基于衛星定位的港口貨物防風險系統的設計

黃婷

摘 要：本文設計一套基于衛星定位原理的港口碼頭堆場貨物防風險系統，從港口區域內貨物風險相關的因素出發，主要控制貨物存在的風險源，如汽車、火車、船、人等風險因數，有效降低港口碼頭的裝卸成本及安全成本，為貨主、貨代提供高效、便捷、優質的服務，并可以為企業改變過去粗放的工作方式，使得港口碼頭堆場貨物管理工作更加精細化，進一步提升港口碼頭企業自身的競爭力實力。

關鍵詞：衛星定位；風險源；防風險系統；北斗/GPS雙模差分基站

隨著全球經濟一體化的快速發展，水運在世界經濟運行中的地位日益突出，現代港口的發展呈現出布局網絡化、業務物流化、格局一體化等特點。大多數港口發展為傳統的勞動密集型的粗放型企業，面臨著巨大的成本壓力和競爭壓力，并不斷加大基礎設施的投入，堆場面積的擴建，港口貨物吞吐量增長迅速，可是貨物的堆場管理越來越困難，采用原始的人工巡檢已經無法滿足要求，同時頻繁出現貨物短缺，偷盜、貨物交差污染等風險現象嚴重，加大客戶的投訴量，部分港口企業派專人負責辦理貨物理賠相關事宜，不緊加大了港口企業的成本投入，也影響企業的競爭力。

當前經濟形勢趨于下行的壓力下，不少港口企業成立風險控制部，專門針對港口堆場貨物帶來的風險進行研究，進一步降低企業的防風險成本。由此信息技術發展較快的今天，基于衛星定位原理設計一套港口碼頭堆場貨物防風險系統，實時監管港口碼頭堆場貨物的動態，整體布局港口碼頭貨物防盜、誤裝卸操作、內外聯合違法提貨等風險，是港口企業切實必要的需求。

1 系統設計方案

近年來隨著物流的快速發展，碼頭管理迫切需要新的管理監控工具以應對業務的快速增長。衛星定位是以計算機為工具，以港口地形圖為基礎，以港口設施資源（建筑物、設備、構造物）和貨物（煤、糧、油、礦、化學品等）數據為核心，通過數據采集、數據處理、數據傳輸和系統管理等基本功能，建立一個能快速提供實時、真實、準確的港口貨物和設施位置信息，并能進行綜合分析和輔助設計等操作的信息化防風險服務系統。同時可利用系統提供的豐富外部系統接口，實現數據交換與共享，港口風險管理、預測提供可靠的信息支撐。該系統的設計應用將極大地提升碼頭生產業務管理的現代化水平，降低防風險成本，提升碼頭的競爭優勢。由于碼頭業務應用的特殊性，所以定位的精度要求很高。目前民用定位精度約2.5米，這種精度遠遠不能滿足用戶的實際需求，為了提高精確度，達到港口作業要求，設計精度1米以內，必須建設北斗/GPS雙模差分基站，用于對衛星定位數據進行差分校正，能有效的提高定位精度，使用合理的差分技術可以解決碼頭的實際定位精確問題。差分基站使用4G網絡和服務器通訊、使用高頻無線電技術實現差分信號廣播。系統架構設計如下：

差分基站接收衛星定位北斗/GPS接收機的原始數據，經嚴格的計算分析，以標準RINEX格式記錄星歷和觀測數據文件，結合流動站計算出要高精度定位數據，采用網絡傳輸組建通過GSM/GPRS模塊直接獲取差分信號數據，能為客戶提供高精度的位置定位數據，并能提供多用戶長時間連接，而且費用低廉。差分基站還具備基準站接收機管理和用戶管理等多種功能，該項技術在精準的定位中得到廣泛的應用，防風險系統正是基于衛星定位精確數據的原理實現了對風險源的有效管控。港口企業采用指令與港口碼頭堆場的車輛進行交互動態管理，當物流車輛作業時統一由調度中心下達作業指令，統一指派到區域堆場作業，根據防風險控制器實時交互車輛動態信息，并且通過港口碼頭堆場地形圖的定位數據采集，當車輛指派到某一堆場作業時，防風險控制器準確計算顯示該車作業動態，并計算作業區域是否超區域報警，如果檢測貨物堆場不符，則報警顯示紅色點，有效防止貨物車輛的亂裝亂卸現象，防止貨物車輛的轉棧作業帶來的極大風險，同樣也可以控制裝車及卸船的機械位置及活動場地，超過調度指定范圍系統自動報警。從而有效防止車輛裝卸給貨物帶來的風險。建立港口碼頭堆場的虛擬的電子圍欄，對某些作業路的車輛進行實時監控，以高準確衛星定位的要求，管理人員可以在GIS地圖中根據需要任意畫區域，設定區域后并可以快速加入作業港口車輛及人員實行監管，如果其它車輛進入或無關人員進入該區域系統發生自動報警，限制區域內的車輛超出區域范圍立刻報警。當然也可以通過手機測量APP，界定堆場的范圍，生成GIS地理圍欄，系統主動監控車輛位置，任何進入地理圍欄范圍的車輛，系統都記錄軌跡及活動區域，如果發現違規進入的車輛，立即發出報警，通知相關人員處理。如下圖所示：

港口碼頭貨物堆場還可以采用定位基準點，結合貨堆邊緣的精確定位數據，計算出貨堆的虛擬模型，采用等效的計算方式可以精確計算出模型中的定位數據，對貨物堆場進出貨物的預測數據，可以有效防止裝卸作業中存在的偏差值。從而對貨物的短缺現象進行有效預判，因此可降低貨物風險的幾率。

當防風險系統有效控制了車、船、自動化設備等流動性的機械存在較大風險外，還存在虛假進提貨單證的問題，如果控制車輛與提單之間的真實性，防止單證虛假的進提貨風險，因此防風險系統提供一站式電子提單，采用36位加密技術設計，遠程預約生成加密防偽的電子進提貨單，通過貨主的確認，同時結合堆場貨物數據的定位區域數據進行大數據比對，從而杜絕車輛進提貨虛假單證帶來的風險控制。

2 防風險控制器技術

防風險控制器采用北斗/GPS雙模自動切換控制芯片、智能計算模塊、傳感控制模塊、通訊模塊組成的主機設備，為港口碼頭車輛、火車及人員的終端定位及區域范圍計算出精確的數據，通過GSM/GPRS通信模塊有效實時與系統平臺實現數據交互。具備數據處理及判斷的能力，時刻等待接收指令并執行的信息處理能力。該傳感控制模塊還具備控制設備運行狀態的接入以3 防風險控制器技術

防風險控制器采用北斗/GPS雙模自動切換控制芯片、智能計算模塊、傳感控制模塊、通訊模塊組成的主機設備，為港口碼頭車輛、火車及人員的終端定位及區域范圍計算出精確的數據，通過GSM/GPRS通信模塊有效實時與系統平臺實現數據交互。具備數據處理及判斷的能力，時刻等待接收指令并執行的信息處理能力。該傳感控制模塊還具備控制設備運行狀態的接入以及通過指令判斷車輛的動作，比如：港口碼頭作業機械的翻斗車、鏟車等車輛實現在允許的區域內才可以翻斗以及提升鏟車的斗的功能，否則只能在道路上行走，無法作業，從而有效控制車輛、火車、船及人員在港口碼頭堆場的活動范圍及動態。

防風險控制器系統用來確定車、船、人精確位置的手段。實施發送控制接收來自北斗/GPS衛星的信號，經數據處理，獲得車、船、人的實時經度、緯度位置數據，具備全天候、任何地點、任何時間、高精度定位、授時的特點。可通過系統服務平臺和GSM/GPRS移動通信平臺下達數據或話音方式的控制、調度指揮指令。此外，防風險控制器具備兼容多種通信平臺能力，也可以擴展為電信部門已建或在建的CDMA、CDPD、集群等無線數據通信系統。

4 結語

該設計技術方案是根據港口碼頭堆場的現實特點，主要有效控制港口貨物堆場的車、船、人、物、單證等方面帶來的貨物管理風險，比其它單點風險源控制非常有優勢和必要，特別在港口碼頭堆場貨物防盜、短少等方面提供嚴格精準數據的支持，同時高精度的位置數據也為港口碼頭堆場的安全方面起到決定性的作用。對車輛及人員的活動區域也提供實實在在的數據軌跡記錄。該系統具備擴充與數據的交互能力，在港口碼頭堆場貨物防風險及安全方面應用，具備非常好的市場前景。

參考文獻：

[1] 卡普蘭[美]，赫加蒂[美]，寇艷紅編著.電子工業出版社.第二版.GPS原理與應用.

[2] 中國衛星導航定位協會編著.測繪出版社.衛星導航定位與北斗系統應用.