集装箱码头的无线集群通讯

宁波北仑国际集装箱码头有限公司（以下简称NBCT）是宁波港务集团与香港和记黄埔港口集团共同合资的一家大型集装箱码头运输企业。在集装箱码头生产管理系统方面，以AS400为平台，由NBCT软件开发人员自行完成的软件系统。经过十几年的不断改进与完善，在完成年生产任务133万TEU的情况下，平均生产效率达到25-26MOV/小时。 随着集装箱箱量不断增长，堆场密度持续提高，为了给各大船舶公司提供更好的服务，NBCT需要不断提升生产效率。为此股东双方一致同意利用NBCT的原有系统和香港和记黄埔港口集团的CTMS系统作为原型，在较短的时间内将两套系统有机地整合在一起并开发出一些独特的功能，形成具有鲜明NBCT特色的集装箱生产管理系统（下称NBCTMS）。 如采用香港和记黄埔港口集团的CTMS系统，急需引进400M无线通讯系统作为集卡数据传输的平台，才能有效地发挥NBCTMS功能，对生产的全过程和所有的设备进行控制。 引进集群通讯系统 NBCT首先从技术层面否决了单向寻呼系统，通过采用优能通信科技有限公司成熟而完善的集群无线系统为后台通信平台，并配合专用工作流程，为NBCT提供安全可靠、经济高效、便捷和易于维护的无线移动通信服务。 这套建立在无线集群通信平台上的港口集卡及作业调度的集群系统，拥有强大的数传功能，可以实现各种工作指令和状态信息的传输，并且保证任何工作信息的及时地和有效地传输。同时，还支持移动语音通信，可以实现移动终端的选呼、组呼和全呼（需要该终端用户有相应的权限）。控制中心还可以通过操作终端对移动用户进行动态分组，可以实现移动终端不受工作小组的变动而正确传递作业信息。NBCTMS利用其中两个频点进行实时集装箱作业数据传输，通常把无线集群通讯系统中的数据应用系统称之为双向PAGE系统。（注明: “双向PAGE系统”的命名是为了照顾用户称呼上的使用习惯，实际上该无线集群系统的核心技术已经远远超越了PAGE定义）。通过双向PAGE系统，可以将NBCTMS的作业控制信息下传给集卡，同时集卡也可上传各种预先定义的信息，这样在港口生产中可以发挥极其重要的作用。 无线集群通讯系统的实施 NBCT的无线集群通讯系统采用了优能通信科技有限公司提供的Pyxis 2002H飞时港口码头生产作业调度系统。该系统针对集装箱码头及港口信息处理量大、地点路线相对固定、重复性命令多、箱位地点分散、任务灵活等业务特点，以提高集装箱码头装卸运载工作效率，实现指挥调度信息化为目的，是专业用于码头及港口运载设备调度的无线数据传输系统。 该系统利用集群系统MPT1327数字信令的核心技术，由为优能通信公司研发设计的通信系统平台，采用主机热备份和自动故障切换等方式，配合先进的TCP/IP网络技术，加上数据传输过程中的错误检测、纠错、重发等功能，实现数据传送的实时性和高效率，提高港口码头的运载能力，满足全天候24小时不间断的工作需求。Pyxis 2002H飞时港口码头生产作业调度系统的系统结构图如下: 整个系统由无线通信平台、通信控制中心和车载双向数据传输显示和通话终端构成。适用于各种港口的集装箱信息无线传输、集装箱作业通话和集装箱作业车辆调度，为港口信息化综合平台的建立提供无线业务子平台。 通信系统的控制中心是个基于以太网的电子计算机网络系统。这个网络不仅可以监控和维护系统的正常运行，而且可以以文字的形式输入日常工作的调度信息，并且可以选择发送给单个终端用户、一组终端用户还是所有终端用户。同时，终端用户也可以发送信息给控制中心的操作终端，这样数据双向传输的实现就可以使控制中心及时了解到码头现场的工作情况。操作终端还具备语音通话功能，通过这台操作终端，控制中心的工作人员就可以和所有网内的终端进行通话。同样，通话方式可以选择为选呼、组呼或全呼。 根据实际用户的需求，车载终端设备在集群用户机的基础上，再外接车载显示终端MDT。在常规机的基础上加入集群码片使其具备有集群通信的功能。同时，此系统和移动终端还支持自动回复信息，即在终端收到相应的信息后可向系统自动回复一个确认信息，这样可以有效地保证重要信息不会在发送的过程中遗失。终端设备还支持司机上下班登记，信息贮存和查询，业务状态回传，语音通话等功能。 优能通信的集群系统的各种集群终端拨号功能，也可对Motorola 的GP328手机和Kenwood的TK868G车台进行改制。这使得NBCT的原有对讲机都可以经过改造就能应用在该系统上，从而大大地节约了投资成本。 双向PAGE系统的应用 双向PAGE系统在码头各种集装箱作业中有广泛应用，如卸船作业、装船作业、移箱等。 ● 堆场移箱业务及系统流程 堆场移箱业务包括主业堆场移箱业务、延伸堆场移箱业务、CFS堆场移箱业务、海关查验箱移箱业务、国检查验箱移箱业务。具体业务流程如下: 首先，箱管人员开具移箱计划单并发送到AS400; 其次，控制人员在可以启动移箱作业时激活移箱计划单，释放指令并向AS400发送指令; 再次，移箱源目的地的RDS就可将集装箱确认到集卡上，CTMS同时更新指令，PAGE系统自动发送移箱目的位子给集卡; 最后，移箱目的地的RDS就可将集卡上的集装箱确认到堆场，CTMS同时删除指令，PAGE系统自动按AGS计算出的下一个移箱源目的位子给集卡。 对于海关查验箱移箱和国检查验箱移箱，首先由海关或国检开具移箱计划单通过EDI发送到AS400，AS400自动发送到CTMS; 其次，由于系统自动接收，所以在CTMS新增了系统检查与控制功能，允许用户修改、新增和删除移箱指令的功能，这些变化信息将及时传回AS400; 再次，其他操作流程同主业堆场的移箱，只是如目的地的位置在外堆场时，则利用双向PAGE系统由PAGE来代替RDS上确认; 最后AS400将每天自动定时发送移箱完成情况给海关和国检。 ● 进口业务及系统流程 为完成进口集装箱业务流程，首先在AS400中采用人工接收的方式从EDI接收船图和仓单，在对它们作合法性后向CTMS传输，如果CTMS不成功的话，在AS400接收端就会提示用户相关的错误信息并做事务回滚，用户可以选择重新接收、覆盖接收、人工录入或修改的方式完成接收任务。配载人员就可以从CTMS下载进口集装箱信息到GUIDER，生成卸船顺序单（卸船CWP）; 控制人员就可以随时将CWP释放形成作业指令，这些指令就会由CTMS传到AS400; 桥边的RDS就可以确认到集卡，同时PAGE系统可以将AGS找出的位子自动发送给集卡; 堆场设备上的RDS可以将这些在集卡上的集装箱确认到堆场，同时PAGE系统可以将AGS找出的桥吊号自动发送给集卡。 ● 出口业务及系统流程 为完成出口集装箱业务流程，可以首先在AS400中采用人工接收的方式从EDI接收过境箱和预配船图，AS400不对其合法性作检查直接向CTMS传输，同时也不做事务控制，GUIDER可以从CTMS接收过境箱和预配船图，同时进行合法性检查并允许用户修改、删除和添加。当然用户也可以不接收境箱和预配船图，直接在GUIDER上输入。为适应宁波海关的要求，我们增加了人工海关放行功能，并将集装箱的放行信息传至CTMS，GUIDER作了相应的程序改造，配载人员可以从CTMS下载已放行的出口集装箱信息到GUIDER，进行船舶策划后生成装船顺序单（装船CWP）; 控制人员就可以随时将CWP释放形成作业指令，这些指令就会由CTMS传到AS400; 堆场设备上的RDS就可以确认到集卡，同时PAGE系统可以将该箱对应的桥吊号自动发送给集卡; 桥吊上的RDS可以将这些在集卡上的集装箱确认到船上，同时PAGE系统可以根据队列管理自动发送下一个作业位子给集卡（桥吊号或堆场位子）。 为了能够实现集卡与司机和集装箱箱号相匹配，真正实现司机的作业量与其收入挂钩的计件系统，NBCTMS设计了内集卡轮班计划维护功能，它可以控制集卡启用与停止以及集卡与司机的匹配关系，记录了每一辆集卡所拉的集装箱的箱号与司机的工号及作业时间。 为了能够有效地控制集卡的运行即时下达工作任务，NBCTMS设计了实时监控集卡车台终端通过双向PAGE系统上传的信息。只有当该集卡处于开工或故障恢复状态时，系统才下达工作任务，这样有效地避免了系统已下达任务但实际不能完成的现象发生，从而大大提高了生产效率。 系统还能有效地监控各集卡的工作状态、工作组、堆场源位子、堆场目的位子、桥吊号、集卡司机姓名、等待时间等信息，同时也能方便地实时调控集卡工作分配。 双向PAGE系统的完善 ● 增加通讯服务器的软件日志文件。为确保无线集群通讯系统的双向PAGE系统正常发送数据到集卡，NBCT请优能通信公司在通讯服务器上每隔半小时产生一个系统操作的日志文件; 每5分钟将MEMO上的信息写入文件，同时清空MEMO; 若MEMO上的信息超过1万行就将MEMO上的信息写入文件，同时清空MEMO。文件最多保留7天，也就是共7×24×2=336个文件。当多于336个文件时，每隔半小在创建新文件的同时删除最旧的文件，永远保持336个文件。同时在NBCTMS中也写同样的日志文件，以便系统纠错。 ● 限制传输信道的下行信息流量。如果传输信道存在大量下行的信息无法及时传输，就会导致通讯阻塞，影响双向PAGE系统正常工作。造成存在大量下行的信息的原因主要是开工或系统发生故障恢复后信息不能及时传送，控制台人员不断重发控制信息，且集卡司机同时启用对讲功能，导致在通讯服务器中存在大量重复信息（最多时有5,000多条，在正常传输情况下最快也要4,000秒（5,000×0.8））。为了防止此类事件的发生，NBCT在通信服务器上建立按一台设备唯一一条信息的原则存放与发送信息。 ● 限制传输信道的上行信息流量。通过应用日志文件，我们发现实际应用中同一集卡可大量上传传输确认信息，有可能造成信息传输的繁忙与堵塞。NBCT与优能通信合作，在软件上进行改进，达到所有按键按下时均应有状态记录位（除确认键外）; 电源重新时应消除所有状态位; 当用户按下开工或恢复键时，系统能自动记录此状态并上传信息，同时恢复其他功能键状态位。当用户再次按下时，在设定时间不能上传信息并给予提示; 当用户按功能按键时，系统自动记录此状态信息，