港口车辆作业智能导引系统设计与实现

程为平++张钊++安小刚++李林

摘 要：目前国内港口集疏运效率低、物流车辆管理技术手段落后、场内调度信息获取滞后等一系列问题，成为影响港口总体竞争力提高的瓶颈。因此，利用先进的技术手段提高港口车辆集疏运效率，对提高港口码头的生产管理水平及长远发展至关重要。该文以港口集疏运车辆作业为研究对象，综合利用网络与通信技术、GIS技术、移动定位技术、嵌入式终端开发等关键技术设计了港口车辆作业智能导引系统，实现基于智能终端的结合车辆作业流程的实时路径规划与导航和管理端的车辆实际行驶路径的自动纪录与综合查询。

关键词：智能导引 路径规划 实时导航 综合查询

中图分类号：U492 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）12（b）-0004-03

随着世界经济全球一体化发展，世界贸易自由开放化，国际运输市场范围正在逐步扩大，现代物流行业正在蓬勃前进，港口在地区、国家乃至全球经济金融发展中承担着重要枢纽角色，对周边地区产生重要影响，可进一步推动世界经贸发展。随着信息技术的发展，码头的作业运转模式发生根本变化，不再是简单的停靠、装卸、堆存、运转等基本功能。信息技术的发展对提高港口生产效率、降低成本，对当前港口运营起重要作用。充分利用网络与通信技术、定位等相关技术，进行港口车辆的智能导引、作业流程规整、系统支持、信息存储、路径优化决策各种关键支持，实现港口的运输车辆可控可视化、可管理性，降低港口集疏运车辆作业的复杂度，推进港口服务的智能化和信息化水平，是最终实现信息化、智能化、现代化港口的必然要求。

1 需求分析

港口车辆集疏运效率是影响港口吞吐能力的重要因素。目前我国港口企业已通过综合利用智能闸口、视频监控、场内调度广播等技术手段有效提高了港口管理保障能力，但是车辆导引智能化程度不够、作业过程信息交互不畅的问题依然没有得到根本性解决。首先集疏车辆进港（特别是外部车辆）作业过程中，因作业司机对港区道路、作业流程、管理要求情况不熟悉，加之在作业过程中缺乏必要的信息快速传输与智能导引手段，造成集疏效率不高，混票、错票的事件也时有发生；此外，由于车辆司机对于港区道路分布及路况信息掌握不全面，误走、误入、超速、超高等違规行驶行为难以监管，带来了安全隐患，安全事故偶有出现。针对上述问题该智能导引系统应该满足以下基本功能需求。

（1）智能终端（移动APP）

①用户作业任务领取查询与管理；

②用户执行作业任务时实时路径规划与导航；

③用户作业任务完成磅单作业票生成、结算；

④用户可以一键求助。

（2）服务器端管理系统

①服务端作业任务下达；

②服务端作业记录与查询；

③服务端港区地图车辆动态显示；

④服务端表单管理；

⑤服务端基本信息管理。

2 系统设计

2.1 系统功能结构设计

港口车辆作业智能导引系统组成是智能终端程序（移动APP）和计算机管理系统。

基于Android平台进行原型系统研发的智能终端手机APP控制端：用户可在基于公共网络的前提下注册完善个人、车辆信息，审核完成登录手持端即可开始接收任务；系统在综合作业任务地点、时间和实时港区路况实时规划路径，优先推荐路途最短、车流量最小导航路线，车辆路径在出现行驶偏差后可自动调整并多次图形化引导；原始纸质作业单据填报可以取代，手持端系统可填报单据并查询任务单相关信息包括任务类型、任务时间、司机、车辆、货种、货主、堆场等。辅助功能还有港区紧急情况如前方事故、拥堵或临时抢修等路况预警。功能体系结构如图1所示。

智能导引后台交互服务管理端主要设计实现的是监控港区运输车辆作业情况：系统首页以总数字统计方式显示作业记录、任务记录、车辆、司机、运输公司、货主、货种、库场、监控设备实时状态；服务器端可下达作业管理任务，作业记录查询，表单管理和基本信息管理；服务器端基于地图的在港区内所有车辆的动态显示，路面车辆拥堵预警，紧急车辆安全事故通知提前畅通路线诱导等。功能体系结构如图2所示。

2.2 系统流程设计

首先是服务端管理系统运行交互，记载港区的作业基本信息状态，继而下达任务致客户端，移动用户通过手持终端登录智能导引APP系统后即可领取任务并开始任务导航，任务开始选择最优路径方案，执行过程中辅助语音求助并可接受后台服务端发出的紧急事故情况提示信息以及时劈开事故拥堵路段，作业结束手持端可查看后台服务管理端作业管理模块生成的单据包括磅单、结算单、作业情况记录、作业票以及罚单。

3 智能引导系统的功能实现

该系统在采用路径搜索算法实现最优路径选择问题的基础上，采用C/S架构，实现客户端APP系统和服务器端管理系统采用双工通信方式，服务器管理端向APP管理端下达作业任务，采用APP实时接收服务管理端推送的回避拥堵点、事故点的方法，实现路径的实时导航与优化；同时，APP端则可以实时向服务管理端反馈位置、速度、任务执行进度等管理信息，已达到很好地规避港区事故，提高车辆作业效率和港口的管理效率，很好地提高港口管理安全保障能力。港口车辆作业智能导引系统组成是智能终端程序（移动APP）和计算机管理系统的功能实现如图3和图4所示。

4 结语

该系统整体应用可以提高集疏运调度的灵活性、科学性，最终提高港口的作业效率，规范流程管理，为降低安全风险提供技术保障。总之，建立基于公共网络的手持智能导引系统与管理监控系统相辅相成的港口运输车辆监控管理是提高周转效率、加速港口转型、促进智慧港口发展的一种重要手段。

参考文献

[1] 徐国文.港口与城市协调发展研究[D].山东：山东财经大学，2014.

[2] 杨桦.关于港口信息化发展方向的分析[J].通讯世界，2013（13）：51.

[3] 王英.港口物流中的流程知识挖掘和智能优化设计[D].北京交通大学，2013.