智能监控系统设计码头堆场冷藏集装箱温度

来源:用户上传      作者: 朱文峰

　　当前，港口业进入智能化发展的快车道，“先进、可靠、高效、绿色”成为港口发展的最新理念。在此背景下，许多世界级大港都在进行智能化集装箱码头建设或对已有码头进行智能化改造，这对集装箱码头运营管理提出更高要求，例如，码头装卸机械远程操作、无人驾驶集卡远程控制等均要求单个作业人员同时远程操控多台机械或车辆。对于冷藏集装箱（以下简称冷箱）堆场来讲，冷箱温度监控的智能化是冷箱堆场管理智能化的关键环节。
　　1 码头堆场建立冷箱温度智能监控系统的意义
　　（1）实现对冷箱温度的不间断监控，强化对冷箱货物的监管。
　　（2）快速发现异常冷箱，降低监管责任风险。
　　（3）降低人工管理成本，提高管理效能。
　　2 码头堆场冷箱温度智能监控系统应用现状
　　从近年来冷箱温度智能监控技术在码头堆场的应用情况来看，监控效果并不理想。电力载波、无线射频识别、通用分组无线服务等新技术由于监控率较低、信号干扰较大、设备改造成本较高等原因，应用普及的难度较大。目前，大多数码头仍采取人工抄录的方式监控冷箱温度，存在人工成本较高、劳动强度较大、生产效率较低、监控质量较差等诸多问题，成为制约冷箱堆场智能化管理发展的瓶颈。
　　3 常见的冷箱机组通信方式
　　（1）四芯接口方式 虽然四芯接口方式的成本较低，但新出的冷箱机组已很少配置四芯接口；主要原因是此种接口只能简单地输出冷箱机组的状态开关量，而无法提供冷箱机组的数据信息，与智能监控的要求相差甚远。
　　（2）串行通信接口方式 作为冷箱监控及维保的关键部件，串行通信接口是冷箱机组的基本配置。它可以保证较高的监控率，冷箱机组的温度和机组部件的工作状态等数据信息都可通过该接口下载和查询。串行通信接口既可安装在机组控制器外部，也可安装在机组控制器内部。采用此接口方式可实现冷箱温度及机组运行数据信息的稳定、高效传输，但需要先将冷箱通电，再插上串行通信插头。
　　（3）电力线载波通信接口方式 电力线载波通信接口方式通过冷箱插头的电力线传输数据，无须额外连接线路；但配置在冷箱机组内的电力线载波通信解调器的成本较高且普及率较低，而且易受电网干扰，稳定性较差。
　　（4）通用分组无线服务通信方式 通用分组无线服务通信方式可实现数据信息的远距离无线传输，但需要改造冷箱，加装专用的通用分组无线服务信号发射装置。该通信方式存在普及率较低的缺点，其应用局限于极少数船公司，而码头冷箱堆场面向所有船公司，因此，改造冷箱的可操作性不强。
　　对比以上4种通信方式可见，从当前冷箱堆场现状来看，串行通信接口方式最为稳定、可靠，并且可以保证较高的监控率。
　　4 码头堆场冷箱温度智能监控系统设计
　　码头堆场冷箱温度智能监控系统需要实现以下功能：（1）全面监控堆场内所有冷箱；（2）确保监控信息的准确性和稳定性；（3）符合码头生产需求，能融入码头生产管理系统并成为综合管理冷箱堆场的必要工具。
　　4.1 确定监控方式
　　目前绝大多数冷箱配备串行通信接口（见图1和图2），因此，采用“串行通信接口+手持无线终端”的方式对冷箱温度实施智能监控。对于少数没有串行通信接口、串行通信接口在机组控制器内部或串行通信接口发生故障的冷箱，通过手持无线终端将现场抄录的温度数据发送至远程监控系统，从而实现对堆场冷箱温度的全面监控。
　　图1 五芯串行通信接口
　　图2 三芯串行通信接口
　　4.2 统一冷箱机组数据下载协议
　　目前常见的冷箱机组品牌包括开利、大金、冷王、格力、电装等。这些品牌的冷箱机组由不同厂商自主生产设计，机组串行通信接口下载内部数据信息所采用的接口协议不统一，大多需要在现场通过数据线与计算机相连，并运行相应的专用软件，才能采集到冷箱机组的内部信息（包括箱号、箱内各温感探头的实时温度值、机组各主要部件的运行状态数据、历史航程数据等）；因此，在设计冷箱温度智能监控系统时，需要与冷箱机组的生产厂商签订协议，统一冷箱机组通信接口数据下载协议，确保主要冷箱机组均能实现数据下载。
　　4.3 开发与码头生产相融合的监控系统
　　针对码头冷箱装卸作业的特点，设计冷箱温度智能监控系统（见图3）。该系统能与码头生产管理系统进行数据通信，并具备以下功能。
　　图3 码头堆场冷箱温度智能监控系统主体架构
　　（1）接收码头生产管理系统发送的冷箱信息，并结合堆场传回的监控信息，区分可远程监控的冷箱与无法远程监控的冷箱（见图4）。
　　图4 码头堆场冷箱温度智能监控流程
　　（2）对于无法远程监控的冷箱，码头生产管理系统将其相关信息发送至现场作业人员的手持无线终端，由作业人员现场抄录冷箱温度及报警信息，并通过码头生产管理系统传送至冷箱温度智能监控系统，从而使监控人员能够全面监控堆场冷箱的温度及报警信息。
　　（3）提供与堆场内的堆码形式相同的图形化操作界面，采用不同等级的警示色，并通过邮件、应用程序界面、手机短信等向管理人员或维修人员发送报警信息。系统在遭遇以下情况时发出报警信息：设定温度与系统信息不符；实际温度远高于或低于设定温度；实际箱号与系统箱号信息不符；实际场位与系统场位信息不符；机组部件状态异常。
　　（4）根据当班日志提供堆场管理所需的生产统计报表，并具有历史查询功能。
　　（5）实现安全分级操作管理，为不同权限的管理人员提供不同的操作权限，未注册的人员无法登录操作系统或进行高级别权限的操作。
　　（6）自动备份冷箱监控数据，并发送至码头生产管理系统数据库。
　　5 结束语
　　随着港口智能化发展趋势日益明显，现代化冷箱堆场管理必将迈进智能化无人管理时代，而实现冷箱温度的智能监控就是开启自动化冷箱堆场管理大门的钥匙。冷箱温度智能监控系统可为港口企业提供全新的冷箱堆场智能管理解决方案，其发展前景十分光明。
　　（编辑：曹莉琼 收稿日期：2015-08-11）
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