基于衛(wèi)星定位的港口貨物防風(fēng)險系統(tǒng)的設(shè)計

黃婷

摘 要：本文設(shè)計一套基于衛(wèi)星定位原理的港口碼頭堆場貨物防風(fēng)險系統(tǒng)，從港口區(qū)域內(nèi)貨物風(fēng)險相關(guān)的因素出發(fā)，主要控制貨物存在的風(fēng)險源，如汽車、火車、船、人等風(fēng)險因數(shù)，有效降低港口碼頭的裝卸成本及安全成本，為貨主、貨代提供高效、便捷、優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，并可以為企業(yè)改變過去粗放的工作方式，使得港口碼頭堆場貨物管理工作更加精細(xì)化，進(jìn)一步提升港口碼頭企業(yè)自身的競爭力實力。

關(guān)鍵詞：衛(wèi)星定位；風(fēng)險源；防風(fēng)險系統(tǒng)；北斗/GPS雙模差分基站

隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化的快速發(fā)展，水運在世界經(jīng)濟(jì)運行中的地位日益突出，現(xiàn)代港口的發(fā)展呈現(xiàn)出布局網(wǎng)絡(luò)化、業(yè)務(wù)物流化、格局一體化等特點。大多數(shù)港口發(fā)展為傳統(tǒng)的勞動密集型的粗放型企業(yè)，面臨著巨大的成本壓力和競爭壓力，并不斷加大基礎(chǔ)設(shè)施的投入，堆場面積的擴(kuò)建，港口貨物吞吐量增長迅速，可是貨物的堆場管理越來越困難，采用原始的人工巡檢已經(jīng)無法滿足要求，同時頻繁出現(xiàn)貨物短缺，偷盜、貨物交差污染等風(fēng)險現(xiàn)象嚴(yán)重，加大客戶的投訴量，部分港口企業(yè)派專人負(fù)責(zé)辦理貨物理賠相關(guān)事宜，不緊加大了港口企業(yè)的成本投入，也影響企業(yè)的競爭力。

當(dāng)前經(jīng)濟(jì)形勢趨于下行的壓力下，不少港口企業(yè)成立風(fēng)險控制部，專門針對港口堆場貨物帶來的風(fēng)險進(jìn)行研究，進(jìn)一步降低企業(yè)的防風(fēng)險成本。由此信息技術(shù)發(fā)展較快的今天，基于衛(wèi)星定位原理設(shè)計一套港口碼頭堆場貨物防風(fēng)險系統(tǒng)，實時監(jiān)管港口碼頭堆場貨物的動態(tài)，整體布局港口碼頭貨物防盜、誤裝卸操作、內(nèi)外聯(lián)合違法提貨等風(fēng)險，是港口企業(yè)切實必要的需求。

1 系統(tǒng)設(shè)計方案

近年來隨著物流的快速發(fā)展，碼頭管理迫切需要新的管理監(jiān)控工具以應(yīng)對業(yè)務(wù)的快速增長。衛(wèi)星定位是以計算機(jī)為工具，以港口地形圖為基礎(chǔ)，以港口設(shè)施資源（建筑物、設(shè)備、構(gòu)造物）和貨物（煤、糧、油、礦、化學(xué)品等）數(shù)據(jù)為核心，通過數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)傳輸和系統(tǒng)管理等基本功能，建立一個能快速提供實時、真實、準(zhǔn)確的港口貨物和設(shè)施位置信息，并能進(jìn)行綜合分析和輔助設(shè)計等操作的信息化防風(fēng)險服務(wù)系統(tǒng)。同時可利用系統(tǒng)提供的豐富外部系統(tǒng)接口，實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換與共享，港口風(fēng)險管理、預(yù)測提供可靠的信息支撐。該系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)用將極大地提升碼頭生產(chǎn)業(yè)務(wù)管理的現(xiàn)代化水平，降低防風(fēng)險成本，提升碼頭的競爭優(yōu)勢。由于碼頭業(yè)務(wù)應(yīng)用的特殊性，所以定位的精度要求很高。目前民用定位精度約2.5米，這種精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足用戶的實際需求，為了提高精確度，達(dá)到港口作業(yè)要求，設(shè)計精度1米以內(nèi)，必須建設(shè)北斗/GPS雙模差分基站，用于對衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)進(jìn)行差分校正，能有效的提高定位精度，使用合理的差分技術(shù)可以解決碼頭的實際定位精確問題。差分基站使用4G網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)器通訊、使用高頻無線電技術(shù)實現(xiàn)差分信號廣播。系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計如下：

差分基站接收衛(wèi)星定位北斗/GPS接收機(jī)的原始數(shù)據(jù)，經(jīng)嚴(yán)格的計算分析，以標(biāo)準(zhǔn)RINEX格式記錄星歷和觀測數(shù)據(jù)文件，結(jié)合流動站計算出要高精度定位數(shù)據(jù)，采用網(wǎng)絡(luò)傳輸組建通過GSM/GPRS模塊直接獲取差分信號數(shù)據(jù)，能為客戶提供高精度的位置定位數(shù)據(jù)，并能提供多用戶長時間連接，而且費用低廉。差分基站還具備基準(zhǔn)站接收機(jī)管理和用戶管理等多種功能，該項技術(shù)在精準(zhǔn)的定位中得到廣泛的應(yīng)用，防風(fēng)險系統(tǒng)正是基于衛(wèi)星定位精確數(shù)據(jù)的原理實現(xiàn)了對風(fēng)險源的有效管控。港口企業(yè)采用指令與港口碼頭堆場的車輛進(jìn)行交互動態(tài)管理，當(dāng)物流車輛作業(yè)時統(tǒng)一由調(diào)度中心下達(dá)作業(yè)指令，統(tǒng)一指派到區(qū)域堆場作業(yè)，根據(jù)防風(fēng)險控制器實時交互車輛動態(tài)信息，并且通過港口碼頭堆場地形圖的定位數(shù)據(jù)采集，當(dāng)車輛指派到某一堆場作業(yè)時，防風(fēng)險控制器準(zhǔn)確計算顯示該車作業(yè)動態(tài)，并計算作業(yè)區(qū)域是否超區(qū)域報警，如果檢測貨物堆場不符，則報警顯示紅色點，有效防止貨物車輛的亂裝亂卸現(xiàn)象，防止貨物車輛的轉(zhuǎn)棧作業(yè)帶來的極大風(fēng)險，同樣也可以控制裝車及卸船的機(jī)械位置及活動場地，超過調(diào)度指定范圍系統(tǒng)自動報警。從而有效防止車輛裝卸給貨物帶來的風(fēng)險。建立港口碼頭堆場的虛擬的電子圍欄，對某些作業(yè)路的車輛進(jìn)行實時監(jiān)控，以高準(zhǔn)確衛(wèi)星定位的要求，管理人員可以在GIS地圖中根據(jù)需要任意畫區(qū)域，設(shè)定區(qū)域后并可以快速加入作業(yè)港口車輛及人員實行監(jiān)管，如果其它車輛進(jìn)入或無關(guān)人員進(jìn)入該區(qū)域系統(tǒng)發(fā)生自動報警，限制區(qū)域內(nèi)的車輛超出區(qū)域范圍立刻報警。當(dāng)然也可以通過手機(jī)測量APP，界定堆場的范圍，生成GIS地理圍欄，系統(tǒng)主動監(jiān)控車輛位置，任何進(jìn)入地理圍欄范圍的車輛，系統(tǒng)都記錄軌跡及活動區(qū)域，如果發(fā)現(xiàn)違規(guī)進(jìn)入的車輛，立即發(fā)出報警，通知相關(guān)人員處理。如下圖所示：

港口碼頭貨物堆場還可以采用定位基準(zhǔn)點，結(jié)合貨堆邊緣的精確定位數(shù)據(jù)，計算出貨堆的虛擬模型，采用等效的計算方式可以精確計算出模型中的定位數(shù)據(jù)，對貨物堆場進(jìn)出貨物的預(yù)測數(shù)據(jù)，可以有效防止裝卸作業(yè)中存在的偏差值。從而對貨物的短缺現(xiàn)象進(jìn)行有效預(yù)判，因此可降低貨物風(fēng)險的幾率。

當(dāng)防風(fēng)險系統(tǒng)有效控制了車、船、自動化設(shè)備等流動性的機(jī)械存在較大風(fēng)險外，還存在虛假進(jìn)提貨單證的問題，如果控制車輛與提單之間的真實性，防止單證虛假的進(jìn)提貨風(fēng)險，因此防風(fēng)險系統(tǒng)提供一站式電子提單，采用36位加密技術(shù)設(shè)計，遠(yuǎn)程預(yù)約生成加密防偽的電子進(jìn)提貨單，通過貨主的確認(rèn)，同時結(jié)合堆場貨物數(shù)據(jù)的定位區(qū)域數(shù)據(jù)進(jìn)行大數(shù)據(jù)比對，從而杜絕車輛進(jìn)提貨虛假單證帶來的風(fēng)險控制。

2 防風(fēng)險控制器技術(shù)

防風(fēng)險控制器采用北斗/GPS雙模自動切換控制芯片、智能計算模塊、傳感控制模塊、通訊模塊組成的主機(jī)設(shè)備，為港口碼頭車輛、火車及人員的終端定位及區(qū)域范圍計算出精確的數(shù)據(jù)，通過GSM/GPRS通信模塊有效實時與系統(tǒng)平臺實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。具備數(shù)據(jù)處理及判斷的能力，時刻等待接收指令并執(zhí)行的信息處理能力。該傳感控制模塊還具備控制設(shè)備運行狀態(tài)的接入以3 防風(fēng)險控制器技術(shù)

防風(fēng)險控制器采用北斗/GPS雙模自動切換控制芯片、智能計算模塊、傳感控制模塊、通訊模塊組成的主機(jī)設(shè)備，為港口碼頭車輛、火車及人員的終端定位及區(qū)域范圍計算出精確的數(shù)據(jù)，通過GSM/GPRS通信模塊有效實時與系統(tǒng)平臺實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。具備數(shù)據(jù)處理及判斷的能力，時刻等待接收指令并執(zhí)行的信息處理能力。該傳感控制模塊還具備控制設(shè)備運行狀態(tài)的接入以及通過指令判斷車輛的動作，比如：港口碼頭作業(yè)機(jī)械的翻斗車、鏟車等車輛實現(xiàn)在允許的區(qū)域內(nèi)才可以翻斗以及提升鏟車的斗的功能，否則只能在道路上行走，無法作業(yè)，從而有效控制車輛、火車、船及人員在港口碼頭堆場的活動范圍及動態(tài)。

防風(fēng)險控制器系統(tǒng)用來確定車、船、人精確位置的手段。實施發(fā)送控制接收來自北斗/GPS衛(wèi)星的信號，經(jīng)數(shù)據(jù)處理，獲得車、船、人的實時經(jīng)度、緯度位置數(shù)據(jù)，具備全天候、任何地點、任何時間、高精度定位、授時的特點。可通過系統(tǒng)服務(wù)平臺和GSM/GPRS移動通信平臺下達(dá)數(shù)據(jù)或話音方式的控制、調(diào)度指揮指令。此外，防風(fēng)險控制器具備兼容多種通信平臺能力，也可以擴(kuò)展為電信部門已建或在建的CDMA、CDPD、集群等無線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。

4 結(jié)語

該設(shè)計技術(shù)方案是根據(jù)港口碼頭堆場的現(xiàn)實特點，主要有效控制港口貨物堆場的車、船、人、物、單證等方面帶來的貨物管理風(fēng)險，比其它單點風(fēng)險源控制非常有優(yōu)勢和必要，特別在港口碼頭堆場貨物防盜、短少等方面提供嚴(yán)格精準(zhǔn)數(shù)據(jù)的支持，同時高精度的位置數(shù)據(jù)也為港口碼頭堆場的安全方面起到?jīng)Q定性的作用。對車輛及人員的活動區(qū)域也提供實實在在的數(shù)據(jù)軌跡記錄。該系統(tǒng)具備擴(kuò)充與數(shù)據(jù)的交互能力，在港口碼頭堆場貨物防風(fēng)險及安全方面應(yīng)用，具備非常好的市場前景。

參考文獻(xiàn)：

[1] 卡普蘭[美]，赫加蒂[美]，寇艷紅編著.電子工業(yè)出版社.第二版.GPS原理與應(yīng)用.

[2] 中國衛(wèi)星導(dǎo)航定位協(xié)會編著.測繪出版社.衛(wèi)星導(dǎo)航定位與北斗系統(tǒng)應(yīng)用.