基于卫星定位的港口货物防风险系统的设计

黄婷

摘 要：本文设计一套基于卫星定位原理的港口码头堆场货物防风险系统，从港口区域内货物风险相关的因素出发，主要控制货物存在的风险源，如汽车、火车、船、人等风险因数，有效降低港口码头的装卸成本及安全成本，为货主、货代提供高效、便捷、优质的服务，并可以为企业改变过去粗放的工作方式，使得港口码头堆场货物管理工作更加精细化，进一步提升港口码头企业自身的竞争力实力。

关键词：卫星定位；风险源；防风险系统；北斗/GPS双模差分基站

随着全球经济一体化的快速发展，水运在世界经济运行中的地位日益突出，现代港口的发展呈现出布局网络化、业务物流化、格局一体化等特点。大多数港口发展为传统的劳动密集型的粗放型企业，面临着巨大的成本压力和竞争压力，并不断加大基础设施的投入，堆场面积的扩建，港口货物吞吐量增长迅速，可是货物的堆场管理越来越困难，采用原始的人工巡检已经无法满足要求，同时频繁出现货物短缺，偷盗、货物交差污染等风险现象严重，加大客户的投诉量，部分港口企业派专人负责办理货物理赔相关事宜，不紧加大了港口企业的成本投入，也影响企业的竞争力。

当前经济形势趋于下行的压力下，不少港口企业成立风险控制部，专门针对港口堆场货物带来的风险进行研究，进一步降低企业的防风险成本。由此信息技术发展较快的今天，基于卫星定位原理设计一套港口码头堆场货物防风险系统，实时监管港口码头堆场货物的动态，整体布局港口码头货物防盗、误装卸操作、内外联合违法提货等风险，是港口企业切实必要的需求。

1 系统设计方案

近年来随着物流的快速发展，码头管理迫切需要新的管理监控工具以应对业务的快速增长。卫星定位是以計算机为工具，以港口地形图为基础，以港口设施资源（建筑物、设备、构造物）和货物（煤、粮、油、矿、化学品等）数据为核心，通过数据采集、数据处理、数据传输和系统管理等基本功能，建立一个能快速提供实时、真实、准确的港口货物和设施位置信息，并能进行综合分析和辅助设计等操作的信息化防风险服务系统。同时可利用系统提供的丰富外部系统接口，实现数据交换与共享，港口风险管理、预测提供可靠的信息支撑。该系统的设计应用将极大地提升码头生产业务管理的现代化水平，降低防风险成本，提升码头的竞争优势。由于码头业务应用的特殊性，所以定位的精度要求很高。目前民用定位精度约2.5米，这种精度远远不能满足用户的实际需求，为了提高精确度，达到港口作业要求，设计精度1米以内，必须建设北斗/GPS双模差分基站，用于对卫星定位数据进行差分校正，能有效的提高定位精度，使用合理的差分技术可以解决码头的实际定位精确问题。差分基站使用4G网络和服务器通讯、使用高频无线电技术实现差分信号广播。系统架构设计如下：

差分基站接收卫星定位北斗/GPS接收机的原始数据，经严格的计算分析，以标准RINEX格式记录星历和观测数据文件，结合流动站计算出要高精度定位数据，采用网络传输组建通过GSM/GPRS模块直接获取差分信号数据，能为客户提供高精度的位置定位数据，并能提供多用户长时间连接，而且费用低廉。差分基站还具备基准站接收机管理和用户管理等多种功能，该项技术在精准的定位中得到广泛的应用，防风险系统正是基于卫星定位精确数据的原理实现了对风险源的有效管控。港口企业采用指令与港口码头堆场的车辆进行交互动态管理，当物流车辆作业时统一由调度中心下达作业指令，统一指派到区域堆场作业，根据防风险控制器实时交互车辆动态信息，并且通过港口码头堆场地形图的定位数据采集，当车辆指派到某一堆场作业时，防风险控制器准确计算显示该车作业动态，并计算作业区域是否超区域报警，如果检测货物堆场不符，则报警显示红色点，有效防止货物车辆的乱装乱卸现象，防止货物车辆的转栈作业带来的极大风险，同样也可以控制装车及卸船的机械位置及活动场地，超过调度指定范围系统自动报警。从而有效防止车辆装卸给货物带来的风险。建立港口码头堆场的虚拟的电子围栏，对某些作业路的车辆进行实时监控，以高准确卫星定位的要求，管理人员可以在GIS地图中根据需要任意画区域，设定区域后并可以快速加入作业港口车辆及人员实行监管，如果其它车辆进入或无关人员进入该区域系统发生自动报警，限制区域内的车辆超出区域范围立刻报警。当然也可以通过手机测量APP，界定堆场的范围，生成GIS地理围栏，系统主动监控车辆位置，任何进入地理围栏范围的车辆，系统都记录轨迹及活动区域，如果发现违规进入的车辆，立即发出报警，通知相关人员处理。如下图所示：

港口码头货物堆场还可以采用定位基准点，结合货堆边缘的精确定位数据，计算出货堆的虚拟模型，采用等效的计算方式可以精确计算出模型中的定位数据，对货物堆场进出货物的预测数据，可以有效防止装卸作业中存在的偏差值。从而对货物的短缺现象进行有效预判，因此可降低货物风险的几率。

当防风险系统有效控制了车、船、自动化设备等流动性的机械存在较大风险外，还存在虚假进提货单证的问题，如果控制车辆与提单之间的真实性，防止单证虚假的进提货风险，因此防风险系统提供一站式电子提单，采用36位加密技术设计，远程预约生成加密防伪的电子进提货单，通过货主的确认，同时结合堆场货物数据的定位区域数据进行大数据比对，从而杜绝车辆进提货虚假单证带来的风险控制。

2 防风险控制器技术

防风险控制器采用北斗/GPS双模自动切换控制芯片、智能计算模块、传感控制模块、通讯模块组成的主机设备，为港口码头车辆、火车及人员的终端定位及区域范围计算出精确的数据，通过GSM/GPRS通信模块有效实时与系统平台实现数据交互。具备数据处理及判断的能力，时刻等待接收指令并执行的信息处理能力。该传感控制模块还具备控制设备运行状态的接入以3 防风险控制器技术

防风险控制器采用北斗/GPS双模自动切换控制芯片、智能计算模块、传感控制模块、通讯模块组成的主机设备，为港口码头车辆、火车及人员的终端定位及区域范围计算出精确的数据，通过GSM/GPRS通信模块有效实时与系统平台实现数据交互。具备数据处理及判断的能力，时刻等待接收指令并执行的信息处理能力。该传感控制模块还具备控制设备运行状态的接入以及通过指令判断车辆的动作，比如：港口码头作业机械的翻斗车、铲车等车辆实现在允许的区域内才可以翻斗以及提升铲车的斗的功能，否则只能在道路上行走，无法作业，从而有效控制车辆、火车、船及人员在港口码头堆场的活动范围及动态。

防风险控制器系统用来确定车、船、人精确位置的手段。实施发送控制接收来自北斗/GPS卫星的信号，经数据处理，获得车、船、人的实时经度、纬度位置数据，具备全天候、任何地点、任何时间、高精度定位、授时的特点。可通过系统服务平台和GSM/GPRS移动通信平台下达数据或话音方式的控制、调度指挥指令。此外，防风险控制器具备兼容多种通信平台能力，也可以扩展为电信部门已建或在建的CDMA、CDPD、集群等无线数据通信系统。

4 结语

该设计技术方案是根据港口码头堆场的现实特点，主要有效控制港口货物堆场的车、船、人、物、单证等方面带来的货物管理风险，比其它单点风险源控制非常有优势和必要，特别在港口码头堆场货物防盗、短少等方面提供严格精准数据的支持，同时高精度的位置数据也为港口码头堆场的安全方面起到决定性的作用。对车辆及人员的活动区域也提供实实在在的数据轨迹记录。该系统具备扩充与数据的交互能力，在港口码头堆场货物防风险及安全方面应用，具备非常好的市场前景。

参考文献：

[1] 卡普兰[美]，赫加蒂[美]，寇艳红编著.电子工业出版社.第二版.GPS原理与应用.

[2] 中国卫星导航定位协会编著.测绘出版社.卫星导航定位与北斗系统应用.