南京唐恩科技资讯有限公司 Nanjing DONN Technology Co. Ltd., China 集装箱码头可视化系统方案 第 1 页 共 11 页 生产可视化监控管理系统 技术方案技术方案 南京唐恩科技资讯有限公司 2008- 6- 1 南京唐恩科技资讯有限公司 Nanjing DONN Technology Co. Ltd., China 集装箱码头可视化系统方案 第 2 页 共 11 页 一、一、 方案介绍方案介绍 错误！未定义书签。 1 内容简介内容简介 错误！未定义书签。 2 技术特点技术特点 错误！未定义书签。 二、二、 项目说明项目说明 4 1 需求概括需求概括 错误！未定义书签。 三、三、 实现方案实现方案 5 1 总体介绍总体介绍 5 2 实现要点实现要点 5 3 工作流程工作流程 7 4 软件结构软件结构 8 5 特点解析特点解析 9 6 技术特点技术特点 10 7 主要接口主要接口 10 7.1 软件接口 10 7.2 硬件接口 10 四、四、 实现细节实现细节 错误！未定义书签。 1 基础平台基础平台 错误！未定义书签。 2 各类移动站系统各类移动站系统 错误！未定义书签。 五、五、 基础平台基础平台 错误！未定义书签。 1 总体说明总体说明 错误！未定义书签。 1.1 硬件部分硬件部分 错误！未定义书签。 南京唐恩科技资讯有限公司 Nanjing DONN Technology Co. Ltd., China 集装箱码头可视化系统方案 第 3 页 共 11 页 1.2 软件部分软件部分 错误！未定义书签。 2 DGPS 基准站基准站 错误！未定义书签。 2.1 DGPS 基准站的硬件组成 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 2.2 DGPS 基准站控制软件 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 3 数据处理中心数据处理中心 错误！未定义书签。 3.1 数据处理中心的硬件组成 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 3.2 数据处理中心的软件 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 3.3 数据处理中心的功能 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 4 监控终端监控终端 错误！未定义书签。 4.1 调度监控 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 4.2 维修监控 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 4.3 系统监控 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 4.4 数据维护 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 4.5 大屏监控 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 4.6 实景监控 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 5 系统故障恢复系统故障恢复 错误！未定义书签。 5.1 系统中心数据库的故障恢复 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 5.2 数据处理服务器的故障恢复 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 5.3 GPS 基准站的故障恢复 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 5.4 移动站的故障恢复 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 南京唐恩科技资讯有限公司 Nanjing DONN Technology Co. Ltd., China 集装箱码头可视化系统方案 第 4 页 共 11 页 一、一、 项目说明项目说明 当前集装箱港口业务飞速发展，对码头的管理能力、操作效率提出了更高的要求。我们在优化内部管理，提高劳动效率的同时，也要提高码头设备的操作和生产效率。所以，引入先进技术（如 DGPS，WLAN，GPRS，3C，GIS 等）实现港口设备技术的升级，实现自动化、可视化管理成为行之有效的方式。世界各地的码头都在进行设备和生产自动化的升级，以提高操作效率。在港口已有设备和管理流程的基础上，逐步实现自动化改造、可视化管理成为很多国际大型港口的当前任务。 在港口集装箱码头原有的基于电脑和网络的管理基础上引入地图展示和位置导引等功能，将生产管理系统（SPARCS、CTOS）与集装箱信息、人员信息、堆场信息、机械设备信息有机结合，全面提高码头的作业效率。可视化系统动态显示了港内生产要素（堆场占用、机械使用、集装箱存放）的情况，方便调度、管理和维护，大大提高了工作效率，定位精度、安全等级等。 南京唐恩科技资讯有限公司 Nanjing DONN Technology Co. Ltd., China 集装箱码头可视化系统方案 第 5 页 共 11 页 二、二、 实现方案实现方案 1 总体介绍总体介绍 整个系统分为数据处理中心、各类监控端和各类机械设备终端组成，在龙门吊、桥吊还有堆高机、正面吊等流动机械上安装 GPS 系统，实现定位、箱位检测和管理功能，通过港区现有的无线网络连接机房数据处理中心，由处理中心统一存储并处理后发送到各类监控端上，系统整体结构如图 2。 图表 1 设备可视化总体结构图 2 实现要点实现要点 系统由基准站子系统，移动站子系统，数据处理中心子系统，调度监控子系统和维修监控子系统组成，其中移动站子系统根据所安装的机械类型又分成RTG、岸吊、正面吊、堆高机和集卡等不同版本。调度监控子系统可以有多个。在终端和机房需要改造安装新设备，并在其上安装调试移动站软件，详细如下： 1) 测绘并建立港口区域详细的电子地图，包括堆场、泊位、海塘、引桥、岸桥、办公楼、道路和其他辅助设施；建立码头设备和各种类集装箱的模型数据库，以便将来美观的显示； 2) 建立中心服务器、数据库和监控终端。整合通信网络、建立数据库平台、南京唐恩科技资讯有限公司 Nanjing DONN Technology Co. Ltd., China 集装箱码头可视化系统方案 第 6 页 共 11 页 建立数据中心和移动站以及监控端的数据接口； a) 图形化堆场集装箱状况的显示和分析，提供堆场使用情况报告； b) 仿真显示设备作业过程，监控司机的操作； c) 记录详细的作业数据和作业过程，提供查询和回放功能； d) 增加和 CMS 服务器的接口，提供设备监控功能； e) 分析堆场状况，提供安全操作监控和提示，记录报警和出错信息； f) 显示岸边作业情况，分析并给出调度提示； g) 从码头作业管理系统同步获得最新的作业和调度数据； h) 提供操作管理员和机械设备的通信功能，管理员可以发布任务和控制命令； i) 提供对操作数据、人员数据和设备数据的记录、分析和查询。 3) 作业机械上增加 GPS 移动站子系统，包括： a) 安装 GPS 定位设备并开发专用的控制程序，支持电子地图、实时位置和箱位输出，并实现防撞（防打保龄） 、精确位置引导等功能； b) 增加和 OMS 终端（作业管理系统）通信，实现和 PLC 通信的功能； c) PDS 检测箱位并向 SPARCS 确认当前作业完成情况，根据实时位置控制提/放箱操作； d) 可选的与 LCMS 的接口，主要提供龙门吊以及岸吊当前状态的各项数据； e) 尝试增加对自动驾驶 AGSS 的支持； 南京唐恩科技资讯有限公司 Nanjing DONN Technology Co. Ltd., China 集装箱码头可视化系统方案 第 7 页 共 11 页 可视化系统的总体模块结构如图 3 所示。 双机DB数据处理中心子系统（服务器）局域网系统状态监控终端调度监控终端。大屏可视化MDS网络轮胎吊CUPLCGPS机械状态锁箱GPS位置信息586移动站子系统岸吊正面吊。移动站子系统移动站子系统集卡移动站子系统GPS基准站基准站子系统堆高机移动站子系统光纤光纤局域网光纤无线网络维修监控终端数据维护终端图 2 可视化系统模块示意图 3 工作流程工作流程 可视化系统的工作流程如图 4。DGPS 移动站通过差分形式获取准确的定位数据，发送给机上工控机处理，实现箱区集装箱存放情况显示、预防“打保龄”等功能，再通过无线网络将箱位存放信息、故障信息、设备使用信息、人员信息等数据发送给港区局域网中的服务器记录到中心数据库中， 供局域网内不同的终端采集、处理或查询等。 南京唐恩科技资讯有限公司 Nanjing DONN Technology Co. Ltd., China 集装箱码头可视化系统方案 第 8 页 共 11 页 图 3 可视化系统工作流程 1、差分数据信息； 2、传输人员信息、箱位存放信息、故障信息、设备使用信息等； 3、传输人员信息、箱位存放信息、故障信息、设备使用信息等； 4、集装箱存放信息及错误报警； 5、RTG、正面吊、堆高机、集卡等设备的使用情况及故障信息； 6、可视化系统内基准站、移动站、无线客户端、计算机终端等所有设备运行情况检测及报警信息； 7、摄像头系统信息传送； 8、大屏展示指定的监控界面信息； 9、所有数据信息的记录、转存及备份。 4 软件结构软件结构 软件系统是整个可视化系统的重点，关系到可视化管理的稳定性和效率。本可视化系统采用.NET C+语言开发。通信协议采用 XML 和自定义字符流格式、电子地图采用 SVG 实现，三维支持模块（可选）用 JME（Open GL）实现。 我们根据多个项目的实施经验和在高校中积累的先进技术，实现并逐步完善了整个软件系统，可视化系统的软件分成 5 个层次，详细说明如下： 第一（最上）层是移动站软件和各类监控终端软件第一（最上）层是移动站软件和各类监控终端软件。移动站软件采用 C/S 模式工作，作为数据处理中心的数据采集源，监控端软件支持 C/S 模式，部分功能支持 B/S 模式，可在任意地方实现监控； 第二层是网络连接管理第二层是网络连接管理：整合现有的各类网络环境，400M 无线数据网络、2.4G 无线局域网以及光纤网络和主干局域网，提供连接管理、校验加密和负载均衡以及主动路由等功能； 南京唐恩科技资讯有限公司 Nanjing DONN Technology Co. Ltd., China 集装箱码头可视化系统方案 第 9 页 共 11 页 第三层是二维、三维显示支持模块第三层是二维、三维显示支持模块，提供码头地图、各类机械、堆场等的二维和三维显示支持； 第四层是功能模块第四层是功能模块：包括堆场管理监控、各类车辆监控、生产过程监控、系统监控功能，并提供数据查询和数据维护服务； 第五层是数据库访问中间件模块第五层是数据库访问中间件模块：提供数据库连接管理、访问封装等功能； 可视化软件系统的结构示意如图 5 所示。 RTG 机上终端 软件QC 机上终端 软件正面吊 机上终端 软件集卡 机上终端 软件地图 堆场 码头面 显示管理R T GQ C集 卡R T G机械设备 管理监控三维模块二维模块调度监控数据维护维修监控系统监控数据库 连接管理查询 服务中间件网络管理(主动路由,消息加密,校验等)图 4 可视化系统软件框架图 5 特点解析特点解析 可视化系统的软件主要特点在于 SVG 电子地图电子地图、分、分区区分分型型监控监控，B/S 模式，模式，网络管理网络管理，三维三维显示显示。 u SVG 电子地图：电子地图：是可视化系统的电子地图部分，根据码头地图的特点，采用 SVG 格式的数据表示。SVG 是一种矢量图格式，能以较少的数据量显示较为丰富的图形，表现能力非常丰富。运用这种技术可以减少电子地图方面的成本、降低客户端的软件规模、关键是能实现快速刷新； u 分分区区分分型型监控监控：由于码头范围广阔、重箱堆场、空箱堆场多，并且各种类型的机械设备也较多，显示在同一屏幕上太拥挤，也不方便调度管理。所以本可视化系统的调度和维修监控子系统提供分区域、分类型查看和南京唐恩科技资讯有限公司 Nanjing DONN Technology Co. Ltd., China 集装箱码头可视化系统方案 第 10 页 共 11 页 控制，方便多个监控终端分摊监控任务； u B/S 模式：模式：B/S 是一种基于浏览器的工作模式，没有固定的客户端软件，方便用户在有网络连接的任何地方连接服务器，提供监控和管理功能。本可视化系统所有的监控终端除了支持一般的 C/S 工作模式，其部分监控调度功能、 部分维修监控功能、