)調(diào)度,它能夠完成貨物監(jiān)管、定位和技術(shù)檢驗(yàn)應(yīng)用實(shí)時(shí)信息處理,信息管理的安全性極大提升。一.傳統(tǒng)港口集裝箱和車(chē)輛管理系統(tǒng)存在的弊端
(1)集裝箱的識(shí)別環(huán)節(jié)集裝箱辨別和數(shù)據(jù)收集依賴(lài)于紙質(zhì)的清單,集裝箱本身不擁有數(shù)據(jù)。集裝箱的辨別是傳統(tǒng)的非智能方式。近些年,數(shù)碼相機(jī)辨別技術(shù)的使用能提升集裝箱辨別效果,但由于其較差的局部性、可靠性,無(wú)法跟蹤物流運(yùn)輸信息,不便識(shí)別并記錄集裝箱運(yùn)輸?shù)男畔ⅰ?/p>
(2)碼頭堆場(chǎng)環(huán)節(jié)集裝箱碼頭集裝箱采用中央控制系統(tǒng)。在集裝箱中先進(jìn)入預(yù)訂信息,在入閘口時(shí)輸入信息,通過(guò)訪(fǎng)問(wèn)控制系統(tǒng)的信息傳輸?shù)街醒肟刂剖?,控制室?huì)形成一個(gè)特定的信息反饋到訪(fǎng)問(wèn)控制系統(tǒng)配電箱。當(dāng)車(chē)輛進(jìn)入堆場(chǎng)時(shí),被認(rèn)為是車(chē)輛到達(dá)指定位置,不能實(shí)時(shí)監(jiān)控車(chē)輛的路線(xiàn)?,F(xiàn)場(chǎng)橋站在指定地點(diǎn)卸載車(chē)輛后,將指定貨物儲(chǔ)存。當(dāng)與龍門(mén)起重機(jī)或起重機(jī)接觸時(shí),集裝箱管理系統(tǒng)需要使用望遠(yuǎn)鏡從集裝箱信息中查找和查看設(shè)備操作員,以便準(zhǔn)確定位指定集裝箱。即使如此,往往會(huì)出現(xiàn)集裝箱錯(cuò)誤,錯(cuò)放錯(cuò)誤等,降低了終端集裝箱管理的效率。
北海港位置在廣西的南部邊境靠近中國(guó)的南海地區(qū),是中國(guó)西南地區(qū)非常重要的出境關(guān)口,北海港是廣西海岸運(yùn)輸交通的重要港口。是港口航道、天然的深水港。截至1995年底,港區(qū)北部港區(qū)面積為15.71平方公里,有泊位11個(gè),碼頭全長(zhǎng)1218.5米,其中能夠容納??坎次荒芰υ?0000噸以上,一次性可容納最大??坎次荒芰?萬(wàn)5000噸,港口內(nèi)部堆場(chǎng)面積達(dá)到8萬(wàn)2000平方米,擁有可操作裝卸機(jī)械52臺(tái)。北海港是廣西壯族自治區(qū)的一大港口。它是中國(guó)西南航線(xiàn)和欽北鐵路線(xiàn)的終點(diǎn)站,是廣西北部灣沿海港口經(jīng)濟(jì)區(qū)的重要商埠。因?yàn)槠鋬?yōu)勢(shì)的地理和天然環(huán)境,成為中國(guó)內(nèi)陸地區(qū)供給便利的出海道路,并供給經(jīng)濟(jì)和貿(mào)易聯(lián)合深入中國(guó)腹地的東南亞鄰國(guó)的重要窗口,是督促雙邊的經(jīng)濟(jì)關(guān)系和經(jīng)濟(jì)交流。北海港與全球的218港口和98個(gè)國(guó)家和地區(qū)的貿(mào)易,是中國(guó)的西南區(qū)域便利、快捷的出???。
目前北海港車(chē)輛管理主要集中提運(yùn)貨業(yè)務(wù),經(jīng)過(guò)發(fā)展已經(jīng)改變?cè)?jīng)繳費(fèi)開(kāi)單全人工管理,現(xiàn)在采用的是IC卡半智能管理。相比較之下,IC卡在一定程度上減輕了管理工作的繁瑣,使得人工在一定程度上得到解放,但是IC卡技術(shù)的限制,還不能實(shí)現(xiàn)完全的解放,卡車(chē)司機(jī)和港口管理中心、海關(guān)部門(mén)仍然需要不同程度的手工作業(yè)及現(xiàn)場(chǎng)操作(圖表2-2)。通過(guò)實(shí)地考察發(fā)現(xiàn)IC卡的使用仍然存才很多繁瑣環(huán)節(jié)(圖表2-3),根據(jù)港口發(fā)展IC卡管理還存在改進(jìn)的可行性。
圖表 2 -2 提運(yùn)貨業(yè)務(wù)流程圖
圖表 2 3 海關(guān)IC卡發(fā)卡管理規(guī)定
由于泊位和堆場(chǎng)的短缺,導(dǎo)致許多西南區(qū)域貨物選擇轉(zhuǎn)移到廣東的湛江出口。在港口服務(wù)方面,海關(guān)的通關(guān)環(huán)境有待進(jìn)一步優(yōu)化,北海港所有貨品均已完成海關(guān)手續(xù)及“一站式”服務(wù)。統(tǒng)計(jì)到2017年6月,與往年相比,北海港集裝箱管理信息系統(tǒng),在堆場(chǎng)作業(yè),人工管理,節(jié)省一些時(shí)間和成本。但是由于港口吞吐量有限,裝卸設(shè)備相對(duì)落后,港口服務(wù)質(zhì)量仍然受到限制。與其他港口相比,生產(chǎn)組織的流程和管理不充分,尤其是北海港裝卸的裝卸環(huán)節(jié),極大地影響了裝卸效率,影響了整體管理。廣西、貴州、云南及西南地區(qū)是香港海港的經(jīng)濟(jì)中心地帶,西南地區(qū)的貨物供應(yīng)是主要來(lái)源,而該港的主要來(lái)源是從西南來(lái)港。鑒于西南鐵路的運(yùn)輸距離欽州港最短,北海港鐵路的長(zhǎng)度要比欽州和防城港更長(zhǎng)。再加上較高的運(yùn)輸成本比航運(yùn),這導(dǎo)致更多的成本比鐵路運(yùn)輸成本在其他兩個(gè)港口,并降低了吸引力的托運(yùn)人的經(jīng)濟(jì)成本。對(duì)中國(guó)的大型工礦企業(yè)主要集聚區(qū)分布在西南地區(qū),尤其是西南地區(qū)。但由于廣西北部灣港口吞吐能力的限制,不少放棄就近擁有的“北部灣港”向廣東和湛江運(yùn)送貨物,甚至通過(guò)“中國(guó)運(yùn)輸”向“上海港”出口。這種海運(yùn)方式不僅給工礦企業(yè)帶來(lái)了成本壓力,而且浪費(fèi)了寶貴的時(shí)間。
根據(jù)港口的發(fā)展對(duì)IC卡管理進(jìn)行可行性的改進(jìn)。傳統(tǒng)的IC卡半智能人工管理方法存在許多不足,亟待改進(jìn)。利用二維碼技術(shù)進(jìn)行港口智能化管理可以有效地解決以下問(wèn)題:
(1)IC卡半智能人工管理存在著消耗時(shí)間長(zhǎng)和人為造成過(guò)失的問(wèn)題,計(jì)算機(jī)的高性能也能夠讓單位流程內(nèi)的作業(yè)減少到最優(yōu)的時(shí)間,因?yàn)樵谙到y(tǒng)的正常運(yùn)行中,利用計(jì)算機(jī)技術(shù)自動(dòng)提取二維碼存儲(chǔ)信息,沒(méi)有錯(cuò)誤。
(2)在網(wǎng)絡(luò)故障的情況下,通過(guò)讀取二維碼標(biāo)簽的數(shù)據(jù)區(qū)域,可以直接獲得車(chē)輛的身份信息。沒(méi)有實(shí)時(shí)更新問(wèn)題,所以系統(tǒng)可以不中斷運(yùn)行。
(3)高效防偽,根據(jù)一定的系統(tǒng)規(guī)則,將每個(gè)車(chē)輛的身份數(shù)據(jù)編寫(xiě)入二維碼中,容易區(qū)分車(chē)輛信息。
(4)不易丟失,二維碼標(biāo)簽可固定于集裝箱,不需要反復(fù)移動(dòng),相較于IC卡而言不會(huì)存在丟失等現(xiàn)象。
(5)減少貨車(chē)通關(guān)的排隊(duì)時(shí)間。根據(jù)二維碼系統(tǒng)實(shí)施前后的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,針對(duì)集裝箱進(jìn)閘口項(xiàng)目能夠看出系統(tǒng)實(shí)施后時(shí)間明顯變短,每輛集卡進(jìn)閘平均時(shí)間由先前的2分7秒縮短到50秒,提高近60%。
(1)智能化識(shí)別。設(shè)計(jì)二維碼技術(shù)的應(yīng)用,對(duì)所有車(chē)輛的港口、集裝箱準(zhǔn)確自動(dòng)識(shí)別。
(2)實(shí)現(xiàn)所有車(chē)輛建立港口貨物信息管理,以及獲取貨物得類(lèi)型、名稱(chēng)、數(shù)量和倉(cāng)儲(chǔ)位置。
(3)智能調(diào)度與管理。所有進(jìn)出港車(chē)輛,都將完成智能調(diào)度和管理工作,減輕車(chē)主、司機(jī)、調(diào)度員和磅房工作員的任務(wù); 計(jì)劃交付的貨物都可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)終端及時(shí)告知,甚至調(diào)度員可以快速識(shí)別車(chē)輛信息,不需要人工查驗(yàn),提高車(chē)輛調(diào)度管理和解決交通堵塞的情況。
(4)集裝箱的智能化識(shí)別。集裝箱附有二維碼標(biāo)簽,以便自己攜帶數(shù)據(jù),只要經(jīng)過(guò)設(shè)備的掃描就能獲取相關(guān)數(shù)據(jù),完成了智能信息收集,提升了集裝箱辨別的效率。動(dòng)態(tài)辨別標(biāo)簽?zāi)軌騽?dòng)態(tài)跟蹤和記錄集裝箱運(yùn)輸數(shù)據(jù)和物流數(shù)據(jù),便于集裝箱運(yùn)輸熟記的辨別和記錄。
(5)提高港口的安全管理。信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)、自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)和電子控制設(shè)備結(jié)合二維碼技術(shù),提高了港口內(nèi)部的安全。并通過(guò)二維碼技術(shù)加密的功能能夠有效地避免港口工作人員和港口外人員之間的不法行為,能夠提升港區(qū)內(nèi)部的安全級(jí)別。
基于二維碼系統(tǒng)管并結(jié)合GPS和GIS,新舊系統(tǒng)對(duì)比。①新系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)車(chē)輛的實(shí)時(shí)監(jiān)控,能夠在手持終端查看車(chē)輛任何狀態(tài)下的信息,出現(xiàn)異常信息時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)警報(bào)系統(tǒng);②智能調(diào)度,通過(guò)手持終端能夠準(zhǔn)確、快捷的完成相應(yīng)的操作,無(wú)需人工檢驗(yàn)操作減輕人工使用IC卡為錄入信息反復(fù)操作等待,降低人工操作帶來(lái)的失誤;③二維碼技術(shù)信息讀取快速,車(chē)輛直接通過(guò)閘口快速讀取信息無(wú)需等待,降低了車(chē)輛管理中等待的時(shí)間消耗,消除車(chē)輛擁堵,提高管理的安全性和效率性。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖表3-1所示。該系統(tǒng)包括以下子系統(tǒng):
車(chē)輛自動(dòng)識(shí)別子系統(tǒng)進(jìn)入港區(qū)的車(chē)輛均配備有二維碼標(biāo)簽,用來(lái)存放車(chē)輛數(shù)據(jù)。車(chē)?yán)硐到y(tǒng)配置二維碼”(二維碼固定在車(chē)上,無(wú)法移動(dòng))。二維碼擁有車(chē)輛的相關(guān)數(shù)據(jù),如車(chē)牌號(hào)、車(chē)輛類(lèi)型、重量、車(chē)輛主姓名、工作單位、停車(chē)場(chǎng)日期、檢查日期等。當(dāng)車(chē)輛進(jìn)入港口時(shí)二維碼通過(guò)閘口的二維碼掃描儀,掃描儀讀取車(chē)輛注冊(cè)信息,將信息與系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,自動(dòng)車(chē)輛識(shí)別細(xì)節(jié)如圖表3-2所示。
GPS系統(tǒng)由三個(gè)部分組成:移動(dòng)單元、控制中心和監(jiān)控平臺(tái)。第一移動(dòng)單元收到GPS衛(wèi)星發(fā)射的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)并計(jì)算位置數(shù)據(jù),第二根據(jù)中央控制單元的調(diào)配將數(shù)據(jù)編碼發(fā)出給控制中心,最后將數(shù)據(jù)發(fā)出給監(jiān)測(cè)平臺(tái)定位??刂浦行耐ㄟ^(guò)中央調(diào)配單元操作所有無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)的營(yíng)運(yùn),監(jiān)測(cè)平臺(tái)通過(guò)電子地圖完成信息數(shù)據(jù)的處理。具體流程如圖表3-3所示。
(1)地理信息子系統(tǒng)
將港口堆場(chǎng)地理環(huán)境轉(zhuǎn)化為電子地圖,應(yīng)用GIS空間分析和處理功能,提供路徑分析,在車(chē)輛堆場(chǎng)內(nèi)進(jìn)行車(chē)輛運(yùn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。
(2)智能門(mén)禁子系統(tǒng)
圖表 3 -1 車(chē)輛管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
圖表 3 -2 基于二維碼的車(chē)輛識(shí)別
該系統(tǒng)包括門(mén)禁控制子系統(tǒng)和自動(dòng)控制的車(chē)重子系統(tǒng)。門(mén)禁控制子系統(tǒng)配有攝像頭和二維碼掃描儀,用于監(jiān)控車(chē)輛和識(shí)別二維碼。通過(guò)電子汽車(chē)衡自動(dòng)呼叫車(chē)重子系統(tǒng)的控制數(shù)據(jù),電子汽車(chē)衡的使用能夠自動(dòng)獲取車(chē)輛的重量,車(chē)輛檢驗(yàn),降低停留時(shí)間,極大減少了工作人員的工作力度。
在控制室接收?qǐng)D像自動(dòng)識(shí)別和車(chē)輛載荷試驗(yàn)數(shù)據(jù)信號(hào)與數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和比較,然后接收服務(wù)器發(fā)出控制命令,控制和自動(dòng)操作端口禁。因此,基于二維碼技術(shù)的智能門(mén)禁系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)控、識(shí)別和稱(chēng)重的完美結(jié)合。
(3)作業(yè)調(diào)度子系統(tǒng)
利用二維碼技術(shù)實(shí)現(xiàn)港口作業(yè)車(chē)輛的自動(dòng)、準(zhǔn)確和不間斷的車(chē)輛數(shù)據(jù)采集,使港口調(diào)度員精準(zhǔn)掌控車(chē)輛運(yùn)行的軌跡數(shù)據(jù),再利用智能移動(dòng)平臺(tái)對(duì)車(chē)輛實(shí)現(xiàn)智能調(diào)配,并能夠?qū)κ占降男畔⑼瓿煞治龊脱芯?,總結(jié)出車(chē)輛運(yùn)行的規(guī)律,全面清除車(chē)輛管理中的不足。所以,二維碼技術(shù)是完成港口車(chē)輛智能調(diào)配這一目標(biāo)的有效途徑。
基于二維碼技術(shù)的集裝箱管理系統(tǒng)能夠自動(dòng)辨別和定位港口里的全部集裝箱。配備在港口集裝箱上的二維碼電子標(biāo)簽通過(guò)掃描儀,能夠自動(dòng)讀取集裝箱堆場(chǎng)調(diào)配人員的數(shù)據(jù),經(jīng)由數(shù)據(jù)和集裝箱裝卸位置布置有效的分析,用以完成任務(wù)的整個(gè)堆場(chǎng)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖表3-5所示。該系統(tǒng)包括以下子系統(tǒng):
(1)集裝箱自動(dòng)識(shí)別子系統(tǒng)
集裝箱二維碼標(biāo)簽是一種裝載信息的工具。集裝箱二維碼標(biāo)簽數(shù)據(jù)包括:集裝箱號(hào)、箱型、大小、廠(chǎng)家、生產(chǎn)日期等基本數(shù)據(jù);具體位置在集裝箱堆場(chǎng)和集裝箱、堆場(chǎng)的具體時(shí)間和地點(diǎn)數(shù)據(jù),如集裝箱裝卸、貨物數(shù)據(jù)、集裝箱維修數(shù)據(jù)和裝卸數(shù)據(jù)。
智能門(mén)禁子系統(tǒng)集裝箱自動(dòng)辨別系統(tǒng)包括集裝箱、二維碼標(biāo)簽、二維碼掃描儀、數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)設(shè)備和計(jì)算機(jī)。輸入端口集裝箱實(shí)現(xiàn)后的采集和自動(dòng)識(shí)別,可以使用端口掃描儀完成數(shù)據(jù)輸入,包裝集裝箱信息,并將信息傳送到控制室,控制室在堆場(chǎng)管理和安全管理。
智能門(mén)禁子系統(tǒng)配有攝像頭和二維碼讀寫(xiě)器。結(jié)合二維碼自動(dòng)辨別子系統(tǒng),能夠達(dá)到集裝箱的動(dòng)態(tài)監(jiān)控和自動(dòng)辨別。通過(guò)攝像頭的訪(fǎng)問(wèn)控制子系統(tǒng)和二維碼閱讀器收取集裝箱檢查的數(shù)據(jù),和數(shù)據(jù)傳送到控制室,與服務(wù)器數(shù)據(jù)交換和比較;然后收取到控制命令室出具的,自動(dòng)開(kāi)啟和關(guān)閉的控制門(mén)。
(1)堆場(chǎng)管理子系統(tǒng)
堆場(chǎng)管理系統(tǒng)用于碼頭的作業(yè)和數(shù)據(jù)調(diào)度。集裝箱運(yùn)輸?shù)蕉褕?chǎng),接收港口集裝箱調(diào)度中心發(fā)出的命令,使入車(chē)停放指定區(qū)域。一個(gè)橋梁工作人員得到命令安排集裝箱停放在相應(yīng)的地點(diǎn),通過(guò)二維碼掃描儀,自動(dòng)辨別集裝箱數(shù)據(jù),查驗(yàn)集裝箱是否到達(dá)指定地點(diǎn),數(shù)據(jù)發(fā)回確認(rèn)位置數(shù)據(jù)服務(wù)器。
(2)作業(yè)調(diào)度子系統(tǒng)
作業(yè)調(diào)度系統(tǒng)是根據(jù)調(diào)度計(jì)劃,科學(xué)的安排作業(yè)機(jī)器和工作人員,其實(shí)是生產(chǎn)作業(yè)的終端。根據(jù)門(mén)禁系統(tǒng),中央控制室應(yīng)用二維碼掃描儀自動(dòng)讀取集裝箱數(shù)據(jù)和查看集裝箱分配情況,并將集裝箱調(diào)配命令發(fā)出到現(xiàn)場(chǎng)調(diào)度工作站,一個(gè)調(diào)度員按照要求從集裝箱中,將空置數(shù)據(jù)發(fā)回控制室,然后實(shí)現(xiàn)智能安排車(chē)輛的任務(wù),從而減少生產(chǎn)過(guò)程的復(fù)雜性,減少手工操作造成的誤差。因此,二維碼技術(shù)是完成集裝箱智能操作的核心技術(shù)。
(3)信息安全管理子系統(tǒng)
所有集裝箱均有二維碼標(biāo)簽, 二維碼標(biāo)簽記錄相應(yīng)的集裝箱號(hào)、類(lèi)型、重量、時(shí)間,并進(jìn)出堆場(chǎng)存放位置、貨物搬運(yùn)、搬運(yùn)等信息。通過(guò)港口閘門(mén)時(shí),二維碼掃描儀收集集裝箱的全部數(shù)據(jù),同時(shí)把數(shù)據(jù)存放在信息存儲(chǔ)器中。在堆場(chǎng)操作中,二維碼技術(shù)用于記載存儲(chǔ)集裝箱的數(shù)據(jù)。通過(guò)二維碼技術(shù)在集裝箱數(shù)據(jù)收集和存放中的使用,增強(qiáng)了集裝箱數(shù)據(jù)安全管理。
圖表 3 -3 GPS工作流程圖
圖表 3 -5 基于二維碼的集裝箱識(shí)別系統(tǒng)工作流程圖
本文主要針對(duì)集裝箱管理和車(chē)輛管理兩個(gè)方面進(jìn)行設(shè)計(jì):車(chē)輛管理方面:應(yīng)用二維碼技術(shù)完成車(chē)輛監(jiān)測(cè)、辨別、稱(chēng)重合一,并與GPS、GIS高度融合,達(dá)到車(chē)輛動(dòng)態(tài)監(jiān)控與智能調(diào)配。改變了港口閘口使用IC卡半智能人工管理,減輕人工使用IC卡為錄入信息反復(fù)操作等待,降低人工操作帶來(lái)的失誤,二維碼技術(shù)具有快速讀取信息特點(diǎn),降低了車(chē)輛管理中等待的時(shí)間消耗,提高管理的安全性和效率性如圖表4-1所示。
(1)集裝箱管理方面:采用二維碼技術(shù)完成集裝箱的自動(dòng)辨別,經(jīng)過(guò)分析數(shù)據(jù),堆場(chǎng)調(diào)度人員調(diào)配集裝箱裝卸地點(diǎn)。為了擺脫集裝箱信息不透明的現(xiàn)狀,我們可以實(shí)時(shí)了解集裝箱信息,對(duì)集裝箱進(jìn)行合理的管理和調(diào)度,提高堆場(chǎng)的利用率和效率。
隨著科技的進(jìn)步,二維碼技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域都引起相當(dāng)?shù)闹匾暎貏e在港口物流管理方面,多方專(zhuān)家都提出了實(shí)施方案。本文以北海港為例研究應(yīng)用二維碼技術(shù)于港口管理提出了一套設(shè)計(jì)方案,以解決目前北海港出現(xiàn)的集裝箱運(yùn)輸規(guī)模上升而人工管理無(wú)法相適配的狀況。
圖表 4 -1 二維碼技術(shù)應(yīng)用前后的提運(yùn)貨業(yè)務(wù)流程圖
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