智能港口设备控制系统集成开发技术研究

谢敬玲　孙佳隆

摘 要：本文首先介绍了常规集装箱港口装卸作业存在的问题，进而简要分析了自动化港口设备控制系统的发展现状与应用趋势，主要研究了智能港口设备控制系统应用的主流技术及先进方法，可为后续系统的科研开发提供理论基础，最后阐述了智能化集装箱码头在我国的应用前景。

关键词：集装箱港口；设备控制系统；智能化

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.14.137

1 研究背景

随着经济社会的发展，世界贸易的不断加强，船舶越来越大型化，港口的物流装配效率需要不断提升，对集装箱码头自然就提出了更高的要求[1]。如何大幅度减轻高技术人员短缺不足的压力，提升装卸作业的信息化程度；如何提升码头的生产安全性和工作环境，排除人力休息制度的影响，做到全天候24小时的装配进度。减人提效就成为摆在各港口管理层面前的一个十分迫切需要解决的难题。

2 现状分析

随着科技的进步自动化码头应运而生，自动化码头具有可靠性高、安全性高、效率高等优势，一名操控人員最多可以远程操控4-6台岸桥或场桥设备进行装卸作业，极大节省了人力资源投入。另一方面，自动化码头大多采用“高密度”集装箱码垛堆场，可以采用“堆四过五”甚至是“堆五过六”方式，大大提高了场地利用率，堆存容量增大，有效缓解码头的空间压力。自动化码头已成为集装箱码头发展新趋势，其技术先进性的优势不断显现，加快自动化集装箱码头的规划与发展已经成为了世界航运业界所达成的共识，而全自动化、智能化集装箱码头也是继自动化码头发展的新趋势、新潮流[2]。

目前，国内各自动化港口在设计布置、工艺、方案等方面不尽相同，大多是由设备集成方、控制系统提供方以及码头经营方共同设计开发完成，在规划设计与技术研究初期，必须进行针对性的方案对比、技术研究以及系统模拟、流程仿真等，才能在建设实施过程中做到高度一致，实现工艺先进化、投入最小化、产出最大化的自动化集装箱码头[3]。

3 技术研究

3.1 WebService技术

WebService是一种跨编程语言和跨操作系统平台的远程调用技术，其最大的优势是提供了异构平台的无缝衔接技术手段。服务端程序和客户端程序可以基于不同的开发语言、在不同的操作系统上运行，而且可以实现从当前服务器的一个程序调用到另外一台服务器的一个对象，实现远程的调用。另外，WebService允许重用代码背后的数据，通过组合已有模块来搭建应用程序，能大幅度提高软件的生产效率和质量[4]。

3.2 前后端分离模式

前后端分离是一种控制系统主流架构模式，后端直接给前端提供接口，前端调用后端提供标准化数据接口。软件开发前端专注界面层设计与渲染，后端专注于逻辑编程与调度算法设计就行。因此，建议开发团队前期能完成前后端分离的组织与管理架构，可以实现开发工作独立化，让开发人员各司其职，做到专注与专业，开发效率会大幅度提升。

3.3 基于OPC技术的数据监控

OPC技术非常适用于港口流程控制方向，港口设备控制系统多采用典型的客户端/服务器模式设计，基于OPC提出了一套统一的标准，针对硬件设备的驱动程序，完成了具有统一OPC接口标准的服务器程序，可以高效实现与硬件设备的通信。由于服务器中的硬盘存储空间大，可以将PLC采集后的数据存储到服务器中，这样不但可以解决PLC存储空间不足的问题，而且方便后期在服务器中对数据的逻辑运算与智能运维。

3.4 系统间SOCKET通讯

SOCKE传输是一种适合于客户端和服务器端之间信息实时交互方式，传输数据速率快，性能高，而且数据可以加密处理，安全可靠。系统间采用Socket通讯数据交互方式，服务器提供数据服务，通过MAC地址和端口进行服务访问，而客户端通过连接服务器指定的端口进行数据消息交互。这种方式易于编程、容易控制权限，而且支持多种架构，通用性比较强。

3.5 内存数据库Redis

Redis是一个开源的、高性能、C语言开发的、键值对存储数据的NOSQL数据库。Redis有着更为复杂的数据结构并且提供对他们的原子性操作，而且其数据类型都是基本的数据结构，对于程序员而言非常的形象与直接；另外，在内存性能方面Redis操作起来非常简单，性能极高，可以实现很多内部复杂性很强的运算。

4 总结与展望

智能化集装箱码头已经成为世界航运业后续发展趋势，码头的智能化不仅仅是设备的无人化、自动化以及智能化的，未来先进智能码头的优势是管理策略与控制策略智能化的区别，码头控制系统可以帮助港口管理者快速、准确、智能地判断与决策，降低信息不对称性的同时提高管理决策的质量，智能化码头必定是一个集多种先进技术于一体的新生的科技产物。同时，伴随着人工智能、大数据、计算机技术在码头的广泛应用，相信很快将会迎来智能码头快速发展的新时代，洞悉其发展的技术趋势与潜在规律，也有助于推动我国建设具有自主知识产权的智能化集装箱码头。

参考文献：

[1]赵建武.集装箱自动化码头发展趋势分析[J].科技新时代，2018（06）.

[2]周春华.自动化码头发展趋势探究[J].科技创新与应用，2017（16）：64-65.

[3]杨宇华.集装箱自动化码头发展趋势分析[J].中国工程机械学报，2015，12（06）：571-576.

[4]严林.AIX环境下基于gSOAP的Web Service客户端开发[J].中国金融电脑，2017，7（07）：70-74.

作者简介：谢敬玲（1985-），女，天津人，本科，助理工程师，主要从事工厂智能化系统与装备方向的研究。