基于BDS的輪胎吊運(yùn)行控制方法研究

馮 康 ，趙相偉 ，吳 博 ，欒吉山 ，徐 杰

（1.山東科技大學(xué) 山東省基礎(chǔ)地理信息與數(shù)字化技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266590；2.山東省國(guó)土測(cè)繪院，濟(jì)南 250013）

0 引言

隨著科學(xué)技術(shù)和經(jīng)貿(mào)行業(yè)的快速發(fā)展，打造面向未來(lái)的智慧港口已成為建設(shè)世界一流物流強(qiáng)港的關(guān)鍵[1]。建設(shè)高效率低成本的智慧港口，必須對(duì)集裝箱港口進(jìn)行優(yōu)化改造，國(guó)內(nèi)集裝箱港口在經(jīng)歷了初步的改造措施后，大型起重機(jī)設(shè)備的升級(jí)改造已成為下一個(gè)港口優(yōu)化管理的目標(biāo)[2]。需要指出的是，目前國(guó)內(nèi)集裝箱港口大多采用輪胎式集裝箱門式起重機(jī)（rubber-tyred gantry crane，RTG）的裝卸工藝[3]，而 RTG的智能運(yùn)行控制，是起重機(jī)設(shè)備升級(jí)改造的關(guān)鍵，也是智能化港口建設(shè)的重要組成部分。

通常來(lái)說(shuō)，現(xiàn)有RTG設(shè)備急需優(yōu)化改造的因素有以下幾點(diǎn)：1）需要人工進(jìn)行高空作業(yè)，操作空間狹小，危險(xiǎn)性高；2）無(wú)法實(shí)現(xiàn)位置監(jiān)控和自動(dòng)糾偏[4]，增加人工控制難度；3）沒(méi)有檢測(cè)集裝箱堆積位置的技術(shù)[3]。本文針對(duì)以上問(wèn)題，以空間三維（3-dimension, 3D）分析為核心，結(jié)合北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BeiDou navigation satellite system,BDS）的定位技術(shù)、第5代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)（the fifth generation of mobile network communication technology, 5G）、可編程邏輯控制器（programmable logic controller, PLC），研發(fā)了一套實(shí)時(shí)的3D港口輪胎吊運(yùn)行控制系統(tǒng)。

以北斗三號(hào)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)即北斗三號(hào)（BeiDou-3 navigation satellite system, BDS-3）的開(kāi)通為標(biāo)志， BDS將為全球用戶提供定位導(dǎo)航服務(wù)。由于采用全球定位系統(tǒng)（global positioning system, GPS）會(huì)有很大的安全隱患，而單獨(dú)基于BDS的應(yīng)用場(chǎng)景還比較少[5]，基于BDS衛(wèi)星導(dǎo)航定位的智慧港口應(yīng)用已成為必然趨勢(shì)。事實(shí)上，部分應(yīng)用BDS的智慧港口系統(tǒng)，已收到了良好的效果。文獻(xiàn)[6]研發(fā)一套基于BDS衛(wèi)星的港口大型流動(dòng)機(jī)械管理系統(tǒng)，對(duì)港口的設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)位置監(jiān)測(cè)及數(shù)據(jù)分析報(bào)警功能，實(shí)現(xiàn)港口流動(dòng)機(jī)械的定位管理。文獻(xiàn)[7]設(shè)計(jì)了嵌入式BDS應(yīng)用場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)星信號(hào)的接收。定位信息的接收和顯示由BDS導(dǎo)航模塊實(shí)現(xiàn)，并通過(guò)組件對(duì)象模型（componet object model, COM）與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信。文獻(xiàn)[8]設(shè)計(jì)了一套基于BDS導(dǎo)航的港口高精度定位調(diào)度管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了作業(yè)機(jī)械實(shí)時(shí)跟蹤及系統(tǒng)自動(dòng)傳達(dá)指令信息，提高了作業(yè)效率，減少了運(yùn)營(yíng)成本。

穩(wěn)定性強(qiáng)、可靠性高的第5代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)（the fifth generation of mobile network communication technology, 5G）是國(guó)內(nèi)眾多智慧型園區(qū)建設(shè)的首選通信系統(tǒng)，相比傳統(tǒng)通信技術(shù)，其信息技術(shù)更加成熟，也催生了許多支持高速無(wú)線通信的工具，促進(jìn)了信息資源的高效利用[9]。文獻(xiàn)[10]介紹了青島港智慧碼頭，通過(guò)實(shí)施5G獨(dú)立組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了橋吊的遠(yuǎn)程控制。文獻(xiàn)[11]介紹了5G在智慧港口建設(shè)方面所做的貢獻(xiàn)，尤其是推動(dòng)了自動(dòng)化港口設(shè)備更新?lián)Q代、升級(jí)改裝。文獻(xiàn)[12]研究5G移動(dòng)通訊技術(shù)，利用隔離增強(qiáng)方法和 5G波束控制，增強(qiáng) 5G無(wú)線電波傳輸速度和信號(hào)強(qiáng)度，提高了無(wú)線傳輸效果。

本文依靠青島港 5G組網(wǎng)，應(yīng)用 BDS定位導(dǎo)航技術(shù)，3D可視化技術(shù)，PLC編程控制系統(tǒng)，研發(fā)了一套實(shí)時(shí)3D輪胎吊控制系統(tǒng)，利用本系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化智能控制RTG運(yùn)行裝卸，還可通過(guò)3D展示窗口，多視角查看RTG狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程無(wú)人智能控制。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本文研發(fā)的港口輪胎吊運(yùn)行控制系統(tǒng)包括桌面端系統(tǒng)和外部系統(tǒng)。桌面端系統(tǒng)是基于阿爾克吉斯·恩吉內(nèi)（ArcGIS Engine）組件庫(kù)研發(fā)的。外部系統(tǒng)采用一機(jī)雙天線的高精度BDS接收機(jī)作為系統(tǒng)的核心設(shè)備，數(shù)據(jù)和指令通訊由5G模塊實(shí)現(xiàn)。整個(gè)系統(tǒng)可分為坐標(biāo)數(shù)據(jù)接收部分、數(shù)據(jù)處理部分、任務(wù)執(zhí)行部分和3D場(chǎng)景模擬展示部分。系統(tǒng)的總體框架如圖1所示。

由圖1可知，該系統(tǒng)主要包含以下幾個(gè)部分：

圖1 系統(tǒng)總體框架

1）坐標(biāo)數(shù)據(jù)接收部分。安裝在RTG固定位置的BDS定位天線和定向天線，傳回其收集到的美國(guó)國(guó)家海洋電子協(xié)會(huì)協(xié)議（national marine electronics association，NMEA）的報(bào)文數(shù)據(jù)，通過(guò)5G通訊模塊由串口傳輸至服務(wù)器；

2）數(shù)據(jù)處理層。數(shù)據(jù)處理層在解析接收到的NMEA協(xié)議報(bào)文后，從中得到系統(tǒng)所需數(shù)據(jù)，結(jié)合RTG自身尺寸和結(jié)構(gòu)信息，建立坐標(biāo)系，推算RTG的整體位置信息，根據(jù)任務(wù)指令，規(guī)劃RTG的行車路徑，計(jì)算任務(wù)調(diào)度；

3）任務(wù)執(zhí)行層。任務(wù)執(zhí)行層包含RTG導(dǎo)航控制功能、集裝箱裝卸功能和任務(wù)調(diào)度，在接收到任務(wù)指令后，發(fā)送指令到 PLC控制系統(tǒng)，并根據(jù)指令控制RTG執(zhí)行運(yùn)行功能；

4）3D場(chǎng)景模擬部分。在系統(tǒng)推算得到的整體位置信息基礎(chǔ)上，可將RTG模型顯示在對(duì)應(yīng)港口的地圖上，進(jìn)行實(shí)時(shí)的可視化展示，實(shí)現(xiàn)集裝箱信息展示功能。

2 關(guān)鍵技術(shù)

2.1 BDS導(dǎo)航技術(shù)

BDS是我國(guó)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（global navigation satellite system, GNSS）。BDS由空間站、地面站和用戶終端組成[13]，與其他三個(gè)GNSS相比，具有顯著特點(diǎn)，包括：安全性能高；導(dǎo)航定位與通信集成；采用混合星座定位等，這些特點(diǎn)可完全滿足智慧港口導(dǎo)航定位方面的需求。

本文使用的BDS終端為上海司南衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)股份有限公司的一機(jī)雙天線高精度 BDS接收機(jī)，包含定位天線和定向天線，外加一個(gè)基站（天寶GPS基站）。接收機(jī)接收NMEA報(bào)文，NMEA報(bào)文數(shù)據(jù)中有定位信息、當(dāng)前衛(wèi)星信息、可見(jiàn)衛(wèi)星信息、地面速度信息、航向信息等信息。

2.2 空間分析技術(shù)

空間分析是分析空間目標(biāo)對(duì)象的分布規(guī)律，分析不同地理空間現(xiàn)象之間內(nèi)在聯(lián)系的一種分析技術(shù)，通常包含距離分析、疊加分析、通過(guò)性分析和陰影分析等。結(jié)合港口情景，本文利用空間分析中的距離分析和疊加分析進(jìn)行糾偏和尋找集裝箱位置，根據(jù)實(shí)測(cè)坐標(biāo)與軌道中線的位置關(guān)系，結(jié)合余弦定理，計(jì)算RTG輪胎的轉(zhuǎn)彎方向?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)糾偏。

2.3 5G技術(shù)

本系統(tǒng)采用 5G進(jìn)行數(shù)據(jù)連接，以保證快速穩(wěn)定的傳輸數(shù)據(jù)。5G與前幾代通信系統(tǒng)相比，具有大規(guī)模、高性能、易操作等優(yōu)點(diǎn)[14]。本系統(tǒng)的5G由終端層、網(wǎng)絡(luò)層、業(yè)務(wù)層組成[15]。

1）終端層。利用支持5G的數(shù)據(jù)傳輸單元（data transfer unit, DTU）滿足低時(shí)延高可靠的任務(wù)需求，將DTU分別安裝在服務(wù)器端和RTG端，以接收 COM口數(shù)據(jù)。將接收到的 NMEA報(bào)文數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒?wù)器，經(jīng)過(guò)解算分析后，再由服務(wù)器端發(fā)送指令，通過(guò)DTU傳輸?shù)絇LC模塊。

2）網(wǎng)絡(luò)層。利用第三代合作伙伴計(jì)劃（the 3rd generation partnership project, 3GPP）協(xié)議，開(kāi)展5G應(yīng)用場(chǎng)景中的關(guān)鍵業(yè)務(wù)，即低延時(shí)高可靠（ultra-reliable and low latency communications,uRLLC）業(yè)務(wù)，可滿足時(shí)延少于等于20 ms，可靠性達(dá)99.999%的高標(biāo)準(zhǔn)需求，使用頻段為2.6 GHz/4.9 GHz，與公眾頻譜隔離，形成港口專網(wǎng)，滿足安全和可靠性要求[15]。

3）業(yè)務(wù)層。多種數(shù)據(jù)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)層傳輸?shù)礁劭诘目刂剖?，再由服?wù)器中的系統(tǒng)處理后可得到控制指令，將控制指令傳回到RTG設(shè)備，實(shí)現(xiàn)控制功能[15]。

2.4 PLC編程技術(shù)

本系統(tǒng)由PLC發(fā)送指令并控制RTG運(yùn)行，PLC控制系統(tǒng)由中央處理器（central processing unit,CPU）、寄存裝置、通信裝置以及電路等組成[16]，可實(shí)現(xiàn)對(duì)各項(xiàng)指令進(jìn)行集中處理，通過(guò)可編程寄存器，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)存、計(jì)算、通訊等功能，具有功能豐富、使用方便、工作可靠、經(jīng)濟(jì)合算等多方面優(yōu)點(diǎn)，已成為工業(yè)自動(dòng)化的應(yīng)用典范[17]。

PLC模塊使用莫德布斯（Modbus）通訊協(xié)議，采用遠(yuǎn)程終端單元模式（remote terminal unit,RTU），同時(shí)可以利用循環(huán)冗余校驗(yàn)（cyclic redundancy check, CRC）進(jìn)行冗余檢測(cè)，提升穩(wěn)定性[17]。電路總體設(shè)計(jì)思路為：將系統(tǒng)發(fā)送的信號(hào)經(jīng)DTU進(jìn)行匯總，通過(guò)Modbus總線傳送至寄存器，實(shí)現(xiàn)集中運(yùn)算。根據(jù)控制策略輸出控制結(jié)果[18]，然后由PLC傳送到RTG的控制器部分。

3 功能實(shí)現(xiàn)

本文應(yīng)用斯格爾（SQL）服務(wù)器（Server）2012，構(gòu)建了輪胎吊運(yùn)行控制數(shù)據(jù)庫(kù)，在微軟（Microsoft）VS2017環(huán)境下，基于ArcGIS Engine 組件模型庫(kù)，結(jié)合串行通訊端口（cluster communication port,COM）技術(shù)和PLC編程技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)航控制、自動(dòng)偏離糾正、集裝箱裝卸、任務(wù)調(diào)度等功能。

3.1 導(dǎo)航控制

3.1.1 堆位編碼與定位

1）堆位編碼。為了便于在 3D堆場(chǎng)中對(duì)集裝箱進(jìn)行定位和裝卸操作，需要對(duì)3D堆場(chǎng)中的堆位進(jìn)行堆位編碼。本文采用6位堆位編碼，前2位表示場(chǎng)號(hào)，第3位和第4位表示位號(hào)，第5位表示列號(hào)，第6位表示層數(shù)，這樣后4位編碼唯一地描述了堆場(chǎng)中每個(gè)堆位的相對(duì)3D位置。為了保障輪胎吊停車的準(zhǔn)確性，將每個(gè)堆位的中心點(diǎn)3D坐標(biāo)作為堆位對(duì)象的關(guān)鍵點(diǎn)屬性。

2）RTG堆位定位。通常情況下，每個(gè)堆場(chǎng)都配有一個(gè)RTG，為了簡(jiǎn)化RTG拾取目標(biāo)集裝箱的過(guò)程，可直接從編碼第3、4位開(kāi)始讀取編碼信息，執(zhí)行拾取任務(wù)。RTG得到集裝箱編碼，行駛到位號(hào)所在區(qū)域的指定位置，即該區(qū)域的中心線與軌道中線的交點(diǎn)。達(dá)到指定位置后，由定向天線和定位天線的坐標(biāo)計(jì)算RTG車身橫梁與區(qū)域中心線的夾角，根據(jù)角度信息調(diào)整車身姿態(tài)，當(dāng)夾角小于閾值時(shí)，再執(zhí)行下一步任務(wù)。根據(jù)第5位編碼（列號(hào)），確定小車的移動(dòng)距離，行駛到關(guān)鍵點(diǎn)上方，本文采用激光測(cè)距儀進(jìn)行精確的距離測(cè)定，確保小車位置的精確性。小車下方的吊具伸縮動(dòng)作，靠馬達(dá)驅(qū)動(dòng)鏈傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，根據(jù)第 6位層數(shù)確定吊具下降的高度，由PLC控制其下降。如此可根據(jù)6位數(shù)的編碼，來(lái)確定集裝箱的位置，并指引輪胎吊達(dá)到指定點(diǎn)，執(zhí)行下一步的操作。

3.1.2 路線導(dǎo)航

1）BDS定位。本系統(tǒng)采用BDS接收機(jī)接收到的NMEA報(bào)文數(shù)據(jù)，通過(guò)5G發(fā)送至控制室。系統(tǒng)首先搜索COM口名，設(shè)置COM口的波特率、被監(jiān)測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)系、梁長(zhǎng)，根據(jù)國(guó)際海運(yùn)事業(yè)無(wú)線電技術(shù)委員會(huì)（radio technical commission for maritime services，RTCM）協(xié)議來(lái)解析接收到的數(shù)據(jù)，讀取所需數(shù)據(jù)，系統(tǒng)主要參數(shù)置如圖2所示。

圖2 參數(shù)設(shè)置

系統(tǒng)從 NMEA報(bào)文數(shù)據(jù)中讀取的是坐標(biāo)和方位角數(shù)據(jù)，因?yàn)樘炀€安裝時(shí)確定了定位天線和定向天線之間的距離，由此兩種數(shù)據(jù)可計(jì)算出定向天線的坐標(biāo)，依據(jù)兩點(diǎn)坐標(biāo)并結(jié)合地面速度信息，可得到RTG的位置、方向和速度信息。另外可選擇計(jì)算的坐標(biāo)系，系統(tǒng)根據(jù)坐標(biāo)系計(jì)算其相應(yīng)坐標(biāo)位置。

計(jì)算當(dāng)前RTG位置后，在點(diǎn)與軌道對(duì)應(yīng)表中，會(huì)顯示當(dāng)前被檢測(cè)點(diǎn)的點(diǎn)號(hào)與其所處的軌道線號(hào)。并在 3D場(chǎng)景中展示出 RTG的 3D場(chǎng)景，當(dāng)RTG運(yùn)行位置超出所設(shè)置的容限范圍時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)送糾偏指令到PLC控制系統(tǒng)，同時(shí)，3D展示區(qū)域也進(jìn)行同樣運(yùn)行改變，以便操作人員進(jìn)行及時(shí)查看并進(jìn)行自動(dòng)軌跡偏離糾正操作。

2）導(dǎo)航方法。在3D場(chǎng)景中，展示了RTG行進(jìn)的引導(dǎo)線作為行車的理論導(dǎo)航線；并在該線上繪制了每行對(duì)應(yīng)的關(guān)鍵點(diǎn)；在導(dǎo)航線的兩側(cè)繪制了三個(gè)等級(jí)的偏離警界線，分別用紅黃藍(lán)不同色彩的線型表示，如圖3所示。

圖3 RTG行車線及容差界線

RTG中導(dǎo)航的過(guò)程如下：1）應(yīng)用BDS獲得在相應(yīng)坐標(biāo)系中的兩個(gè)定位點(diǎn)的坐標(biāo)，通過(guò)5G發(fā)送到服務(wù)器；2）服務(wù)器給RTG控制模塊發(fā)送導(dǎo)航線關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)序列和場(chǎng)位關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)；3）RTG控制模塊根據(jù)天線定位坐標(biāo)和導(dǎo)航線關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)序列，計(jì)算RTG前進(jìn)的方向；4）根據(jù)計(jì)算結(jié)果，通過(guò)PLC給電機(jī)控制器發(fā)送指令，控制RTG前進(jìn)、停止或轉(zhuǎn)彎。

3.1.3 偏離糾正

吊車軌跡偏離糾正功能是RTG自動(dòng)化控制運(yùn)行的關(guān)鍵，如何控制 RTG運(yùn)行偏離自動(dòng)糾正是RTG無(wú)人駕駛的難題。本系統(tǒng)的自動(dòng)糾偏功能，計(jì)算出RTG需要的糾偏值，然后將糾偏值和糾偏指令傳輸?shù)絇LC上，來(lái)控制RTG的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和運(yùn)行電機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)糾偏。

當(dāng)RTG運(yùn)行偏離導(dǎo)航線，并在容限范圍內(nèi)時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)進(jìn)行糾偏操作。首先獲取當(dāng)前RTG的坐標(biāo)、前一個(gè)導(dǎo)航點(diǎn)的坐標(biāo)及目標(biāo)關(guān)鍵點(diǎn)的坐標(biāo)；在當(dāng)前坐標(biāo)系中，運(yùn)用余弦定理可解算糾偏角（圖4中角α）的補(bǔ)角（圖4中角β），進(jìn)而得到糾偏角α，將角度轉(zhuǎn)為弧度絕對(duì)值；然后根據(jù)RTG前進(jìn)方向，判斷其位于導(dǎo)航線哪一側(cè)的容限范圍內(nèi)，在弧度絕對(duì)值前加上相應(yīng)的符號(hào)（圖4（a）為正號(hào)的情況，圖4（b）為負(fù)號(hào)的情況）。將計(jì)算的弧度值和糾偏指令通過(guò)5G模塊發(fā)送到PLC控制系統(tǒng)的寄存器中，由寄存器通過(guò)運(yùn)算，將糾偏值轉(zhuǎn)化為指令發(fā)送到編程控制器，再由控制器發(fā)送指令到RTG的輪胎電機(jī)，調(diào)整左右輪胎的角度（或調(diào)整左右輪的轉(zhuǎn)速，要根據(jù)轉(zhuǎn)向控制方式而定），實(shí)現(xiàn)調(diào)整 RTG前進(jìn)姿態(tài)，從而控制 RTG完成轉(zhuǎn)向，偏離糾正流程如圖5所示。

圖4 糾偏角解算示意

圖5 偏離糾正流程

3.1.4 超限報(bào)警

RTG行走在行車線上并在容限范圍內(nèi)時(shí)，本系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)對(duì)RTG進(jìn)行糾偏操作，但是，當(dāng)RTG超出了容限范圍，并且仍然沒(méi)有糾正軌道，說(shuō)明自動(dòng)偏離糾正功能出現(xiàn)故障，需要人工進(jìn)行糾偏操作。當(dāng)RTG的位置超出三級(jí)容限時(shí)，本系統(tǒng)在超限報(bào)警信息表中顯示超限位置的時(shí)間、級(jí)別、坐標(biāo)信息，如圖6所示。

圖6 超限報(bào)警信息

同時(shí)本系統(tǒng)將立即發(fā)送指令給 PLC控制系統(tǒng)，控制RTG，停止前進(jìn)，并啟動(dòng)蜂鳴警報(bào)器，提醒工作人員RTG已偏離軌道，需要人工操作。

3.2 集裝箱裝卸功能

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)輪胎吊集裝箱裝卸功能基于RTG吊具與集裝箱中心位置的關(guān)系實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)RTG的裝卸功能，首先要查詢裝卸任務(wù)，按照數(shù)據(jù)庫(kù)中的入庫(kù)表，使系統(tǒng)確定集裝箱的具體信息（海運(yùn)提單號(hào)、位號(hào)、列號(hào)、層數(shù)、坐標(biāo)）并在界面中顯示，在3D展示區(qū)域中，使這個(gè)集裝箱高亮顯示，輪胎吊智能運(yùn)行 3D虛擬場(chǎng)景如圖7所示。

圖7 輪胎吊智能運(yùn)行3D場(chǎng)景

利用 BDS導(dǎo)航定位技術(shù)，使 RTG?？吭诩b箱安放區(qū)塊的指定位置并調(diào)整姿態(tài)。由于已知集裝箱的坐標(biāo)，安裝在RTG小車上的激光測(cè)距儀，可測(cè)出當(dāng)前吊具與邊緣的距離，這樣利用兩個(gè)距離數(shù)據(jù)，在系統(tǒng)中就能計(jì)算出集裝箱與RTG小車之間的距離即列號(hào)，并利用層數(shù)信息推算吊具下降高度，將集裝箱信息與距離信息通過(guò) 5G模塊傳輸?shù)絇LC控制系統(tǒng)，控制吊具使其移動(dòng)到被拾取集裝箱的正上方，利用高度信息準(zhǔn)確拾取集裝箱，完成集裝箱裝卸功能。集裝箱裝卸流程如圖8所示。

圖8 集裝箱裝卸流程

3.3 任務(wù)調(diào)度

本系統(tǒng)的任務(wù)調(diào)度功能主要體現(xiàn)在集裝箱的裝卸流程上，在界面進(jìn)行查詢集裝箱裝卸調(diào)度任務(wù)后，服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫(kù)將任務(wù)發(fā)送到系統(tǒng)，由系統(tǒng)將任務(wù)轉(zhuǎn)化為PLC可識(shí)別的編碼信號(hào)，將其發(fā)送到PLC的寄存器中進(jìn)行集中運(yùn)算，從而控制RTG進(jìn)行集裝箱裝卸，當(dāng)任務(wù)中的集裝箱多于一個(gè)時(shí)，系統(tǒng)將每個(gè)集裝箱任務(wù)進(jìn)行拆分，拆分成任務(wù)序列，并依次向PLC控制系統(tǒng)發(fā)送指令，從而完成所有任務(wù)，任務(wù)調(diào)度流程如圖9所示。

圖9 任務(wù)調(diào)度流程

4 結(jié)束語(yǔ)

本文融合 BDS、5G和 PLC編程技術(shù)，應(yīng)用3D地理信息系統(tǒng)（geographic information system,GIS）開(kāi)發(fā)方法，構(gòu)建3D實(shí)時(shí)輪胎吊運(yùn)行控制系統(tǒng)，為無(wú)人智慧港口建設(shè)提供技術(shù)支撐。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，本系統(tǒng)應(yīng)用BDS衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)，可實(shí)時(shí)發(fā)送定位數(shù)據(jù)，為港口輪胎吊導(dǎo)航控制提供有力保障，并利于研發(fā)具有自主產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品；5G通信速度快、穩(wěn)定性強(qiáng)、安全性高，保證了遠(yuǎn)距離指令傳輸?shù)臅r(shí)效性；應(yīng)用3D GIS開(kāi)發(fā)技術(shù)構(gòu)建控制系統(tǒng)，可在3D場(chǎng)景中直觀地遠(yuǎn)程操控輪胎吊，具有較好的仿真效果。當(dāng)前該系統(tǒng)還有待完善之處，如集裝箱防碰撞問(wèn)題解決，結(jié)合射頻識(shí)別（radio frequencyIdentification, RFID）技術(shù)實(shí)現(xiàn)集裝箱智能快速識(shí) 別功能等將是進(jìn)一步研究的內(nèi)容。