GNSS在集裝箱物流運輸中的應用分析

程 磊

（中交水運規(guī)劃設計院有限公司，北京 100007）

0 引言

GNSS的全稱是全球導航衛(wèi)星系統(tǒng) （Global Navigation Satellite System，GNSS），泛指全球所有的衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)以及區(qū)域增強系統(tǒng)。它利用包括美國的GPS、俄羅斯的GLONASS、歐洲的GALILEO、中國的北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)，以及美國的WAAS（廣域增強系統(tǒng)）、歐洲的EGNOS（歐洲靜地導航重疊系統(tǒng)）和日本的MSAS（多功能運輸衛(wèi)星增強系統(tǒng)）等導航增強系統(tǒng)中的一個或多個系統(tǒng)進行導航定位，并同時提供衛(wèi)星的完備性檢驗信息 （Integrity Checking）和足夠的導航安全性告警信息。

GNSS在國土安全防衛(wèi)、測繪、交通運輸、農業(yè)、公共安全和救援等方面都有著廣泛的應用，尤其是我國的 “北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)”，除了提供導航定位服務外，還能夠提供短報文通信服務。隨著GNSS技術向民用的開放，它所蘊藏的巨大商機被挖掘出來。隨著衛(wèi)星導航接收機的集成微型化，出現各種融GNSS、通信、計算機為一體的個人信息終端，使衛(wèi)星導航技術從專業(yè)應用走向大眾，成為繼通信、互聯網之后的信息產業(yè)第三個新的增長點和國家綜合國力的重要組成部分[1]。

1 GNSS在物流業(yè)的應用現狀

1.1 企業(yè)運輸管理

通過GNSS的精確定位，物流運輸企業(yè)可以隨時隨地獲得車輛的速度信息、位置信息、里程信息，獲得這些信息就具備了對車輛運輸過程進行監(jiān)控的前提，再結合3G、GPRS等通信技術以及GIS等地理信息處理技術，便可完成車輛調度管理、貨物跟蹤、車輛優(yōu)選、路線優(yōu)選等運輸管理功能。

1.2 企業(yè)作業(yè)監(jiān)控管理

在集裝箱碼頭中，GNSS的精確定位技術結合GIS、自動控制、計算機網絡等其他技術，可以實現作業(yè)機械監(jiān)控、箱位管理、安全管理、作業(yè)機械輔助導航、RTG大車自動糾偏、集卡調度等功能。

1.3 報警救援

在物流運輸過程中可能發(fā)生一些意外情況，當發(fā)生故障或意外情況時，GNSS可以及時反饋發(fā)生事故的時間和地點信息，通過GPRS或北斗短信等通信手段及時傳遞給調度中心，調度中心會采取相應的措施來降低損失。

2 集裝箱物流的GNSS技術需求分析

集裝箱是全球物流運輸的核心裝備，全球國際貨運90%以上都是通過集裝箱完成的。集裝箱主要包括普通干貨集裝箱、罐式集裝箱和冷藏集裝箱。集裝箱的智能化和信息化是影響現代物流的一個關鍵因素。若作為物流核心裝備的集裝箱沒有智能化，會導致信息孤立，使整個供應鏈的信息流的不暢通，這是影響現代物流效率的一個關鍵因素。

航運業(yè)的業(yè)務趨勢是客戶要求不斷提高運輸過程的可視化程度、船期的可靠度以及完善端到端供應鏈解決方案，對于航運運輸企業(yè)來說，核心競爭力取決于其客戶服務水平：比如能否提供運輸過程的可視、中轉效率是否高效、是否有可靠的運輸時間保證、是否具備高效的集裝箱管理能力和較高的集裝箱利用率。但是，大規(guī)模的、國際性的貨運運輸流通載體的集裝箱，其箱號識別、信息采集、集裝箱的跟蹤與管理大都是通過人工或手工完成。由于箱號識別的不準確，數據人工抄錄的錯誤，信息傳遞的延誤等，造成了集裝箱整個供應鏈數據的紊亂。ABI的調查統(tǒng)計顯示，目前集裝箱物流數據中實時且準確的只有65%，35%的信息存在丟失或者不準確[2]。

目前，集裝箱自身不載有信息，在集裝箱的運輸中信息傳遞還依賴于傳統(tǒng)的方式，對集裝箱的識別和監(jiān)控基本上還處于人工、半人工狀態(tài)。由于集裝箱運輸過程存在漏洞，在運輸貴重貨物的過程中極易發(fā)生被盜、中途掉包、異地倒賣，在海關轉關途中被不法分子利用走私貨物等現象，給企業(yè)造成巨大損失。以上種種迫切需要用一個高科技手段來對集裝箱運輸實施有效的監(jiān)控[3]。

對集裝箱運輸及貨柜狀態(tài)進行監(jiān)控，可隨時清楚地掌握船舶、車輛行駛情況。充分運用GNSS技術對貨柜進行監(jiān)控、即時定位、報警等多項操作，可實現集裝箱物流運輸過程中實時全面的動態(tài)信息的全程管理。

3 技術方案 （見圖1）

圖1 集裝箱物流實時監(jiān)控系統(tǒng)技術方案圖

集裝箱物流實時監(jiān)控系統(tǒng)綜合利用GNSS、GPRS、RFID、傳感采集、計算機網絡、通信等技術，實現對集裝箱物流全過程的實時監(jiān)控。該系統(tǒng)主要包括三個部分：

（1）集裝箱狀態(tài)信息采集與傳輸終端；（2）集裝箱監(jiān)控傳輸網絡；

（3）集裝箱物流監(jiān)控管理平臺。

3.1 集裝箱狀態(tài)信息采集與傳輸終端

3.1.1 信息采集功能

由各類信息采集傳感器組成，實現集裝箱內溫濕度、震動、開關門、煙霧等狀態(tài)信息采集。

3.1.2 通信功能

由北斗、GPS、GPRS、RFID等模塊組成，通過北斗／GPS模塊提供集裝箱定位信息，通過GPRS模塊與遠程監(jiān)控平臺進行信息的傳輸，通過RFID模塊實現與車／船載、手持終端間的通信。

3.1.3 路徑導航功能

具有電子地 （海）圖功能，通過北斗／GPS的實時定位，實現路徑導航功能。

3.2 集裝箱監(jiān)控傳輸網絡

在集裝箱物流運輸過程中，實時快速地上傳集裝箱監(jiān)控終端的集裝箱狀態(tài)數據和位置數據。采用混合網絡進行數據上傳，可通過有線網絡、GSM、GPRS、CDMA、無線集群、港區(qū)局域網、北斗RDSS等實現數據交互，在全球網絡環(huán)境下，為客戶提供實時信息服務。

3.3 集裝箱物流監(jiān)控管理平臺

該平臺是數據處理的核心和外部應用訪問接口的具體實現部件。負責處理從Web用戶發(fā)送過來的數據請求，如請求集裝箱位置、下發(fā)呼叫指令等等，對通訊服務器接收到的定位終端數據進行應用級的解析處理；對定位數據的自動處理，如統(tǒng)計報表等；與其他碼頭生產管理系統(tǒng)、海關監(jiān)管系統(tǒng)、物流貨車的生產管理系統(tǒng)等其他系統(tǒng)的數據交換和信息共享等。

4 GNSS的實際應用

4.1 集裝箱可視化跟蹤管理功能

在集裝箱上安裝智能監(jiān)控終端，可保證集裝箱物流數據能自動、快速、遠距離、可靠地采集與識別。向船公司、箱主、貨主、港口、海關、商檢等服務對象提供集裝箱安全信息、箱信息、貨物信息和運輸信息的實時查詢，從而保證了集裝箱運行的全程可視化跟蹤管理。

4.2 集裝箱自動報警功能

在集裝箱上安裝智能監(jiān)控終端，當集裝箱的運動狀態(tài)偏離預設的路線，或者遇到溫度變化、開關門等異常情況，監(jiān)控中心會自動發(fā)出聲光報警提示信號，同時該報警信息通過通信網絡傳輸到物流監(jiān)控管理平臺。這一方面，能及時發(fā)出集裝箱被盜、貨物被調換以及溫度異常等情況的告警；另一方面，便于監(jiān)控中心實時對集裝箱的狀態(tài)進行監(jiān)控。

5 結語

集裝箱監(jiān)控管理服務平臺的建立可以快速、準確地讀取運行和靜止的集裝箱的各種有關信息，實現集裝箱跟蹤和監(jiān)管，使船公司和貨主能夠及時知曉供應鏈上集裝箱或者貨物的運行位置和運輸情況，每年可以減少集裝箱丟失和貨物運輸途中的損失300～500億元，實現國際貿易中集裝箱運輸的全程供應鏈狀態(tài)跟蹤及控制和管理，提高集裝箱運輸的效率，降低成本。

[1]胡曉，高偉，李本玉.GNSS導航定位技術的研究綜述與分析[J].全球定位系統(tǒng)，2009，（3）：59-62.

[2]劉富春，周受欽.基于RFID的物流裝備信息監(jiān)控網絡平臺設計[J].計算機技術與發(fā)展，2012，22（7）：227-230， 234.