智能港口設備控制系統集成開發技術研究

謝敬玲　孫佳隆

摘 要：本文首先介紹了常規集裝箱港口裝卸作業存在的問題，進而簡要分析了自動化港口設備控制系統的發展現狀與應用趨勢，主要研究了智能港口設備控制系統應用的主流技術及先進方法，可為后續系統的科研開發提供理論基礎，最后闡述了智能化集裝箱碼頭在我國的應用前景。

關鍵詞：集裝箱港口；設備控制系統；智能化

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.14.137

1 研究背景

隨著經濟社會的發展，世界貿易的不斷加強，船舶越來越大型化，港口的物流裝配效率需要不斷提升，對集裝箱碼頭自然就提出了更高的要求[1]。如何大幅度減輕高技術人員短缺不足的壓力，提升裝卸作業的信息化程度；如何提升碼頭的生產安全性和工作環境，排除人力休息制度的影響，做到全天候24小時的裝配進度。減人提效就成為擺在各港口管理層面前的一個十分迫切需要解決的難題。

2 現狀分析

隨著科技的進步自動化碼頭應運而生，自動化碼頭具有可靠性高、安全性高、效率高等優勢，一名操控人員最多可以遠程操控4-6臺岸橋或場橋設備進行裝卸作業，極大節省了人力資源投入。另一方面，自動化碼頭大多采用“高密度”集裝箱碼垛堆場，可以采用“堆四過五”甚至是“堆五過六”方式，大大提高了場地利用率，堆存容量增大，有效緩解碼頭的空間壓力。自動化碼頭已成為集裝箱碼頭發展新趨勢，其技術先進性的優勢不斷顯現，加快自動化集裝箱碼頭的規劃與發展已經成為了世界航運業界所達成的共識，而全自動化、智能化集裝箱碼頭也是繼自動化碼頭發展的新趨勢、新潮流[2]。

目前，國內各自動化港口在設計布置、工藝、方案等方面不盡相同，大多是由設備集成方、控制系統提供方以及碼頭經營方共同設計開發完成，在規劃設計與技術研究初期，必須進行針對性的方案對比、技術研究以及系統模擬、流程仿真等，才能在建設實施過程中做到高度一致，實現工藝先進化、投入最小化、產出最大化的自動化集裝箱碼頭[3]。

3 技術研究

3.1 WebService技術

WebService是一種跨編程語言和跨操作系統平臺的遠程調用技術，其最大的優勢是提供了異構平臺的無縫銜接技術手段。服務端程序和客戶端程序可以基于不同的開發語言、在不同的操作系統上運行，而且可以實現從當前服務器的一個程序調用到另外一臺服務器的一個對象，實現遠程的調用。另外，WebService允許重用代碼背后的數據，通過組合已有模塊來搭建應用程序，能大幅度提高軟件的生產效率和質量[4]。

3.2 前后端分離模式

前后端分離是一種控制系統主流架構模式，后端直接給前端提供接口，前端調用后端提供標準化數據接口。軟件開發前端專注界面層設計與渲染，后端專注于邏輯編程與調度算法設計就行。因此，建議開發團隊前期能完成前后端分離的組織與管理架構，可以實現開發工作獨立化，讓開發人員各司其職，做到專注與專業，開發效率會大幅度提升。

3.3 基于OPC技術的數據監控

OPC技術非常適用于港口流程控制方向，港口設備控制系統多采用典型的客戶端/服務器模式設計，基于OPC提出了一套統一的標準，針對硬件設備的驅動程序，完成了具有統一OPC接口標準的服務器程序，可以高效實現與硬件設備的通信。由于服務器中的硬盤存儲空間大，可以將PLC采集后的數據存儲到服務器中，這樣不但可以解決PLC存儲空間不足的問題，而且方便后期在服務器中對數據的邏輯運算與智能運維。

3.4 系統間SOCKET通訊

SOCKE傳輸是一種適合于客戶端和服務器端之間信息實時交互方式，傳輸數據速率快，性能高，而且數據可以加密處理，安全可靠。系統間采用Socket通訊數據交互方式，服務器提供數據服務，通過MAC地址和端口進行服務訪問，而客戶端通過連接服務器指定的端口進行數據消息交互。這種方式易于編程、容易控制權限，而且支持多種架構，通用性比較強。

3.5 內存數據庫Redis

Redis是一個開源的、高性能、C語言開發的、鍵值對存儲數據的NOSQL數據庫。Redis有著更為復雜的數據結構并且提供對他們的原子性操作，而且其數據類型都是基本的數據結構，對于程序員而言非常的形象與直接；另外，在內存性能方面Redis操作起來非常簡單，性能極高，可以實現很多內部復雜性很強的運算。

4 總結與展望

智能化集裝箱碼頭已經成為世界航運業后續發展趨勢，碼頭的智能化不僅僅是設備的無人化、自動化以及智能化的，未來先進智能碼頭的優勢是管理策略與控制策略智能化的區別，碼頭控制系統可以幫助港口管理者快速、準確、智能地判斷與決策，降低信息不對稱性的同時提高管理決策的質量，智能化碼頭必定是一個集多種先進技術于一體的新生的科技產物。同時，伴隨著人工智能、大數據、計算機技術在碼頭的廣泛應用，相信很快將會迎來智能碼頭快速發展的新時代，洞悉其發展的技術趨勢與潛在規律，也有助于推動我國建設具有自主知識產權的智能化集裝箱碼頭。

參考文獻：

[1]趙建武.集裝箱自動化碼頭發展趨勢分析[J].科技新時代，2018（06）.

[2]周春華.自動化碼頭發展趨勢探究[J].科技創新與應用，2017（16）：64-65.

[3]楊宇華.集裝箱自動化碼頭發展趨勢分析[J].中國工程機械學報，2015，12（06）：571-576.

[4]嚴林.AIX環境下基于gSOAP的Web Service客戶端開發[J].中國金融電腦，2017，7（07）：70-74.

作者簡介：謝敬玲（1985-），女，天津人，本科，助理工程師，主要從事工廠智能化系統與裝備方向的研究。