主要完成人：  林政 邬勇

主要完成单位：南京港龙潭集装箱有限公司

成果简介：

目前，国内外集装箱码头普遍采用了无线车载电脑进行管理，通过无线网络平台和车载电脑、手持电脑等实时发送作业指令和接收执行结果等，大大提高了集装箱码头的作业效率，同时也提高了现场作业信息的实时性和准确性。

但是，目前集装箱码头的无线网络应用系统存在一些问题。首先，由于现在的集装箱码头基本都是采用基于IEEE802.11b 2.4G直频技术的无线网络系统，而集装箱基本都是金属材料制作，金属材料对于微波具有屏蔽作用，集装箱的堆放情况也会根据作业的具体情况而不断变化，这样就容易产生信号死角，为了达到对于集装箱堆场全面的信号覆盖，就需要建立较多的基站，管线铺设的工作量较大，现场光纤设备较多，故障点也就较多，建设周期长，建设成本高，而且，只要一个基站出现故障，其所覆盖的区域就会成为盲区，在抗干扰能力方面，码头上各类大功率电器的启动和大型机械的移动等也会引起不确定的干扰，同时气候条件也会影响信号的覆盖；其次，大部分的集装箱码头都无法实时定位现场的设备或者采用设备的上次作业位置作为其实际位置，一些码头在所有的设备上又安装了一套GPS定位设备，投资较大；第三，现在集装箱码头的应用系统很少有集成码头无线作业指挥功能和实时定位功能，并具备码头、堆场、集装箱、装卸设备的三维实时虚拟现实功能。

针对这些问题，我们希望能够开发一套适合集装箱码头使用的比较先进的智能化无线网络可视化应用系统，要求不仅能够实时指挥集装箱码头的所有作业，控制人员还可以随时看到整个堆场所有集装箱和设备的三维虚拟现实图，直观地看到每个集装箱和设备的信息，信号覆盖良好，整个码头和堆场都无盲区, 无论是雨、雪、雾天还是酷暑寒冬，都能够24小时连续作业，运行稳定，并且造价相对较低。因此在公司领导的大力支持下，我部门着眼与当今无线网络发展的前沿技术，采用了摩托罗拉公司的MESH组网方案，成为了在国内第一个应用该技术的公司,并在此基础上自行开发了应用软件，组成了智能化无线网络可视应用系统。

MESH技术是Motorola公司最新推出的无线网络技术，与IEEE802.11标准中的2.4 G跳频技术相比，MESH网络继承了其跳频技术抗干扰性强的优点，又增加了自组网、定位等功能，主要表现在如下几个方面：

a)       智能化组网、信号覆盖好、网络更稳定

网络中的每一个基站、无线路由器或者终端都是一个智能化的节点，任何一个节点都可以通过其他的节点自动路由连接到网络，而且可以多次跳转。系统会根据信号强度，跳转次数、带宽等情况综合选择一条最佳路径连接到网络（如下图）。这点对于集装箱码头非常实用，即使处于集装箱堆场角落里的终端，也可以通过一次或者多次跳转链接到网络,这样，网络信号覆盖就比较好。如果网络中的某台设备发生故障或者被从其拓扑位置上拆除，网络就会自动适应这种改变，重组网络，整个网络就具有较高的冗余性和自愈功能，性能更加稳健。

b)       定位功能

MESH网络系统具备定位功能，原理类似于大家所熟悉的GPS，但是不需要任何的GPS设备，每个移动的节点会根据基站位置自动计算出自己的位置，配合电子地图，作业控制人员就可以比较准确地了解每台设备的实际位置，对于现场作业的控制带来了很大的方便（如下图）。

c)       低成本

由于系统具备智能化组网功能，加上可以使用无线路由器，整个系统需要的有光纤连接的基站就可以很少，现场布线成本大大降低。

d)       移动性

系统可实现高度可移动的解决方案，并支持在超过400 km/h的速度下实现无缝越区切换和不间断的网络连接。

e)       抗干扰性

系统采用4个独立的信道：1个控制信道，3个数据信道。可以主动地避免高度干扰的区域，从而防止出现与在拥挤的2.4 GHz频段中的干扰和其他大功率电器设备的干扰问题。

f)       高效的管理功能

该系统具有功能强大的网络管理软件，可以随时分析和管理网络中每一个节点，操作方便。

g)       安全性

该网络系统通过对加入网络的每一个节点的MAC地址进行认证，大大加强了网络的安全性。

我公司先后开发了基于三层结构的集卡指挥软件、轮胎吊及空箱堆高机作业指挥软件，司机登录进入车载电脑后，不仅可以接受作业指令，系统还可以自动记录下每台设备和每个司机详细的作业信息，根据原来设置好的参数，系统每月就可以自动生成司机的考核工资，同时，也可以随时查询每台设备的作业量，为设备管理部门的维修保养设备提供了最精确的数据。利用系统原有的集装箱信息和MESH的定位功能，我们又开发了三维虚拟现实堆场，使控制人员可以身临其境地看到堆场上所有的集装箱和设备的实际位置和状态，大大方便了控制人员对于现场的指挥(如下图)。

2006年5月，整个智能化无线网络可视化应用系统建设完成，并投入使用。操作部门反映，以前由于信号覆盖盲区造成的场内机械收不到指令或者作业完成后无法确认的问题已经解决，机械的作业效率大大提高，人员积极性也得以大大提高，设备的维修和管理也更加科学。2005年公司集装箱吞吐量30万标箱，但是操作部门反映干活很累，2006年，公司吞吐量70万标箱，现场司机的反映反而更加轻松了，更保障了2007年公司完成吞吐量100万标箱，目前，该系统运转稳定，现场作业效率屡创新高。该系统的投入使用，对于保障公司的生产的稳定运行，提高现场的作业效率起到了明显的效果。

2006年6月9日，中国港口协会集装箱分会技术专业委员会组织专家对该系统进行了评审，认为该系统信号覆盖良好、运行稳定，总体技术处于国内领先水平（见附件1）。2006年11月，该项目又被交通部长江航务管理局评为2004-2005年度长航系统经济技术优秀创新成果（见附件2）

我们相信该系统对于集装箱码头、散杂货码头、集装箱堆场、仓储、物流企业等和其他有类似需求的行业都有较高的推广价值和良好的市场前景。