專利名稱：一種基于gnss定位系統(tǒng)的輪胎吊防碰控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集裝箱碼頭和集裝箱堆場監(jiān)控領(lǐng)域，具體涉及一種基于GNSS (Global Navigation Satellite System,全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng))定位系統(tǒng)的RTG (Rubber-Tyre Gantry,輪胎吊)防石並控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
國際海運(yùn)業(yè)在世界貿(mào)易與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中發(fā)揮著極其重要的作用，同時(shí)世 界經(jīng)貿(mào)的穩(wěn)步增長又為航運(yùn)業(yè)的發(fā)展提供了機(jī)會。我國已成為世界航運(yùn)大國， 其發(fā)展對我國國民經(jīng)濟(jì)、對外貿(mào)易的發(fā)展，乃至世界經(jīng)濟(jì)與貿(mào)易都具有舉足 輕重的作用。高效率的港口離不開高效率的機(jī)械設(shè)備和高新技術(shù)的應(yīng)用，這 其中包括GNSS (Global Navigation Satellite System,全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng))控 制系統(tǒng)在碼頭輪胎吊上的應(yīng)用。
輪胎吊(RTG)作為集裝箱碼頭的重要作業(yè)工具，它的效率關(guān)系到集裝 箱運(yùn)輸供應(yīng)鏈?zhǔn)欠駮惩?。由于輪胎吊設(shè)備非常龐大，而且離兩邊的集裝箱箱 位距離非常近，駕駛室離地面很高，司機(jī)操縱著這些龐大的機(jī)械設(shè)備在集裝 箱堆場非常窄的空間中進(jìn)行長距離直線行走，靠目視來控制其按直線行走， 很容易因大車走偏而引發(fā)撞箱事故；當(dāng)大車移動(dòng)到作業(yè)區(qū)域時(shí)，司機(jī)駕駛小 車過程中可能發(fā)生對集裝箱碼放高度判斷的失誤，因操作吊具起升不夠而引 發(fā)撞箱事故；此外，還會發(fā)生兩臺輪胎吊在同場或相鄰場因司機(jī)判斷失誤而 引發(fā)撞車事故。可見，實(shí)現(xiàn)輪胎吊的防碰控制，僅僅靠人工來控制是非常困 難的，司機(jī)長時(shí)間勞累工作時(shí)更是如此。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種基于GNSS定位系統(tǒng)的輪胎吊防碰 控制系統(tǒng)，利用GNSS定位系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)RTG的各類防碰。為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種輪胎吊防碰控制系統(tǒng)，包括
全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)GNSS基準(zhǔn)站子系統(tǒng)，用于生成并播發(fā)全球定位系統(tǒng) GNSS差分改正數(shù)；
碼頭操作系統(tǒng)TOS接口子系統(tǒng)，用于提供集裝箱堆碼信息和作業(yè)指令信
自
若千個(gè)GNSS移動(dòng)站子系統(tǒng)，各自對應(yīng)于一個(gè)RTG;用于接收所述GNSS 差分改正數(shù)，并根據(jù)該GNSS差分改正數(shù)和本移動(dòng)站子系統(tǒng)接收的GNSS信 號確定所對應(yīng)的輪胎吊RTG的GNSS坐標(biāo)；以及用于自動(dòng)捕獲所述作業(yè)指令 信息；以及用于接收所述集裝箱堆碼信息，結(jié)合保存的堆場的地理信息系統(tǒng) GIS信息、所述GNSS坐標(biāo)和作業(yè)指令信息控制所述RTG，避免發(fā)生碰箱；
中心子系統(tǒng)，用于接收GNSS移動(dòng)站子系統(tǒng)發(fā)送的GNSS坐標(biāo)，根據(jù)保 存的GIS信息和各GNSS移動(dòng)站子系統(tǒng)發(fā)送的GNSS坐標(biāo)控制各RTG，避免 RTG間的碰撞及RTG和堆場固定物間的碰撞。
進(jìn)一步地，所述GNSS基準(zhǔn)站子系統(tǒng)具體包括
GNSS天線、GNSS接收機(jī)和基準(zhǔn)站服務(wù)器；
所述GNSS接收機(jī)用于通過所述GNSS天線接收GNSS信號，并產(chǎn)生 GNSS差分改正數(shù)；
所述基準(zhǔn)站l良務(wù)器用于播發(fā)所述GNSS差分改正數(shù)。
進(jìn)一步地，所述GNSS天線包括第一 GNSS天線和第二 GNSS天線；所 述GNSS接收機(jī)包括第一 GNSS接收機(jī)和第二 GNSS接收機(jī)；
所述第一 GNSS接收機(jī)用于通過所述第一 GNSS天線接收GNSS信號， 并產(chǎn)生第一 GNSS差分改正數(shù)；
所述第二 GNSS接收機(jī)用于通過所述第二 GNSS天線接收GNSS信號， 并產(chǎn)生第二 GNSS差分改正數(shù)；
當(dāng)產(chǎn)生兩套差分改正數(shù)時(shí)，所述基準(zhǔn)站服務(wù)器根據(jù)GNSS定位狀態(tài)選擇 其中狀態(tài)最好的播發(fā)；當(dāng)僅產(chǎn)生一套查分改正數(shù)時(shí)，所述基準(zhǔn)站服務(wù)器播發(fā) 該套差分改正數(shù)。進(jìn)一步地，所述中心子系統(tǒng)包括中心服務(wù)器； 所述基準(zhǔn)站服務(wù)器復(fù)用所述中心服務(wù)器。 進(jìn)一步地，所述GNSS移動(dòng)站子系統(tǒng)具體包括 GNSS天線，固定于小車頂部；
GNSS接收機(jī)，用于通過所述GNSS天線接收GNSS信號；以及根據(jù)所 迷GNSS信號和所述GNSS差分改正數(shù)得到所述GNSS天線的GNSS定位點(diǎn) 坐標(biāo)；
無線終端，用于計(jì)算當(dāng)前吊具所在箱位的中心坐標(biāo)與所述GNSS定位點(diǎn) 坐標(biāo)在堆場貝排方向上的偏差值，并保存；之后，根據(jù)所述GNSS定位點(diǎn)坐 標(biāo)和所述偏差值進(jìn)行坐標(biāo)校正得到吊具中心坐標(biāo)，作為本子系統(tǒng)對應(yīng)的RTG 的GNSS坐標(biāo)發(fā)送。
進(jìn)一步地，GNSS移動(dòng)站子系統(tǒng)還包括可編程控制器PLC;
GNSS移動(dòng)站子系統(tǒng)根據(jù)GIS信息、所述GNSS坐標(biāo)和作業(yè)指令信息控 制本子系統(tǒng)對應(yīng)的RTG,避免發(fā)生碰箱，具體包括
當(dāng)司機(jī)選取作業(yè)指令到開鎖成功這一時(shí)間段，所述無線終端根據(jù)所述作 業(yè)指令中的待作業(yè)集裝箱類型得到對應(yīng)的箱高，根據(jù)所述集裝箱堆碼信息， 得到所述該貝位各排的集裝箱堆碼高度和集裝箱的堆碼方式，根據(jù)所述GIS 信息得到該堆場軌道線和該貝位各排的箱位坐標(biāo)，并將所述待作業(yè)集裝箱的 箱高、所述集裝箱堆碼高度、集裝箱的堆碼方式、該堆場軌道線、該貝位各 排的箱位坐標(biāo)和所述GNSS坐標(biāo)發(fā)送到所述PLC;
所述PLC根據(jù)所述無線終端發(fā)來的上述信息、以及編碼器給出的小車信 息和起升高度計(jì)算吊具或吊具上的集裝箱與該貝位碼放的集裝箱之間的垂直 和水平距離，當(dāng)任一距離值小于設(shè)定的笫一閾值時(shí)，PLC對小車速度或吊具 起升高度進(jìn)行控制。
進(jìn)一步地，GNSS移動(dòng)站子系統(tǒng)還包括可編程控制器PLC;
GNSS移動(dòng)站子系統(tǒng)根據(jù)GIS信息和所述GNSS坐標(biāo)控制本子系統(tǒng)對應(yīng) 的輪胎吊RTG，避免RTG大車走偏，具體包括
無線終端利用所保存的GIS信息給出的虛擬軌道線計(jì)算當(dāng)前位置對應(yīng)的軌道線中心點(diǎn)，根據(jù)所述GNSS坐標(biāo)計(jì)算小車位置相對于軌道中心點(diǎn)海側(cè)方 向距離，根據(jù)PLC小車編碼器輸出值得到小車相對于大車海側(cè)頂點(diǎn)距離，經(jīng) 過換算比較兩個(gè)距離差；如杲該距離差大于設(shè)定的第二閾值，則向PLC發(fā)送 大車低速或停止指令；
所述PLC根據(jù)所述大車低速或停止指令相應(yīng)控制大車運(yùn)動(dòng)。
進(jìn)一步地，GNSS移動(dòng)站子系統(tǒng)還包括可編程控制器PLC;
GNSS移動(dòng)站子系統(tǒng)根據(jù)GIS信息和所述GNSS坐標(biāo)控制本子系統(tǒng)對應(yīng) 的輪胎吊RTG，避免發(fā)生碰箱，具體包括
所述移動(dòng)站軟件計(jì)算所述GNSS坐標(biāo)與RTG所在貝位中心線的距離，如 果該距離達(dá)到或超過設(shè)定的第三閾值、小于第四閾值時(shí)，向PLC發(fā)送小車低 速指令，進(jìn)一步達(dá)到或超過第四閾值時(shí)，向PLC發(fā)送小車停止指令；
所述PLC根據(jù)所述小車低速或停止指令相應(yīng)控制小車運(yùn)動(dòng)。
進(jìn)一步地，GNSS移動(dòng)站子系統(tǒng)還包括可編程控制器PLC;
中心子系統(tǒng)根據(jù)所述GIS信息、各GNSS移動(dòng)站子系統(tǒng)發(fā)送的GNSS坐 標(biāo)控制各RTG，避免RTG間的碰撞，具體包括
中心子系統(tǒng)利用各GNSS移動(dòng)站子系統(tǒng)發(fā)回的GNSS坐標(biāo)，實(shí)時(shí)計(jì)算任 意兩個(gè)RTG間的相對距離；如果兩個(gè)RTG的相對距離在某個(gè)級別的報(bào)警信 息所對應(yīng)的范圍內(nèi)，則發(fā)送相應(yīng)級別的報(bào)警信息到所述兩個(gè)RTG對應(yīng)的 GNSS移動(dòng)站子系統(tǒng)；
所迷兩個(gè)RTG對應(yīng)的GNSS移動(dòng)站子系統(tǒng)中的無線終端根據(jù)所述報(bào)警信 息的級別，相應(yīng)進(jìn)行以下操作之一示警、發(fā)送大車低速指令到所述PLC或 發(fā)送大車停止指令到所述PLC;
所述PLC根據(jù)大車低速或停止指令相應(yīng)控制大車運(yùn)動(dòng)。
進(jìn)一步地，GNSS移動(dòng)站子系統(tǒng)還包括可編程控制器PLC;
中心子系統(tǒng)根椐所述GIS信息、各GNSS移動(dòng)站子系統(tǒng)發(fā)送的GNSS坐 標(biāo)控制各RTG，避免RTG和堆場固定物間的碰撞，具體包括
中心子系統(tǒng)利用各GNSS移動(dòng)站子系統(tǒng)發(fā)回的GNSS坐標(biāo)，以及保存在
9本地的GIS信息，實(shí)時(shí)計(jì)算RTG與該RTG所在的堆場的各固定物的相對距 離；如果一 RTG與固定物的相對距離在某個(gè)級別的報(bào)警信息所對應(yīng)的范圍 內(nèi)，則發(fā)送相應(yīng)級別的報(bào)警信息到所述RTG對應(yīng)的GNSS移動(dòng)站子系統(tǒng)；
所述RTG對應(yīng)的GNSS移動(dòng)站子系統(tǒng)的無線終端+艮據(jù)所述^^警信息的級 別，相應(yīng)進(jìn)行以下操作之一示警、發(fā)送大車低速指令到所述PLC或發(fā)送大 車停止指令到所述PLC;
所述PLC根據(jù)大車低速或停止指令相應(yīng)控制大車運(yùn)動(dòng)。
本發(fā)明給出了一個(gè)完整的基于GNSS定位系統(tǒng)的RTG防碰控制系統(tǒng)，通 過實(shí)時(shí)指令獲取和GIS (地理信息系統(tǒng))及堆碼信息比對擴(kuò)大了防碰的覆蓋 面，能夠?qū)崿F(xiàn)同貝位和鄰貝位防碰箱、防大車走偏碰箱、RTG同場防碰和相 鄰場防碰、RTG與固定建筑的防碰。另外，本發(fā)明釆用基于組件的系統(tǒng)架構(gòu) 模式，能適用于多種類型的無線終端、TOS系統(tǒng)和輪胎吊PLC，通過基于GNSS 定位系統(tǒng)的RTG防碰控制系統(tǒng)，最大程度地降低RTG安全事故發(fā)生率。本 發(fā)明的一個(gè)優(yōu)化方案的冗余i殳計(jì)提高了系統(tǒng)的可靠性；本發(fā)明的又一優(yōu)化方 案通過GNSS天線安裝位置吊具自動(dòng)糾偏提高了安裝的靈活性。


圖1為RTG防碰控制系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的具體實(shí)施框圖2為GNSS基準(zhǔn)站子系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的具體實(shí)施框圖3為GNSS移動(dòng)站子系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的具體實(shí)施框圖4為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中的區(qū)域示意圖5為中心子系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的具體實(shí)施框圖6為TOS接口子系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的具體實(shí)施框圖。
具體實(shí)施例方式
下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行更詳細(xì)的說明。 整個(gè)基于GNSS定位系統(tǒng)的RTG防碰控制系統(tǒng)依托港口現(xiàn)有的無線終端、PLC電控系統(tǒng)、無線網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、碼頭操作系統(tǒng)(TOS)等， 至少包括以下子系統(tǒng)GNSS基準(zhǔn)站子系統(tǒng)A、若干個(gè)GNSS移動(dòng)站子系統(tǒng)B、 中心子系統(tǒng)C和TOS接口子系統(tǒng)D。
所述GNSS基準(zhǔn)站子系統(tǒng)A，用于生成并播發(fā)GNSS差分改正數(shù)。
所述TOS接口子系統(tǒng)D，用于提供集裝箱堆碼信息和作業(yè)指令信息。
所述GNSS移動(dòng)站子系統(tǒng)B可以有一個(gè)或多個(gè)，各自對應(yīng)于一個(gè)RTG， 保存有堆場的GIS信息，用于接收所述GNSS差分改正數(shù)，并根據(jù)該GNSS 差分改正數(shù)和本移動(dòng)站子系統(tǒng)接收的GNSS信息生成所對應(yīng)的RTG的GNSS 坐標(biāo)(如果GNSS天線安裝位置與GNSS坐標(biāo)存在偏差，則確定GNSS坐標(biāo) 時(shí)先根據(jù)所述GNSS差分改正數(shù)和本子系統(tǒng)接收到的GNSS信號得到GNSS 天線的安裝位置，然后根據(jù)該安裝位置和GNSS的實(shí)際位置得到該安裝位置 的偏差值，此后根據(jù)該安裝位置的偏差值得到校正后的GNSS坐標(biāo))；以及 用于自動(dòng)捕獲所述作業(yè)指令信息，發(fā)送所述GNSS坐標(biāo)和作業(yè)指令信息到所 述的中心子系統(tǒng)C;以及用于接收所述集裝箱堆碼信息(該信息既可以間接 從中心子系統(tǒng)C獲取，也可直接中所述TOS接口子系統(tǒng)D獲取)，結(jié)合所 保存的GIS信息、所述GNSS坐標(biāo)和所述作業(yè)指令信息控制所述RTG，避免 發(fā)生碰箱。
所述中心子系統(tǒng)C,用于保存堆場的GIS信息、接收GNSS移動(dòng)站子系 統(tǒng)B發(fā)送的GNSS坐標(biāo)和作業(yè)指令信息，根據(jù)所述GIS信息、各GNSS移動(dòng) 站子系統(tǒng)B發(fā)送的GNSS坐標(biāo)和所述作業(yè)指令信息控制各RTG，避免RTG 間的碰撞及RTG和堆場固定物間的碰撞。
GNSS差分改正數(shù)的播發(fā)方式既可以釆用TCP/IP方式，UDP廣播方式， 也可以采用其他方式，如數(shù)傳電臺或網(wǎng)絡(luò)電臺播發(fā)等。
各子系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)可以如下文所述。
所述GNSS基準(zhǔn)站子系統(tǒng)A的一個(gè)實(shí)施例如圖2所示，包括
GNSS天線、GNSS接收機(jī)和基準(zhǔn)站服務(wù)器C1;其中，可以將一個(gè)GNSS 天線、 一個(gè)GNSS接收機(jī)及其配套電纜、電源等統(tǒng)稱為一套GNSS差分設(shè)備。
所述GNSS基準(zhǔn)站子系統(tǒng)的GNSS天線安裝在開闊地點(diǎn)，如辦公樓樓頂，安裝時(shí)應(yīng)保證天線所在點(diǎn)IO度仰角以上沒有遮擋物。
所述GNSS接收機(jī)用于通過所述GNSS天線接收GNSS信號，并根據(jù)所 接收的GNSS信號產(chǎn)生GNSS差分改正數(shù)；
所述基準(zhǔn)站服務(wù)器CI用于播發(fā)所述GNSS差分改正數(shù)。
為了保證可靠性，所述GNSS基準(zhǔn)站子系統(tǒng)還可以包括用于為所述基準(zhǔn) 站服務(wù)器CI供電的UPS (Uninterruptible Power Supply,不間斷電源)C2。 通過配備UPS，可保證所述GNSS基準(zhǔn)站子系統(tǒng)在斷電后不少于四小時(shí)的電 源正常供應(yīng)。
在本實(shí)施例中，所述GNSS基準(zhǔn)站子系統(tǒng)的UPS和基準(zhǔn)站服務(wù)器分別復(fù) 用中心子系統(tǒng)的UPS和中心服務(wù)器；實(shí)際應(yīng)用時(shí)不限于此，所述GNSS基準(zhǔn) 站子系統(tǒng)可以有獨(dú)立的UPS和基準(zhǔn)站服務(wù)器，本實(shí)施例中采用復(fù)用的做法是 為了實(shí)現(xiàn)簡單，以及節(jié)省成本?；鶞?zhǔn)站服務(wù)器還可以進(jìn)一步將GNSS差分設(shè) 備的工作狀態(tài)(如鎖定衛(wèi)星顆數(shù)、定位狀態(tài)等)實(shí)時(shí)發(fā)送至所述中心子系統(tǒng)， 從而實(shí)現(xiàn)GNSS基準(zhǔn)站子系統(tǒng)全天候無人值守。
在本實(shí)施例里，為保證基準(zhǔn)站工作的高可靠性，最大限度地降低由于基 準(zhǔn)站故障而導(dǎo)致RTG定位精度發(fā)生較大偏差的情況，采用雙機(jī)冗余技術(shù)，即 安裝兩套GNSS差分設(shè)備，包括兩部GNSS接收機(jī)A3和A6、兩部GNSS 天線A1和A4、以及配套電源和電纜等；兩套GNSS差分設(shè)備之間互為備份， 正常情況下，兩套GNSS差分設(shè)備同時(shí)工作，它們產(chǎn)生的差分改正數(shù)都傳送 給所述基準(zhǔn)站服務(wù)器，所述基準(zhǔn)站服務(wù)器根據(jù)狀態(tài)判斷播發(fā)其中狀態(tài)最好的 一套差分設(shè)備產(chǎn)生的差分改正數(shù)。當(dāng)其中一套由于故障無法工作時(shí)，所述基 準(zhǔn)站服務(wù)器自動(dòng)實(shí)現(xiàn)基站切換，即繼續(xù)播發(fā)另一套GNSS差分設(shè)備產(chǎn)生的差 分改正數(shù)，以實(shí)現(xiàn)差分服務(wù)的無縫連接。同時(shí)，所述GNSS基準(zhǔn)站子系統(tǒng)進(jìn) 一步還可以發(fā)送設(shè)備故障報(bào)警信息給中心子系統(tǒng)，以便通知維護(hù)工作人員迅 速到現(xiàn)場排除故障，恢復(fù)其正常工作。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，可以使用一套或多套GNSS 差分設(shè)備。
在本實(shí)施例里，因GNSS天線安裝位置較高，為避免在雨季受到雷擊， 所述GNSS基準(zhǔn)站子系統(tǒng)還可以包括兩個(gè)避雷器A2和A5,分別串接在兩套 GNSS接收設(shè)備中的GNSS天線和GNSS接收機(jī)之間，以較好地保護(hù)接收機(jī)免受雷擊的危險(xiǎn)。在串接避雷器的同時(shí)，還可以在基準(zhǔn)站GNSS天線旁邊安 裝一個(gè)更高的避雷針設(shè)備(接大地)，以滿足整個(gè)差分工作環(huán)境在雷雨天氣 下的安全運(yùn)轉(zhuǎn)。
所述GNSS移動(dòng)站子系統(tǒng)B的一個(gè)實(shí)施例如圖3所示，至少包括
無線終端Bl、 GNSS天線B2和GNSS接收機(jī)B4;所述無線終端Bl中 包括移動(dòng)站軟件，并且保存有堆場的GIS信息；所述GIS信息包括箱位信息、 軌道線信息、建筑物等信息。
所述GNSS天線B2通過加裝天線支架的方式，牢固安裝在小車頂部上的 合適位置；GNSS天線上空應(yīng)沒有其他部件的遮擋，正常情況下，應(yīng)滿足IO 度仰角以上無明顯遮攔物。
所述GNSS接收機(jī)B4用于通過所述GNSS天線B2接收GNSS信號，以 及根據(jù)所述GNSS信號和所述GNSS差分改正數(shù)得到所述GNSS天線B2的 GNSS定位點(diǎn)坐標(biāo)。
所迷GNSS移動(dòng)站子系統(tǒng)采用吊箱自動(dòng)糾偏的方法，實(shí)現(xiàn)GNSS天線安 裝位置糾偏校正，降低了安裝難度，提高了安裝靈活性。具體實(shí)現(xiàn)是在GNSS 定位狀態(tài)良好的情況下，司機(jī)將RTG吊具中心對準(zhǔn)放在指定校正箱位或堆場 任意箱位中心，借助所述無線終端B1的移動(dòng)站軟件，輸入當(dāng)前吊具所在場貝 排位置(即所述GNSS定位點(diǎn)坐標(biāo))；所述無線終端Bl的移動(dòng)站軟件會從 GIS信息中取出箱位的中心坐標(biāo)，計(jì)算所述GNSS定位點(diǎn)坐標(biāo)(安裝位置) 與所述吊具當(dāng)前所在箱位的中心坐標(biāo)在堆場貝排方向上的偏差值，并保存在 本機(jī)；之后，根據(jù)所述GNSS定位點(diǎn)坐標(biāo)和所述偏差值就可以進(jìn)行坐標(biāo)校正 得到所述RTG的吊具中心坐標(biāo)，將該吊具中心坐標(biāo)作為本子系統(tǒng)對應(yīng)的RTG 的GNSS坐標(biāo)發(fā)送，實(shí)際應(yīng)用時(shí)不限于用吊具中心坐標(biāo)作為RTG的GNSS坐 標(biāo)。原則上除非天線安裝位置移動(dòng)，否則不需要再次進(jìn)行坐標(biāo)校正。
所述移動(dòng)站軟件從中心子系統(tǒng)實(shí)時(shí)獲取集裝箱堆碼信息，在本實(shí)施例中， 通過屏幕識別的方法或網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包攔截技術(shù)自動(dòng)捕獲作業(yè)指令。
本實(shí)施例中的移動(dòng)站軟件所進(jìn)行的工作在實(shí)際應(yīng)用時(shí)可以用與該軟件功
13能相同的一個(gè)或數(shù)個(gè)電路完成。
本實(shí)施例中，所述GNSS移動(dòng)站子系統(tǒng)還可以包括控制模塊；所述控制模塊可以但不限于為PLC,也可以是其它具備控制能力的單板或電路等；如果為PLC，通?？梢詮?fù)用RTG上已有的PLC，以提高兼容性并降低成本；所述PLC會包括兩部分PLC通訊模塊B5和PLC電控設(shè)備B6。后文為方便，將以PLC為例進(jìn)行說明。
所述無線終端Bl還用于將所述PLC的狀態(tài)信息發(fā)送給所述中心子系統(tǒng)C; PLC狀態(tài)信息反映的是防碰過程中各機(jī)構(gòu)的狀態(tài)，中心子系統(tǒng)存儲PLC的狀態(tài)信息，供事中監(jiān)控或事后分析用。
所述中心子系統(tǒng)C的一個(gè)實(shí)施例如圖5所示，包括含數(shù)據(jù)庫的中心服務(wù)器C1;為了保證可靠性，所述中心子系統(tǒng)還可以進(jìn)一步包括用于為所述中心服務(wù)器Cl供電的UPS C2;所述中心子系統(tǒng)可以但不限于部署在計(jì)算機(jī)機(jī)房。
為保證中心子系統(tǒng)工作的高可靠性，可以^a不限于采用雙機(jī)集群管理和磁盤陣列/磁盤鏡像等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的并發(fā)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)和存儲，同時(shí)完成相關(guān)業(yè)務(wù)邏輯處理。
所述TOS接口子系統(tǒng)D的一個(gè)實(shí)施例如圖6所示，包括TOS服務(wù)器Dl;為了保證可靠性，所述TOS接口子系統(tǒng)還可以進(jìn)一步包括用于為所述TOS服務(wù)器Dl供電的UPS E2;所述TOS接口子系統(tǒng)可以但不限于部署在計(jì)算機(jī)機(jī)房。
下面將具體介紹幾種防碰的具體實(shí)現(xiàn)方式。(1)同貝位防碰箱
當(dāng)司機(jī)選取作業(yè)指令到開鎖成功這一時(shí)間段，所述移動(dòng)站軟件根據(jù)所述作業(yè)指令信息中的待作業(yè)集裝箱類型得到待作業(yè)集裝箱的箱高(本實(shí)施例中以厘米為單位)，才艮據(jù)所述集裝箱堆碼信息，得到所述該貝位各排的集裝箱堆碼高度和集裝箱的堆碼方式(堆碼方式可以是按6排或7排或其他方式)，根據(jù)所述GIS信息得到該堆場軌道線和該貝位各排的箱位坐標(biāo)；并將所述待作業(yè)集裝箱的箱高、所述集裝箱堆碼高度、集裝箱的堆碼方式、該堆場軌道線、該貝位各排的箱位坐標(biāo)和所述GNSS坐標(biāo)發(fā)送到PLC。
PLC結(jié)合所述無線終端發(fā)來的上述信息，以及編碼器(該編碼器為現(xiàn)有技術(shù)中PLC的組成部分)給出的小車信息和起升高度信息，計(jì)算吊具或吊具上的集裝箱與該貝位碼放的集裝箱之間的垂直和水平距離，當(dāng)任一距離值小于設(shè)定的第一閾值時(shí)(也可以為垂直距離和水平距離設(shè)置不同的閾值，也就是第二閾值可以包括水平閾值和垂直閾值)，PLC會對小車速度或吊具起升高度進(jìn)行控制，并可以發(fā)送才良警信息。
一種實(shí)施方式中對區(qū)域的劃分如圖4所示，對各區(qū)域速度的設(shè)置如下表所示；PLC按照下表中的設(shè)置進(jìn)行小車速度或吊具起升高度的控制。
表l區(qū)域速度值設(shè)置
區(qū)域水平方向速度垂直方向速度
ZA停止(手柄歸零后速度不高于 20%全速)全速
ZB20%全速全速
ZC減 速 區(qū)ZC280%全速
ZC150%全速ZD全速減速區(qū)
ZE停止(手柄歸零后速度不高于 20%全速)20%全速，手柄歸零后速 度不限
ZF小車和起升聯(lián)動(dòng)時(shí)，停止(手 柄歸零后速度不高于20°/。全速)小車和起升聯(lián)動(dòng)時(shí)20% 全速， 手柄歸零后速度不限
(2)防大車走偏碰箱:
所述移動(dòng)站軟件利用所保存的GIS信息給出的虛擬軌道線計(jì)算當(dāng)前位置對應(yīng)的軌道線中心點(diǎn)，結(jié)合GNSS坐標(biāo)信息計(jì)算小車位置相對于軌道中心點(diǎn)海側(cè)方向距離，結(jié)合PLC小車編碼器輸出值得到小車相對于大車海側(cè)頂點(diǎn)距
15離，經(jīng)過換算比較兩個(gè)距離差。如果該距離差大于設(shè)定的第二閾值，則移動(dòng)
站軟件向PLC發(fā)送大車低速或停止等指令，并可以發(fā)送報(bào)警信息；所述PLC根據(jù)所述大車低速或停止等指令相應(yīng)控制大車運(yùn)動(dòng)，避免大車走偏以及因此導(dǎo)致的大車碰箱。
(3)鄰貝位防;^並箱
所述移動(dòng)站軟件計(jì)算所述GNSS坐標(biāo)與RTG所在貝位中心線的距離，如果該距離達(dá)到或超過設(shè)定的第三閾值、小于第四閾值時(shí)，向PLC發(fā)送小車低速指令，進(jìn)一步達(dá)到或超過第四閾值時(shí)，向PLC發(fā)送小車停止指令。
所述PLC根據(jù)所述小車低速或停止指令相應(yīng)控制小車運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)鄰貝位防碰箱。
以上各閾值可以根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定。
(4 ) RTG同場防碰撞和鄰場防碰撞
中心子系統(tǒng)利用各GNSS移動(dòng)站子系統(tǒng)發(fā)回的GNSS坐標(biāo)，實(shí)時(shí)計(jì)算任意兩RTG間的相對距離，并根據(jù)保存在本地的GIS信息或是根據(jù)所述兩個(gè)RTG的橫向間距和縱向間距來判斷兩RTG在同一堆場還是相鄰堆場(在同一堆場的RTG間縱向間距接近0,而橫向間距較大；在相鄰堆場的RTG間則縱向間距較大)；根據(jù)不同條件下的設(shè)定值進(jìn)行報(bào)警判斷，如果兩個(gè)RTG的相對距離在某個(gè)級別的報(bào)警信息所對應(yīng)的范圍內(nèi)，則發(fā)送相應(yīng)級別的報(bào)警信息到所述兩個(gè)RTG對應(yīng)的GNSS移動(dòng)站子系統(tǒng)；比如同場時(shí)兩車間距小于30米且大于或等于20米時(shí)發(fā)送警示級別的報(bào)警信息、小于20米且大于或等于10米時(shí)發(fā)送大車低速級別的報(bào)警信息，小于10米時(shí)發(fā)送大車停止級別的報(bào)警信息，相鄰場類似設(shè)置；各報(bào)警信息級別及其對應(yīng)范圍的設(shè)置值可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整。
報(bào)警信息會發(fā)送到所述兩個(gè)RTG對應(yīng)的GNSS移動(dòng)站子系統(tǒng)，由該子系統(tǒng)中的移動(dòng)站軟件根據(jù)所述報(bào)警信息的級別，相應(yīng)進(jìn)行以下操作之一示警、發(fā)送大車低速指令到所述PLC或發(fā)送大車停止指令到所述PLC;
所述PLC根據(jù)大車低速或停止指令相應(yīng)控制大車運(yùn)動(dòng)。
(5 ) RTG與堆場固定物防碰撞中心子系統(tǒng)利用各GNSS移動(dòng)站子系統(tǒng)發(fā)回的GNSS坐標(biāo)，以及保存在本地的GIS信息，實(shí)時(shí)計(jì)算RTG與該RTG所在的堆場的各固定物(建筑物、港口設(shè)施等)的相對距離，根據(jù)不同條件下的設(shè)定值進(jìn)行報(bào)警判斷，如果一RTG與固定物的相對距離在某個(gè)級別的報(bào)警信息所對應(yīng)的范圍內(nèi)，則發(fā)送相應(yīng)級別的報(bào)警信息到所述RTG對應(yīng)的GNSS移動(dòng)站子系統(tǒng)；比如RTG大車機(jī)構(gòu)最外沿與固定物A間距小于20米且大于等于12米時(shí)發(fā)送大車低速級別的報(bào)警信息，小于12米發(fā)送大車停止級別的報(bào)警信息，其他固定物類似。各才艮警信息級別及其對應(yīng)范圍的設(shè)置值可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整，各設(shè)置值可以與(4)中的相同或不同。
所述報(bào)警信息會發(fā)送到所述RTG對應(yīng)的GNSS移動(dòng)站子系統(tǒng)，由該子系統(tǒng)中的移動(dòng)站軟件根據(jù)所述報(bào)警信息的級別，相應(yīng)進(jìn)行以下操作之一示警、發(fā)送大車低速指令到所述PLC或發(fā)送大車停止指令到所述PLC;
所述PLC根據(jù)大車低速或停止指令相應(yīng)控制大車運(yùn)動(dòng)。
在以上情況中，無線終端Bl可以采用聲/光形式對司機(jī)進(jìn)行示警。
當(dāng)然，本發(fā)明還可有其他多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1、一種輪胎吊防碰控制系統(tǒng)，其特征在于，包括全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)GNSS基準(zhǔn)站子系統(tǒng)，用于生成并播發(fā)GNSS差分改正數(shù)；碼頭操作系統(tǒng)TOS接口子系統(tǒng)，用于提供集裝箱堆碼信息和作業(yè)指令信息；若干個(gè)GNSS移動(dòng)站子系統(tǒng)，各自對應(yīng)于一個(gè)輪胎吊RTG；用于接收所述GNSS差分改正數(shù)，并根據(jù)該GNSS差分改正數(shù)和本移動(dòng)站子系統(tǒng)接收的GNSS信號確定所對應(yīng)的RTG的GNSS坐標(biāo)；以及用于自動(dòng)捕獲所述作業(yè)指令信息，接收所述集裝箱堆碼信息，結(jié)合保存的堆場的地理信息系統(tǒng)GIS信息、所述GNSS坐標(biāo)和作業(yè)指令信息控制所述RTG，避免發(fā)生碰箱；中心子系統(tǒng)，用于接收GNSS移動(dòng)站子系統(tǒng)發(fā)送的GNSS坐標(biāo)，根據(jù)保存的GIS信息及各GNSS移動(dòng)站子系統(tǒng)發(fā)送的GNSS坐標(biāo)控制各RTG，避免RTG間的碰撞及RTG和堆場固定物間的碰撞。
2、 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述GNSS基準(zhǔn)站子系統(tǒng)具體包括GNSS天線、GNSS接收機(jī)和基準(zhǔn)站服務(wù)器；所述GNSS接收機(jī)用于通過所述GNSS天線接收GNSS信號，并產(chǎn)生GNSS差分改正數(shù)；所述基準(zhǔn)站服務(wù)器用于播發(fā)所述GNSS差分改正數(shù)。
3、 如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于所述GNSS天線包括第一 GNSS天線和案二 GNSS天線；所述GNSS接收機(jī)包括第一 GNSS接收機(jī)和第二 GNSS接收機(jī)；所述第一 GNSS接收機(jī)用于通過所述第一 GNSS天線接收GNSS信號，并產(chǎn)生第一 GNSS差分改正數(shù)；所述第二 GNSS接收機(jī)用于通過所述第二 GNSS天線接收GNSS信號，并產(chǎn)生第二 GNSS差分改正數(shù)；當(dāng)產(chǎn)生兩套差分改正數(shù)時(shí)，所述基準(zhǔn)站服務(wù)器根據(jù)GNSS定位狀態(tài)選擇其中狀態(tài)最好的播發(fā)；當(dāng)僅產(chǎn)生一套查分改正數(shù)時(shí)，所述基準(zhǔn)站服務(wù)器播發(fā)該套差分改正數(shù)。
4、 如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于所述中心子系統(tǒng)包括中心服務(wù)器；所述基準(zhǔn)站服務(wù)器復(fù)用所述中心服務(wù)器。
5、 如權(quán)利要求1到4中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述GNSS移動(dòng)站子系統(tǒng)具體包括GNSS天線，固定于小車頂部；GNSS接收機(jī)，用于通過所述GNSS天線接收GNSS信號；以及根據(jù)所述GNSS信號和所述GNSS差分改正數(shù)得到所述GNSS天線的GNSS定位點(diǎn)坐標(biāo)；無線終端，用于計(jì)算當(dāng)前吊具所在箱位的中心坐標(biāo)與所述GNSS定位點(diǎn)坐標(biāo)在堆場貝排方向上的偏差值，并保存；之后，根據(jù)所述GNSS定位點(diǎn)坐標(biāo)和所述偏差值進(jìn)行坐標(biāo)校正得到吊具中心坐標(biāo)，作為本子系統(tǒng)對應(yīng)的RTG的GNSS坐標(biāo)發(fā)送。
6、 如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，GNSS移動(dòng)站子系統(tǒng)還包括可編程控制器PLC;GNSS移動(dòng)站子系統(tǒng)才艮據(jù)GIS信息、集裝箱堆碼信息、所述GNSS坐標(biāo)和作業(yè)指令信息控制本子系統(tǒng)對應(yīng)的RTG，避免發(fā)生同貝位/6並箱，具體包括當(dāng)司機(jī)選取作業(yè)指令到開鎖成功這一時(shí)間段，所述無線終端根據(jù)所述作業(yè)指令中的待作業(yè)集裝箱類型得到對應(yīng)的箱高，才艮據(jù)所述集裝箱堆碼信息，得到所述該貝位各排的集裝箱堆碼高度和集裝箱的堆碼方式，根據(jù)所述GIS信息得到該堆場軌道線和該貝位各排的箱位坐標(biāo)，并將所述待作業(yè)集裝箱的箱高、所述集裝箱堆碼高度、集裝箱的堆碼方式、該堆場軌道線、該貝位各排的箱位坐標(biāo)和所述GNSS坐標(biāo)發(fā)送到所述PLC;所述PLC根據(jù)所述無線終端發(fā)來的上述信息、以及編碼器給出的小車信息和起升高度計(jì)算吊具或吊具上的集裝箱與該貝位碼放的集裝箱之間的垂直和水平距離，當(dāng)任一距離值小于設(shè)定的第一閾值時(shí)，PLC對小車速度或吊具起升高度進(jìn)行控制。
7、 如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，GNSS移動(dòng)站子系統(tǒng)還包括可編程控制器PLC;GNSS移動(dòng)站子系統(tǒng)根據(jù)GIS信息和所述GNSS坐標(biāo)控制本子系統(tǒng)對應(yīng)的輪胎吊RTG,避免發(fā)生大車走偏碰箱，具體包括無線終端利用所保存的GIS信息給出的虛擬軌道線計(jì)算當(dāng)前位置對應(yīng)的軌道線中心點(diǎn)，根據(jù)所述GNSS坐標(biāo)計(jì)算小車位置相對于軌道中心點(diǎn)海側(cè)方向距離，根據(jù)PLC小車編碼器輸出值得到小車相對于大車海側(cè)頂點(diǎn)距離，經(jīng)過換算比較兩個(gè)距離差；如果該距離差大于設(shè)定的第二閾值，則向PLC發(fā)送大車低速或停止指令；所述PLC根據(jù)所述大車低速或停止指令相應(yīng)控制大車運(yùn)動(dòng)。
8、 如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，GNSS移動(dòng)站子系統(tǒng)還包括可編程控制器PLC;GNSS移動(dòng)站子系統(tǒng)根據(jù)GIS信息和所述GNSS坐標(biāo)控制本子系統(tǒng)對應(yīng)的輪胎吊RTG，避免發(fā)生鄰貝位碰箱，具體包括所述移動(dòng)站軟件計(jì)算所述GNSS坐標(biāo)與RTG所在貝位中心線的iE巨離，如果該距離達(dá)到或超過設(shè)定的第三閾值、小于第四閾值時(shí)，向PLC發(fā)送小車低速指令，進(jìn)一步達(dá)到或超過第四閾值時(shí)，向PLC發(fā)送小車停止指令；所述PLC根據(jù)所述小車低速或停止指令相應(yīng)控制小車運(yùn)動(dòng)。
9、 如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，GNSS移動(dòng)站子系統(tǒng)還包括可編程控制器PLC;中心子系統(tǒng)根據(jù)所述GIS信息、各GNSS移動(dòng)站子系統(tǒng)發(fā)送的GNSS坐標(biāo)控制各RTG，避免RTG間的碰撞，具體包括中心子系統(tǒng)利用各GNSS移動(dòng)站子系統(tǒng)發(fā)回的GNSS坐標(biāo)，實(shí)時(shí)計(jì)算任意兩個(gè)RTG間的相對距離；如杲兩個(gè)RTG的相對距離在某個(gè)級別的報(bào)警信 息所對應(yīng)的范圍內(nèi)，則發(fā)送相應(yīng)級別的報(bào)警信息到所述兩個(gè)RTG對應(yīng)的 GNSS移動(dòng)站子系統(tǒng)；所述兩個(gè)RTG對應(yīng)的GNSS移動(dòng)站子系統(tǒng)中的無線終端根據(jù)所述才艮警信 息的級別，相應(yīng)進(jìn)行以下操作之一示警、發(fā)送大車低速指令到所述PLC或 發(fā)送大車停止指令到所述PLC;所述PLC根據(jù)大車低速或停止指令相應(yīng)控制大車運(yùn)動(dòng)。
10、如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，GNSS移動(dòng)站子系統(tǒng)還包 括可編程控制器PLC;中心子系統(tǒng)根據(jù)所述GIS信息、各GNSS移動(dòng)站子系統(tǒng)發(fā)送的GNSS坐 標(biāo)控制各RTG，避免RTG和堆場固定物間的碰撞，具體包括中心子系統(tǒng)利用各GNSS移動(dòng)站子系統(tǒng)發(fā)回的GNSS坐標(biāo)，以及保存在 本地的GIS信息，實(shí)時(shí)計(jì)算RTG與該RTG所在的堆場的各固定物的相對距 離；如果一 RTG與固定物的相對距離在某個(gè)級別的報(bào)警信息所對應(yīng)的范圍 內(nèi)，則發(fā)送相應(yīng)級別的^J艮警信息到所述RTG對應(yīng)的GNSS移動(dòng)站子系統(tǒng)；所述RTG對應(yīng)的GNSS移動(dòng)站子系統(tǒng)的無線終端根據(jù)所述報(bào)警信息的級 別，相應(yīng)進(jìn)行以下操作之一示警、發(fā)送大車低速指令到所述PLC或發(fā)送大 車停止指令到所述PLC;所述PLC根據(jù)大車低速或停止指令相應(yīng)控制大車運(yùn)動(dòng)。
全文摘要
一種基于GNSS定位系統(tǒng)的輪胎吊防碰控制系統(tǒng)，包括GNSS基準(zhǔn)站子系統(tǒng)，用于生成GNSS差分改正數(shù)；TOS接口子系統(tǒng)，用于提供集裝箱堆碼信息和作業(yè)指令信息；GNSS移動(dòng)站子系統(tǒng)，用于接收GNSS差分改正數(shù)，并根據(jù)該GNSS差分改正數(shù)和本子系統(tǒng)接收的GNSS信號確定RTG的GNSS坐標(biāo)；以及用于自動(dòng)捕獲所述作業(yè)指令信息，接收集裝箱堆碼信息，結(jié)合保存的堆場的GIS信息、所述GNSS坐標(biāo)和作業(yè)指令信息控制所述RTG，避免發(fā)生碰箱；中心子系統(tǒng)，用于接收GNSS坐標(biāo)，根據(jù)保存的GIS信息和GNSS坐標(biāo)控制各RTG，避免RTG間的碰撞及RTG和堆場固定物間的碰撞。
文檔編號G05B19/418GK101464688SQ200810247058
公開日2009年6月24日 申請日期2008年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月31日
發(fā)明者(請求不公開姓名) 申請人:北京北斗星通導(dǎo)航技術(shù)股份有限公司