冷藏箱遠(yuǎn)程集中監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)建及應(yīng)用

邱謀杰 柳學(xué)杰 徐磊 潘吉波 王慧榮

隨著冷鏈物流的快速發(fā)展，集裝箱碼頭冷藏箱裝卸量顯著增加。傳統(tǒng)冷藏箱運(yùn)輸管理模式采用人工定時(shí)巡檢和抄錄數(shù)據(jù)的方式，不僅消耗大量人力、物力，而且難以及時(shí)了解冷藏箱狀態(tài)，增加貨損可能性。鑒于此，有必要利用先進(jìn)的通信技術(shù)和數(shù)據(jù)處理技術(shù)構(gòu)建自動(dòng)化堆場(chǎng)冷藏箱遠(yuǎn)程集中監(jiān)控系統(tǒng)，以減少巡檢工作量，降低人工成本、人機(jī)交叉作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)和貨損風(fēng)險(xiǎn)。本文在介紹冷藏箱遠(yuǎn)程集中監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)解決方案的基礎(chǔ)上，分析冷藏箱遠(yuǎn)程集中監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)、主要功能和現(xiàn)場(chǎng)操作流程，以期為我國(guó)集裝箱碼頭自動(dòng)化堆場(chǎng)冷藏箱遠(yuǎn)程集中監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)建提供參考。

1 冷藏箱遠(yuǎn)程集中監(jiān)控發(fā)展現(xiàn)狀

國(guó)外冷藏箱遠(yuǎn)程集中監(jiān)控已有30多年發(fā)展歷史，相對(duì)比較成熟，以美國(guó)和德國(guó)為代表的歐美國(guó)家對(duì)冷藏箱的監(jiān)控已覆蓋海運(yùn)、陸運(yùn)和堆場(chǎng)存儲(chǔ)等物流環(huán)節(jié)。相比較而言，國(guó)內(nèi)冷藏箱遠(yuǎn)程集中監(jiān)控還處于起步探索階段，存在不同品牌制冷設(shè)備數(shù)據(jù)接口不兼容、監(jiān)控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)商整合技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)欠缺、通信設(shè)備價(jià)格昂貴等問(wèn)題，導(dǎo)致冷藏箱遠(yuǎn)程集中監(jiān)控的覆蓋率不到30%。不過(guò)，隨著我國(guó)冷鏈物流的快速發(fā)展和人工成本的不斷上升，冷藏箱遠(yuǎn)程集中監(jiān)控的發(fā)展前景持續(xù)向好。

2 冷藏箱遠(yuǎn)程集中監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)解決方案

（1）串口通信方式 冷藏箱一般配有串行數(shù)據(jù)接口，常見(jiàn)的有3針、5針和9針數(shù)據(jù)接口，通過(guò)串口通信可實(shí)時(shí)采集箱號(hào)、溫度、濕度等數(shù)據(jù)，常用于冷藏箱檢修作業(yè)。不同品牌冷藏箱的串口通信協(xié)議相互不公開(kāi)且不兼容，導(dǎo)致冷藏箱遠(yuǎn)程集中監(jiān)控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)難度大大增加。

（2）電力載波通信方式 冷藏箱電力載波通信已被納入ISO 10368：2006《保溫集裝箱遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)控》標(biāo)準(zhǔn)，按照該標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的冷藏箱均配備電力載波調(diào)制解調(diào)器。冷藏箱溫度、濕度、電壓、電流等數(shù)據(jù)均可通過(guò)電力電纜傳輸，并可將設(shè)定溫度等控制命令傳輸?shù)嚼洳叵淇刂破?，?shí)現(xiàn)雙向通信。目前國(guó)際上使用的冷藏箱監(jiān)控技術(shù)大多采用電力載波通信方式。

（3）四芯接口通信方式 冷藏箱配備四芯通信電纜，其中一芯為公共端，其余三芯分別傳輸壓縮機(jī)運(yùn)行、溫度、除霜狀態(tài)等信號(hào)。四芯接口通信方式不能讀取冷藏箱溫度和濕度的具體數(shù)值，也不便于設(shè)定溫度，故一般不用于冷藏箱遠(yuǎn)程集中監(jiān)控系統(tǒng)。

3 冷藏箱遠(yuǎn)程集中監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)

以國(guó)外某集裝箱碼頭為例，其地處波斯灣沿海地區(qū)，屬于熱帶沙漠氣候，常年平均氣溫近35 ℃，夏季溫度高達(dá)45℃以上，一旦冷藏箱出現(xiàn)制冷故障而未及時(shí)處理，貨物在短時(shí)間內(nèi)就會(huì)受損;因此，對(duì)冷藏箱運(yùn)行狀況實(shí)施遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)集中監(jiān)控意義重大。該集裝箱碼頭自動(dòng)化堆場(chǎng)采用水平布置形式，包括冷藏

箱區(qū)域和普通集裝箱區(qū)域，配備自動(dòng)化軌道吊，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)化作業(yè)。為此，冷藏箱遠(yuǎn)程監(jiān)控須與自動(dòng)化堆場(chǎng)作業(yè)配合，保證冷藏箱電源插拔、數(shù)據(jù)線插拔等銜接配合作業(yè)過(guò)程的安全可靠。

冷藏箱遠(yuǎn)程集中監(jiān)控系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)冷藏箱溫度、濕度、電量、報(bào)警等數(shù)據(jù)的采集、監(jiān)控、存儲(chǔ)和分析。冷箱機(jī)組內(nèi)的信息通過(guò)下載電纜傳輸至數(shù)據(jù)接收端，然后通過(guò)四芯通信電纜傳輸至主監(jiān)控模塊，最后經(jīng)以太網(wǎng)傳輸至數(shù)據(jù)服務(wù)器并連入數(shù)據(jù)庫(kù)。冷藏箱遠(yuǎn)程集中監(jiān)控系統(tǒng)硬件架構(gòu)如圖1所示。

數(shù)據(jù)采集模塊根據(jù)監(jiān)控計(jì)算機(jī)的指令不斷采集和監(jiān)控冷藏箱數(shù)據(jù)信息，并將其存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中。系統(tǒng)自動(dòng)生成直觀的數(shù)據(jù)信息界面，顯示各種運(yùn)行故障并報(bào)警，同時(shí)就冷藏箱的歷史數(shù)據(jù)及任意時(shí)間點(diǎn)的設(shè)置溫度、實(shí)際溫度、報(bào)警清單等生成記錄文件。冷藏箱管理人員通過(guò)客戶端訪問(wèn)服務(wù)器所采集的數(shù)據(jù)，并監(jiān)控冷藏箱工作狀態(tài)。冷藏箱遠(yuǎn)程集中監(jiān)控系統(tǒng)軟件架構(gòu)如圖2所示。

4 冷藏箱遠(yuǎn)程集中監(jiān)控系統(tǒng)主要功能

4.1 實(shí)時(shí)監(jiān)控功能

冷藏箱遠(yuǎn)程集中監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)冷藏箱編號(hào)、送風(fēng)溫度、回風(fēng)溫度、當(dāng)前設(shè)定溫度、報(bào)警及報(bào)警編號(hào)、預(yù)設(shè)溫度、環(huán)境溫度、濕度、相對(duì)濕度、電壓、電流、當(dāng)前位置、預(yù)設(shè)位置、冷藏箱型號(hào)、控制器型號(hào)及版本等信息的實(shí)時(shí)監(jiān)控，管理人員可以通過(guò)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中的視圖查看監(jiān)控信息（見(jiàn)圖3）。

4.2 報(bào)警顯示功能

通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)視圖中的“報(bào)警”列可以查看冷藏箱當(dāng)前故障和報(bào)警信息。如圖4所示：冷藏箱遠(yuǎn)程集中監(jiān)控系統(tǒng)顯示可以切換為冷藏箱堆場(chǎng)布局模式，綠色代表通信正常，紅色代表故障報(bào)警。當(dāng)冷藏箱接入系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)比對(duì)預(yù)設(shè)溫度和當(dāng)前設(shè)定溫度，如果兩者相差超過(guò)5℃（可調(diào)節(jié)），系統(tǒng)顯示報(bào)警。

4.3 參數(shù)設(shè)定功能

通過(guò)冷藏箱遠(yuǎn)程集中監(jiān)控系統(tǒng)信息編輯界面（見(jiàn)圖5）可以查看并設(shè)定單個(gè)冷藏箱的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)（不同品牌冷藏箱可顯示和設(shè)定的內(nèi)容不同）。 在數(shù)據(jù)庫(kù)視圖頁(yè)面也可以通過(guò)雙擊“溫度設(shè)定”欄，在彈出的窗口中設(shè)定溫度。

4.4 歷史數(shù)據(jù)顯示功能

在冷藏箱遠(yuǎn)程集中監(jiān)控系統(tǒng)操作視圖界面，可以下載冷藏箱歷史數(shù)據(jù)并生成圖表（見(jiàn)圖6）。

4.5 箱位編輯功能

在冷藏箱遠(yuǎn)程集中監(jiān)控系統(tǒng)操作視圖界面選擇“建立行/列”后，彈出箱位編輯界面（見(jiàn)圖7）。右鍵單擊相應(yīng)位置，可將其涂上白色、灰色和黑色，分別對(duì)應(yīng)冷藏箱、干貨箱和空置/未使用箱位。

5 冷藏箱遠(yuǎn)程集中監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)流程

以冷藏箱進(jìn)場(chǎng)插電作業(yè)為例，作業(yè)人員從接收任務(wù)到處理完畢離場(chǎng)的作業(yè)流程如圖8所示，具體操作步驟如下：（1）接到工作任務(wù)，登錄手持終端查看箱號(hào)及箱位信息與系統(tǒng)中的是否一致，若不一致，須向中控室說(shuō)明;（2）信息確認(rèn)完畢后，在手持終端鎖定冷藏箱箱位，防止自動(dòng)化軌道吊對(duì)此列進(jìn)行操作;（3）向中控室申請(qǐng)進(jìn)入箱區(qū)，中控室確認(rèn)后，刷卡并待指示燈變?yōu)榫G色后，開(kāi)門(mén)進(jìn)入箱區(qū)，按下“人員進(jìn)入”確認(rèn)按鈕，相應(yīng)指示燈變?yōu)榫G色;（4）再次確認(rèn)箱號(hào)及箱位，檢查冷藏箱外觀、壓縮機(jī)、電纜、電源插頭等;（5）確認(rèn)電源插頭插針?lè)较驘o(wú)誤后，插入插座并順時(shí)針旋轉(zhuǎn)送電源;（6）查看或更換數(shù)據(jù)線插頭，確保其與冷藏箱上的接口匹配后連接數(shù)據(jù)線;（7）合上冷藏箱電源開(kāi)關(guān)，查看壓縮機(jī)運(yùn)行情況、設(shè)置溫度以及通信狀態(tài)指示等是否正常;（8）在手持終端上確認(rèn)冷藏箱信息，輸入當(dāng)前冷藏箱溫度并確認(rèn);（9）刷卡開(kāi)門(mén)出場(chǎng)區(qū)，按下“人員出”確認(rèn)按鈕，指示燈變?yōu)榧t色;（10）在手持終端上解除該冷藏箱的鎖定信息;（11）與中控室確認(rèn)操作完畢以及操作人員已離開(kāi)箱區(qū)。

6 結(jié)束語(yǔ)

冷藏箱遠(yuǎn)程集中監(jiān)控系統(tǒng)在集裝箱碼頭自動(dòng)化堆場(chǎng)的應(yīng)用不僅有助于降低冷藏箱管理人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省碼頭人工成本，減少堆場(chǎng)作業(yè)安全隱患，而且能實(shí)現(xiàn)冷藏箱運(yùn)行數(shù)據(jù)的全方位記錄、冷藏箱堆場(chǎng)的無(wú)人化管理和無(wú)紙化辦公，從而大大提升冷鏈運(yùn)輸質(zhì)量和效率。

（編輯：曹莉瓊 收稿日期：2020-11-04）