程 磊

（中交水運(yùn)規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100007）

0 引言

GNSS的全稱是全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng) （Global Navigation Satellite System，GNSS），泛指全球所有的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)以及區(qū)域增強(qiáng)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(dǎo)航系統(tǒng)，以及美國的WAAS（廣域增強(qiáng)系統(tǒng)）、歐洲的EGNOS（歐洲靜地導(dǎo)航重疊系統(tǒng)）和日本的MSAS（多功能運(yùn)輸衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng)）等導(dǎo)航增強(qiáng)系統(tǒng)中的一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行導(dǎo)航定位，并同時(shí)提供衛(wèi)星的完備性檢驗(yàn)信息 （Integrity Checking）和足夠的導(dǎo)航安全性告警信息。

GNSS在國土安全防衛(wèi)、測繪、交通運(yùn)輸、農(nóng)業(yè)、公共安全和救援等方面都有著廣泛的應(yīng)用，尤其是我國的 “北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)”，除了提供導(dǎo)航定位服務(wù)外，還能夠提供短報(bào)文通信服務(wù)。隨著GNSS技術(shù)向民用的開放，它所蘊(yùn)藏的巨大商機(jī)被挖掘出來。隨著衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的集成微型化，出現(xiàn)各種融GNSS、通信、計(jì)算機(jī)為一體的個(gè)人信息終端，使衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)從專業(yè)應(yīng)用走向大眾，成為繼通信、互聯(lián)網(wǎng)之后的信息產(chǎn)業(yè)第三個(gè)新的增長點(diǎn)和國家綜合國力的重要組成部分[1]。

1 GNSS在物流業(yè)的應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 企業(yè)運(yùn)輸管理

通過GNSS的精確定位，物流運(yùn)輸企業(yè)可以隨時(shí)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(yùn)輸過程進(jìn)行監(jiān)控的前提，再結(jié)合3G、GPRS等通信技術(shù)以及GIS等地理信息處理技術(shù)，便可完成車輛調(diào)度管理、貨物跟蹤、車輛優(yōu)選、路線優(yōu)選等運(yùn)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(shù)結(jié)合GIS、自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等其他技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)作業(yè)機(jī)械監(jiān)控、箱位管理、安全管理、作業(yè)機(jī)械輔助導(dǎo)航、RTG大車自動(dòng)糾偏、集卡調(diào)度等功能。

1.3 報(bào)警救援

在物流運(yùn)輸過程中可能發(fā)生一些意外情況，當(dāng)發(fā)生故障或意外情況時(shí)，GNSS可以及時(shí)反饋發(fā)生事故的時(shí)間和地點(diǎn)信息，通過GPRS或北斗短信等通信手段及時(shí)傳遞給調(diào)度中心，調(diào)度中心會(huì)采取相應(yīng)的措施來降低損失。

2 集裝箱物流的GNSS技術(shù)需求分析

集裝箱是全球物流運(yùn)輸?shù)暮诵难b備，全球國際貨運(yùn)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(xiàn)代物流的一個(gè)關(guān)鍵因素。若作為物流核心裝備的集裝箱沒有智能化，會(huì)導(dǎo)致信息孤立，使整個(gè)供應(yīng)鏈的信息流的不暢通，這是影響現(xiàn)代物流效率的一個(gè)關(guān)鍵因素。

航運(yùn)業(yè)的業(yè)務(wù)趨勢是客戶要求不斷提高運(yùn)輸過程的可視化程度、船期的可靠度以及完善端到端供應(yīng)鏈解決方案，對于航運(yùn)運(yùn)輸企業(yè)來說，核心競爭力取決于其客戶服務(wù)水平：比如能否提供運(yùn)輸過程的可視、中轉(zhuǎn)效率是否高效、是否有可靠的運(yùn)輸時(shí)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(yùn)運(yùn)輸流通載體的集裝箱，其箱號(hào)識(shí)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(hào)識(shí)別的不準(zhǔn)確，數(shù)據(jù)人工抄錄的錯(cuò)誤，信息傳遞的延誤等，造成了集裝箱整個(gè)供應(yīng)鏈數(shù)據(jù)的紊亂。ABI的調(diào)查統(tǒng)計(jì)顯示，目前集裝箱物流數(shù)據(jù)中實(shí)時(shí)且準(zhǔn)確的只有65%，35%的信息存在丟失或者不準(zhǔn)確[2]。

目前，集裝箱自身不載有信息，在集裝箱的運(yùn)輸中信息傳遞還依賴于傳統(tǒng)的方式，對集裝箱的識(shí)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(yùn)輸過程存在漏洞，在運(yùn)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(guān)轉(zhuǎn)關(guān)途中被不法分子利用走私貨物等現(xiàn)象，給企業(yè)造成巨大損失。以上種種迫切需要用一個(gè)高科技手段來對集裝箱運(yùn)輸實(shí)施有效的監(jiān)控[3]。

對集裝箱運(yùn)輸及貨柜狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，可隨時(shí)清楚地掌握船舶、車輛行駛情況。充分運(yùn)用GNSS技術(shù)對貨柜進(jìn)行監(jiān)控、即時(shí)定位、報(bào)警等多項(xiàng)操作，可實(shí)現(xiàn)集裝箱物流運(yùn)輸過程中實(shí)時(shí)全面的動(dòng)態(tài)信息的全程管理。

3 技術(shù)方案 （見圖1）

圖1 集裝箱物流實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)方案圖

集裝箱物流實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)綜合利用GNSS、GPRS、RFID、傳感采集、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、通信等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對集裝箱物流全過程的實(shí)時(shí)監(jiān)控。該系統(tǒng)主要包括三個(gè)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(wǎng)絡(luò)；

（3）集裝箱物流監(jiān)控管理平臺(tái)。

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(shí)現(xiàn)集裝箱內(nèi)溫濕度、震動(dòng)、開關(guān)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(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)進(jìn)行信息的傳輸，通過RFID模塊實(shí)現(xiàn)與車／船載、手持終端間的通信。

3.1.3 路徑導(dǎo)航功能

具有電子地 （海）圖功能，通過北斗／GPS的實(shí)時(shí)定位，實(shí)現(xiàn)路徑導(dǎo)航功能。

3.2 集裝箱監(jiān)控傳輸網(wǎng)絡(luò)

在集裝箱物流運(yùn)輸過程中，實(shí)時(shí)快速地上傳集裝箱監(jiān)控終端的集裝箱狀態(tài)數(shù)據(jù)和位置數(shù)據(jù)。采用混合網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)上傳，可通過有線網(wǎng)絡(luò)、GSM、GPRS、CDMA、無線集群、港區(qū)局域網(wǎng)、北斗RDSS等實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，在全球網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，為客戶提供實(shí)時(shí)信息服務(wù)。

3.3 集裝箱物流監(jiān)控管理平臺(tái)

該平臺(tái)是數(shù)據(jù)處理的核心和外部應(yīng)用訪問接口的具體實(shí)現(xiàn)部件。負(fù)責(zé)處理從Web用戶發(fā)送過來的數(shù)據(jù)請求，如請求集裝箱位置、下發(fā)呼叫指令等等，對通訊服務(wù)器接收到的定位終端數(shù)據(jù)進(jìn)行應(yīng)用級的解析處理；對定位數(shù)據(jù)的自動(dòng)處理，如統(tǒng)計(jì)報(bào)表等；與其他碼頭生產(chǎn)管理系統(tǒng)、海關(guān)監(jiān)管系統(tǒng)、物流貨車的生產(chǎn)管理系統(tǒng)等其他系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換和信息共享等。

4 GNSS的實(shí)際應(yīng)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(shù)據(jù)能自動(dòng)、快速、遠(yuǎn)距離、可靠地采集與識(shí)別。向船公司、箱主、貨主、港口、海關(guān)、商檢等服務(wù)對象提供集裝箱安全信息、箱信息、貨物信息和運(yùn)輸信息的實(shí)時(shí)查詢，從而保證了集裝箱運(yùn)行的全程可視化跟蹤管理。

4.2 集裝箱自動(dòng)報(bào)警功能

在集裝箱上安裝智能監(jiān)控終端，當(dāng)集裝箱的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)偏離預(yù)設(shè)的路線，或者遇到溫度變化、開關(guān)門等異常情況，監(jiān)控中心會(huì)自動(dòng)發(fā)出聲光報(bào)警提示信號(hào)，同時(shí)該報(bào)警信息通過通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)轿锪鞅O(jiān)控管理平臺(tái)。這一方面，能及時(shí)發(fā)出集裝箱被盜、貨物被調(diào)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(shí)時(shí)對集裝箱的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。

5 結(jié)語

集裝箱監(jiān)控管理服務(wù)平臺(tái)的建立可以快速、準(zhǔn)確地讀取運(yùn)行和靜止的集裝箱的各種有關(guān)信息，實(shí)現(xiàn)集裝箱跟蹤和監(jiān)管，使船公司和貨主能夠及時(shí)知曉供應(yīng)鏈上集裝箱或者貨物的運(yùn)行位置和運(yùn)輸情況，每年可以減少集裝箱丟失和貨物運(yùn)輸途中的損失300～500億元，實(shí)現(xiàn)國際貿(mào)易中集裝箱運(yùn)輸?shù)娜坦?yīng)鏈狀態(tài)跟蹤及控制和管理，提高集裝箱運(yùn)輸?shù)男?，降低成本?/p>

[1]胡曉，高偉，李本玉.GNSS導(dǎo)航定位技術(shù)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(wǎng)絡(luò)平臺(tái)設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展，2012，22（7）：227-230， 234.