李新照 張祚良

隨著區(qū)域經(jīng)濟(jì)一體化進(jìn)程和經(jīng)濟(jì)全球化趨勢(shì)的加快，自動(dòng)化集裝箱碼頭成為集裝箱碼頭發(fā)展的必然趨勢(shì)。自動(dòng)化集裝箱碼頭涉及的信息系統(tǒng)繁多，各系統(tǒng)都是獨(dú)立的異構(gòu)系統(tǒng)且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，系統(tǒng)之間需要進(jìn)行信息交互和流程銜接，以確保自動(dòng)化集裝箱碼頭在信息系統(tǒng)支撐下的高效、穩(wěn)定運(yùn)行。為驗(yàn)證系統(tǒng)間銜接的協(xié)調(diào)性以及交互的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，本文提出自動(dòng)化集裝箱碼頭閘口模擬仿真系統(tǒng)，模擬電子數(shù)據(jù)交換、集卡入閘、陸側(cè)交互區(qū)刷卡、集卡出閘等業(yè)務(wù)，生成相關(guān)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，從而為碼頭操作系統(tǒng)、設(shè)備控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和測(cè)試提供基礎(chǔ)信息。閘口模擬仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)有利于加快自動(dòng)化集裝箱碼頭信息系統(tǒng)建設(shè)、測(cè)試及調(diào)試進(jìn)度，為自動(dòng)化集裝箱碼頭的按期投產(chǎn)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

1 自動(dòng)化集裝箱碼頭主要閘口業(yè)務(wù)操作 流程

1.1 入閘業(yè)務(wù)操作流程

集卡入閘操作流程如圖1所示。外集卡進(jìn)入閘口，觸發(fā)光學(xué)字符識(shí)別（Optical Character Recognition，OCR）和無(wú)線射頻識(shí)別（Radio Frequency Identification，RFID）系統(tǒng)：OCR系統(tǒng)采集箱號(hào)、ISO碼、箱門(mén)方向、集裝箱裝車(chē)位置、冷藏箱外掛機(jī)組、司機(jī)臉部照片、殘損照片等信息，若識(shí)別失敗，由閘口遠(yuǎn)程控制人員進(jìn)行人工識(shí)別；RFID系統(tǒng)采集車(chē)牌號(hào)信息、電子鉛封（轉(zhuǎn)關(guān)箱和直通箱）等信息。集卡司機(jī)通過(guò)刷身份卡進(jìn)行身份驗(yàn)證；若司機(jī)沒(méi)有身份卡或身份卡失效，直接按自助服務(wù)機(jī)按鈕打印小票，擋桿抬起，外集卡進(jìn)入緩沖區(qū)進(jìn)行處理。對(duì)于提箱的外集卡，司機(jī)刷提箱卡后系統(tǒng)進(jìn)行提箱處理；OCR系統(tǒng)和RFID系統(tǒng)識(shí)別成功后，將車(chē)號(hào)、箱號(hào)和司機(jī)身份卡信息進(jìn)行綁定，并將轉(zhuǎn)關(guān)箱和直通箱信息發(fā)送給海關(guān)。入閘集卡通過(guò)業(yè)務(wù)規(guī)則校驗(yàn)后隨即進(jìn)行收發(fā)箱處理：自助服務(wù)機(jī)打印收發(fā)箱小票，擋桿自動(dòng)抬起；對(duì)于20英尺集裝箱，由外集卡司機(jī)選擇集裝箱裝車(chē)位置；外集卡司機(jī)根據(jù)自助服務(wù)機(jī)提示和小票到相應(yīng)的場(chǎng)區(qū)（緩沖區(qū)、調(diào)轉(zhuǎn)箱門(mén)區(qū)、自動(dòng)堆垛起重機(jī)場(chǎng)區(qū)）。

1.2 出閘業(yè)務(wù)操作流程

集卡出閘操作流程如圖2所示。外集卡進(jìn)入出場(chǎng)閘口，觸發(fā)OCR和RFID系統(tǒng)，司機(jī)刷身份卡。RFID系統(tǒng)識(shí)別電子車(chē)牌和海關(guān)電子鉛封，OCR系統(tǒng)識(shí)別箱號(hào)、集裝箱裝車(chē)位置、司機(jī)臉部照片、殘損照片等信息；然后，將識(shí)別的信息與系統(tǒng)中的相關(guān)信息進(jìn)行比對(duì)，并存儲(chǔ)比對(duì)信息。系統(tǒng)向海關(guān)發(fā)送電子車(chē)牌、箱號(hào)、稱重?cái)?shù)據(jù)（重箱）、電子鉛封等信息。若出

閘集卡得到海關(guān)電子待檢指令或未通過(guò)碼頭業(yè)務(wù)校驗(yàn)，閘口自助服務(wù)機(jī)給出提示，司機(jī)按“確定”按鈕，擋桿抬起，外集卡駛往指定區(qū)域進(jìn)行處理；若出閘集卡得到海關(guān)電子放行指令且通過(guò)碼頭業(yè)務(wù)校驗(yàn)，閘口自助服務(wù)機(jī)給出提示，擋桿自動(dòng)抬起，外集卡駛出閘口，系統(tǒng)存儲(chǔ)海關(guān)反饋的比對(duì)結(jié)果。對(duì)于海關(guān)待檢集裝箱，系統(tǒng)自動(dòng)給海關(guān)發(fā)送報(bào)關(guān)單號(hào)信息；閘口系統(tǒng)記錄外集卡和集裝箱待檢信息，集卡司機(jī)駛?cè)胂鄳?yīng)區(qū)域（調(diào)箱區(qū)、檢查區(qū)、緩沖區(qū)）。

2 自動(dòng)化集裝箱碼頭閘口模擬仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 主要目標(biāo)

為優(yōu)化碼頭閘口業(yè)務(wù)流程，應(yīng)用智能算法和可視化技術(shù)，以裝箱單、卸船清單為計(jì)劃源，模擬電子數(shù)據(jù)交換、集卡入閘、陸側(cè)交換區(qū)刷卡、集卡出閘等業(yè)務(wù)操作，尋找自動(dòng)化集裝箱碼頭閘口操作性能和流程優(yōu)化途徑，為堆場(chǎng)作業(yè)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，同時(shí)幫助測(cè)算堆場(chǎng)計(jì)劃策略。

自動(dòng)化集裝箱碼頭閘口模擬仿真系統(tǒng)的主要功能包括：（1）電子數(shù)據(jù)交換，生成不同流向和不同尺寸箱型、不同船舶、不同裝貨港、不同卸貨港信息以及隨機(jī)質(zhì)量、隨機(jī)箱號(hào)等集裝箱相關(guān)信息，并將其導(dǎo)入到碼頭操作系統(tǒng)；（2）模擬入閘，隨機(jī)生成集卡模擬收箱、提箱入閘過(guò)程，申請(qǐng)作業(yè)位置；（3）模擬刷卡，集卡根據(jù)作業(yè)位置到指定路側(cè)車(chē)道模擬刷卡；（4）模擬出閘，集卡完成堆場(chǎng)作業(yè)，模擬出閘過(guò)程；（5）靈活配置，可以接入不同碼頭操作系統(tǒng)環(huán)境。

2.2 數(shù)據(jù)處理流程

自動(dòng)化集裝箱碼頭閘口模擬仿真系統(tǒng)主要涉及數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、閘口模擬和邏輯反饋等3個(gè)流程，系統(tǒng)的整體數(shù)據(jù)處理流程如圖3所示。

2.3 總體結(jié)構(gòu)和模塊設(shè)計(jì)

自動(dòng)化集裝箱碼頭閘口模擬仿真系統(tǒng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)與碼頭操作系統(tǒng)相連，不直接進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)交互；通過(guò)接口傳遞電子數(shù)據(jù)交換信息、入閘指令、刷卡指令和出閘指令等，將數(shù)據(jù)組織為標(biāo)準(zhǔn)的XML數(shù)據(jù)格式進(jìn)行傳輸；系統(tǒng)設(shè)計(jì)遵循低耦合、高內(nèi)聚的原則，主要包括業(yè)務(wù)模型層、數(shù)據(jù)模型處理層、業(yè)務(wù)邏輯層、對(duì)外接口層、用戶界面層等模塊（見(jiàn)圖4）。

3 自動(dòng)化集裝箱碼頭閘口模擬仿真系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

3.1 電子數(shù)據(jù)交換模塊

電子數(shù)據(jù)交換模塊主要根據(jù)箱號(hào)前綴、起止箱號(hào)順序生成集裝箱箱號(hào)，箱號(hào)校驗(yàn)位根據(jù)箱號(hào)規(guī)則計(jì)算生成；提供進(jìn)出口類別設(shè)置、集裝箱狀態(tài)設(shè)置、空重設(shè)置，可隨機(jī)生成質(zhì)量；可設(shè)置船型、特殊積載類型、包裝類型、ISO碼、裝貨港或卸貨港以及生成數(shù)量，且進(jìn)口集裝箱可設(shè)置集裝箱裝船位置；設(shè)置完成后系統(tǒng)可批量生成不同類型集裝箱電子數(shù)據(jù)交換信息，并發(fā)送給碼頭操作系統(tǒng)，然后存儲(chǔ)到本系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中。

3.2 生成船圖功能模塊

生成船圖功能模塊（見(jiàn)圖5）根據(jù)電子數(shù)據(jù)交換模塊中設(shè)置的船舶信息設(shè)置甲板上下的貝、層、高等信息，生成該船舶的船圖結(jié)構(gòu)。

3.3 閘口模擬模塊

閘口模擬模塊可隨機(jī)生成車(chē)牌號(hào)，模擬批量入閘，獲取作業(yè)順序、刷卡位置及場(chǎng)地位置等信息，并模擬陸側(cè)作業(yè)區(qū)刷卡和批量出閘等。

3.4 系統(tǒng)設(shè)置模塊

系統(tǒng)設(shè)置模塊的主要功能是設(shè)置與碼頭操作系統(tǒng)接口的網(wǎng)絡(luò)之間互連的協(xié)議及端口、用戶界面字體大小和風(fēng)格樣式以及是否開(kāi)啟閘口和打開(kāi)日志等操作。

4 結(jié)束語(yǔ)

自動(dòng)化集裝箱碼頭閘口模擬仿真系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)碼頭閘口電子數(shù)據(jù)交換、集卡進(jìn)閘、陸側(cè)交互區(qū)司機(jī)刷卡以及集卡出閘等業(yè)務(wù)的模擬操作，并實(shí)現(xiàn)在模擬狀態(tài)下對(duì)閘口操作流程的邏輯驗(yàn)證，從而為自動(dòng)化碼頭操作系統(tǒng)和設(shè)備控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和測(cè)試提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，達(dá)到降低自動(dòng)化碼頭信息系統(tǒng)測(cè)試成本、加快信息系統(tǒng)建設(shè)速度的目的。

（編輯：曹莉瓊 收稿日期：2016-09-07）