第30卷第6期武汉理工大学学报·信息与管理工程版Vol. 30 2008年12月Dec. 2008 JOURNAL OF WUT(INFORMATION &M ANAGEMENT ENGINEERING) 文章编号:1007 -144X(2008 )06 -0897 -05 集装箱堆场监控与无线作业系统的设计与实现吴军，刘清摘要:根据某港口集装箱码头生产业务的实际需求，为了实现堆场机械元钱终端设备与企业有线网络的实时通信和现场作业的准确、动态和实时控制，建立高效优化的作业模型，提高码头作业效率，设计了一套基于VC和TEKLOGIX公司元钱设备的码头集装箱堆场监控与无线作业系统;阐述了该系统的硬件结构、软件平台;分析了设计过程中关键技术的实现方法o系统投入应用后表明，该系统具有界面友好、操作方便灵活、运行可靠和易于扩展等特点，且取得了良好的生产效率和经济效益。关键词:集装箱码头;堆场监控;元钱作业申圈法分类号:文献标志码:A由于网络技术的不断发展和港口信息化建设(2)动态显示与刷新处理。系统能实时动态的加速，港口对提高生产效率、经济效益和实时监显示和实时刷新集装箱堆场的状态。控现场作业的要求越来越高[1飞目前集装箱码(3)贝位侧视图的显示与箱查询。为了更加头生产信息管理系统正朝着软件自动化和智能化清晰地掌握具体箱位的箱信息，设计贝位侧视图的方向发展，系统功能主要包括集装箱生产管理、和箱查询功能是堆场监控系统中必不可少的部办公自动化、集装箱堆场监控、码头泊位监控和码分。箱查询功能应具备在堆场图中用高亮颜色显头船舶监控等方面，而在这些信息管理系统中，如示出符合查询条件的箱O何实现堆场监控管理和元线作业的可靠性、易操(4)其他操作功能。如通过条件查询出需制作性和实时性是整个系统设计的难点和核定的计划，操作人员简单地拖拽即可实现计划的心[5飞笔者基于对某港的码头集装箱信息管理自动规划和制定;又如只需选中要执行的作业，点系统的设计，重点分析了集装箱码头信息管理系"发送"按钮即可向无线终端发送作业等操作。统中集装箱堆场监控和无线作业部分的研究与实(5)无线作业。现场工作人员通过无线终端现，实际工程应用也证明了所设计系统的有效性可实时动态获取装卸船、收提箱、归排箱和移捣箱和重要性。等待做作业的查询，以及作业完成确认等操作。1 堆场监控与无线作业系统的设计要求2 集装箱信息管理系统结构设计某码头整个集装箱堆场现有堆场场区20个 系统结构(00-19)区，其按空重箱、进出口、是否计划和是完整的港口集装箱码头信息管理系统是由软否内外贸分为不同的场区。件和硬件两部分组成的，软件主要涉及到基于数集装箱堆场监控与元线作业系统应达到如下据库系统(Oracle10 g)的集装箱信息管理和相应的设计要求[9叫:的中间件，如业务操作PC进行办单、堆场管理、(1)数据的实时发送和采集。系统能通过无作业计划和发送;元线服务器上运行的元线终端线网络实时发送和接受作业信息，更新数据库相程序经元线AP，负责将计划的作业发送给元线终应数据信息。端和接收元线终端返回的现场数据并插入或更新收稿日期:2008-10 -29. 作者简介:吴军(1984-) ，刃，扛四九江人，武汉型工大学自动化学院硕士研究生.
武汉理工大学学报·信息与管理工程版2008年12月898 ~偏今伽p~.事.~~，，~...tM肝数据库等。整个集装箱信息管理系统的硬件主要ı\ ..' Õ;呻@唱。蓝布ρ.4I(i)包括:数据库服务器、无线服务器、元线AP、手持’.-1. -_. ...-二.二;二:3!J二..二」终端、车载终端和业务操作PC等，整个集装箱信:r啊Ir ..~ ~ .. 11. r r .. .. ~ ’1 I 息管理系统结构拓扑示意图如图1所示。-’ A卢L马情鸟;町~III们~ rl皿~11 ~ -1I11i1....…..1"田.~附""11.. ,-刷刷l圃1111I刷..rr:1~ e比古芦h斗---~.町'ltJ'<]"俨古图2堆场显示监控界面分，在文中以不同灰皮进行区分，下同)。为了实现堆场箱信息显示，需要建立与其对应的数据表，表WHUT_ CY _DEF和T_CY_CONPLAC表数据结构分别如表1和表2所示。表1堆场显示图WHUT_CY_DEF表轮胎1/ 字段名字段说明数据类型允许空值龙门吊CY NO 堆场区号数值型非空BAR NUM 贝位数数恒型非空ROW NUM 排数数值型非空图1集装箱信息管理系统结构拓扑示意图表2堆场显示圄T_CY_CON_PLAC表数据库服务器主要负责数据信息的存储，其字段名字段说明数据类型空恒采用双机热备来实现数据库安全性、可靠性和高CON20 PLAC 20尺箱位字符型(7字节)非全效性，元线服务器主要运行元线通信程序，完成元PLAC ID 是否有箱字符型(1字节)非空线终端与数据库服务器之间的交互。集装箱无线CON40 PLAC 40尺箱位字符型(7字节)允许数据传输网络主要是通过无线AP，将当前需要完CON SIZ 箱尺寸字符型(2字节)允许CON TYP 箱类型字符型(2字节)允许成的作业指令送抵龙门吊、内集卡、堆场流动机械E F ID 空重箱标志字符型(1字节)允许和岸边操作人员于上，同时将其对作业的处理反1 E ID 进出口标志字符型(1字节)允许馈回系统中，实现了作业信息的实时处理。PLAN ID 计划标志字符型(1字节)非空 软件开发平台IF TRADE 内外贸标志字符型(1字节)非空本系统采用Microsoft的VisualC + + 作用户成功登录后，系统根据WHUT_CY _DEF 为堆场管理和无线作业系统的设计平台，采用表中的数据信息画出堆场各个场区、贝和排，再通Oracle 10 g作为数据库平台，同时在无线服务器过表T_CY_CON_PLAC读取各箱位数据到数组中上运行TEKLOGIX公司提供的程进行处理，根据数组数据来完成堆场绘制;WHUT_序，用来监昕无线终端的连接和数据发送;无线终CY一DEF表的使用使得系统维护不用修改程序原端上运行Telnet客户端(OPENTEXTERM) ，其配代码就可轻松实现堆场场区增加、删除和更改。由合编写的作业界面操作程序完成无线终端上的作此设计的堆场显示监控部分主要功能有:业操作。办单、计费和统计等部分采用OracleDeveloper进行设计和实现[11J。(1)可很清楚地看出堆场中某层某贝某排某层是否有箱，以及箱的类型等信息，如图2所示。3 堆场监控管理关键技术(2)通过鼠标左键双击堆场任意箱，可打开 堆场显示监控部分该贝位侧视图，显示该箱更详细的信息，如图3所堆场显示监控界面如图2所示。从图2中可示。在贝位侧视图上可点击其他箱查看该箱具体清楚看出整个堆场中箱排放状态，包括各区各贝信息。此外也可在贝位侧视图中按箱位、箱号查各排各层有哪种类型的箱(实际界面以颜色区询所查箱的具体信息，同时显示所查箱贝位侧视
第30卷第6期吴军，等:集装箱堆场监控与元钱作业系统的设计与实现899 草0"8 示区域的左上点坐标和右下点坐标。通过坐标转稿1:1.:~):mm换可计算出需要显示的堆场区域，再通过View中哥哥OnDraw( CDC * pDC)函数只绘制出客户区能显捆号.，叩到嗣.JJJl阳州「主~n内外负奸哭R寸《示的堆场区域而不是绘制所有堆场，该方法在实笑茵茵通T~箱壁萄公司即品~主岔.j胃车2次，.m~号WCJ1-:5S匈际应用中能最大限度减少由于滚动刷新、移动刷海关苏行放行工官;:(.1，1')夺运Z新带来的刷新闪屏问题。’00 (2)区域局部更新。元论是通过堆场管理系剑胡同四叮u雪国∞面江统制定计划，还是无线服务器发送、采集无线终端主柯作业数据等操作，都需要刷新堆场图显示，以实时图3堆场贝位侧视图准确地监控堆场箱动态。若在自动刷新的模式图。其中按箱号查找时会检测箱号编码是否符合下，一直不断地刷新整个客户区，势必会带来严重IS06346 ( 1995 )标准。的闪屏现象。笔者采取了局部刷新方式很好地解(3)条件查询。条件查询对话框及查询后显决了这一问题，并在实际系统中得到稳定可靠的示结果界面图如图4所示。应用。其主要思路如下:从数据库读取当前堆场数据，对比上一次数据，若无任何改变则无需更新|1111 11111 111 1111 111 1111 1111 111 |1111 11 111 111 111 111 111 111 堆场显示，如有数据更新则通过箱位计算哪一场f 宿盎伸直啤eIW 号、贝号、排号、层号的箱发生改变，同时在View类型中仅刷新此箱位区域来局部更新堆场整体显示。提单~~H主号U | 控箱公司 SQL百句 需要注意的是，此时局部更新区域的左上点和右下点需要减去滚动条当前位置，否则View中盎件川HF旺ιCOI1_∞1rp='010' 客户区更新部分将不是期望的区域。I i!rl" I帕还原通过以上两种措施，可以最大限度减少堆场10 1:;" H._ 1毛1811 --13---15 --丁19--21 显示图手动或自动刷新带来的闪屏问题。 卸船计划图4条件查询对话框及查询后显示结果为了实现卸船计划，本系统从ClistCtr类继承可根据常用宇段进行查询，如提单号、到验号扩展了一个新类CSortListC时，该扩展类具有点击和控箱公司等。如这些都不是界面图的条件则可列头正反排序的功能;从CComboBox类继承扩展选择SQLwhere语句查询，考虑将来应用扩展的了一个新类CComboBoxExT，该扩展类能完成输需要，该功能是通过在Oracle10 g中建立CONIN入内容的智能填充;从CStatic类继承扩展了一个FO视图未完成查询功能的。查询成功后，将会在新类CLabel，该扩展类具有字体颜色设置等功能;堆场显示图中按用户设置的颜色，标识出符合查从CWnd类继承扩展了一个新类CTaskbarNotifi询条件的箱。在堆场显示时，必须采取一些手段er，该扩展类能完成计划成功制定时的气泡提示。来避免客户区视图刷新时的闪屏。本系统主要采通过菜单打开卸船计划对话框，根据不同的取了以下几点措施:条件选择需计划的箱，在列表中可选择一条或多(1)堆场部分显示。关键代码如下:条记录拖拽到堆场显示图中选定的区域内，程序POINT pointl =由is-> GetScrollPosition( ) ; 将会按照一定的算法规则(按层时排由小到大，//得到滚动条位置值层由低到高的顺序;按排时层由低到高，排由小到POINT point2; 大的顺序)，为选中的箱在指定区域分配计划箱CRect rectOffset: 位。当系统自动分配箱位成功后将会弹出"计划GetClientRect ( &rectOffset) ; 成功"气泡提示，同时将会刷新堆场显示图，在视//得到客户区大小图中显示计划箱位，如图5所示。point2. x = point1. x + rectOffset. Width() ; 卸船计划程序主要思路及关键点如下:point2. y = pointl. y + rectOffset. Height( ) ; 选中需要制定的卸船计划，每点击~rpointl"point2两点坐标就是View中所需显CSortListCtrl控件将触发其NM_CLICK消息。在
武汉理工大学学报·信息与管理工程版2008年12月900 ’ 程回阳梢'前院啕丁.." '，明示)，根据到验号列出需要添加的卸船作业，从卸=o>.:叶@窜。在斗) (!) 船作业列表中选出需要发送的记录，点击发送，即11EL:之二二立…;l可通过运行在无线程序服务器上自行开发的VC数据库操作程序，以及TEKLOGIX公司提供的ET?节节节气TEXBSS. EXE程序将信息发送到无线终端上。当F丰斗叩:r~~H:淄.川斟无线终端设备确认作业完成后，会将实际箱位和R~ r! ~ r ~ ~ t ~. ~ r ~ I ~ l1, 作业的卡车号存人数据库O91;lB! ;<jlt~ 1f1t苔~rL位编作达OS;;:唁'\l-'r:l丰田边刷'""昨3队作立嗡1rf"'J.:图5卸船计划操作界面"酬二气饨‘怯二吃l割射例u，儿川仁mιd←"?md2 m湾a阴 mt在ubeυa争'们输 dWM’ 一z=五，w膨wE!崎何，仔M惧肝惜,疵稳如哩’ 句川fA也阿咿血内号R m嘈 γ"…〈阳Lv爽具m而悍吁叩33飞λi& mM" 刊叮川h 川明「此消息处理函数中将更新选中条数:int nselcount = m DiscPlanList. GetSelected›Count( ) ; ,›磊 也、待选好需要计划的记录后，可在堆场显示图中是. d录" 是通过鼠标移动选择需要计划的区域，在此操作中用到了CTaskbarNotifier类。当鼠标按下时记下按下同.i.""明L'"'rj芭εfl"".o!i\点m一DownPoint坐标，通过CRectTracker释放以及图6卸船作业对话框GetCursorPos ( )函数得到弹起点m_UpPoint坐标。根据m一DownPoint和m_UpPoint坐标在堆场图中4 无线网络的选择与无线终端的自己置绘出选中的卸船计划区域。值得一提的是，CRectTracker控件的TrackRubberBand( )函数需要鼠标 无线网络的类型弹起或Esc键释放作为结束标志，为了不影响鼠标元线数据传输网络的设计必须满足信号覆盖弹起时框选的计划区域，应先发送一个左键弹起的所有的工作区域，使移动机械上的元线终端、设备消息。此外需注意的是，用GetC盯sorPos()得到的工控电脑和岸边操作人员的手持终端在港区工作弹起点坐标是相对于Screen坐标的，故需用区域范围内移动时都能收到无线基站的信号，这ScreenToClient( )转换到UClient坐标。样才能实现信息的实时传递。选好计划区后，用鼠标拖拽选中记录到堆场目前对于港口企业，无线网络应用类型主要图中，考虑到为了减少View与DialogBox之间的有窄频(如400MHz)和宽频(如)两种模数据交换，采用在View中发送自定义消息WM式。4∞MHz频率通信的范围在实际应用中一般DISCPLAN给DialogBox，然后在DialogBox中完可以覆盖半径为范围，其传输速度为20成具体的卸船计划。当计划成功后，通过Dialogkb/s，具有很强的直射、反射和衍射能力，适合于Box来更新View(堆场)的显示。计划箱位分配在集装箱码头地面作业、车载终端和手持无线终处理的关键点是按层安排计划箱时需先按排从小端作业。到大，再按层从低到高的顺序，而在数据库中箱位 GHz频率在空旷地域的通信距离可达到CON20_PLAC的定义规则使得采用CON20]LAC5∞m，其最大传输速度为11Mb/s，但其在集装排序是先按层从低到高，再按排从小到大的顺序O箱码头堆场中的传输距离约为25-75 m，因此其为了实现按层制定计划时，能按合理的优先顺序电磁波很难在集装箱堆场中传播，只适合用于较选取箱位，故需要对可分配箱位的排序进行预处空旷的场桥和岸桥无线终端作业。理。其关键的Oracle查询语句如下:当前该集装箱码头堆场中集装箱大部分都堆放到6层以上而且比较密集，因此采用 select CON20 _ PLAC from (select SUBSTR ( CON20_PLAC, 1 ,4) I I SUBSTR ( CON20 _PLAC 元线网络损耗很大，难以保证元线网络元缝连接，, 7，1)川SUBSTR(CON20_PLAC以至于其很难适合集装箱堆场地面作业，除非密,5 ,2) seq, CON20_ 集地架设该频段的基站。而400MHz正好弥补PLAC from T_CY_CON]LAC order by seqo 这一缺陷，故本系统采用400MHz无线数字传输 卸船11=业网络系统，很好地做到堆场无线网络的元缝连接，通过菜单打开卸船作业对话框(如图6所
第30卷第6期吴军，等:集装箱堆场监控与元钱作业系统的设计与实现901 并且经过实际信号测量，该码头只需架设少量的率、经济效益和管理水平。基站(2-3个，实际该码头采用2个)即可使无线通信信号覆盖该集装箱码头。参考文献: 无线终端的配置[ 1 J 别永辉，刘清.基于Intemet的港口元钱数字通信为保证元线服务器与元线终端的正常通信，系统[J].计算机工程与应用，2006 , 42 ( 5 ) : 222 -需要对元线终端进行相关配置。现以车载终端为226. 例说明元线终端OPENTEXTERM的关键配置:[2J 曲昌文.烟台港集装箱智能管理信息系统分析与设Ctrl-> a1t ->O(进入参数配置)计[DJ.天津:天津大学图书馆， -> Type1 -> tess [3J 任建乔.集装箱码头无线通信传输系统的关键技术Title -> name 分析与应用[DJ .上海:上海海事大学图书馆，Settings -> Host conn -> Conn type -> 9010t 2006. ( G) [narrowband(400 M) ] [4J 包起帆集装箱堆场自动化管理研究[1].港口装Settings -> Host ->元线服务器IP(如.卸，2007(1):24-27. ) [5J 杨志新.集装箱码头业务管理信息系统的实践[JJ . 交通与计算机，2005，23(2):122 -126. Port -> 9999 (TEKBSS. P AR文件中的tdclis-[6J 钟伟伫，关庄，玉维洲，等.CCCT技术与集装箱码tenport值)头生产DPS系统的整合研究[1].武汉理工大学学Characters -> Char set -> IBM -> 报:交通科学与工程版，2007，31(5):857 -859. Others -> ibm pc 936 [7J 张艳伟，石来德，应为建，等.集装箱码头出口箱集Fields -> Default font -> 17x53 (CJK) 港堆存模型研究[JJ.中国工程机械学报，2∞7，5(1) :32 -38. 5结论[8J 刘振鹏，刘晓明.数字化集装箱码头的三维可视化由于篇幅有限，笔者就实际系统的部分功能管理研究[JJ.中国水运，20俑，4(2):68 -71. 和关键技术进行了介绍和分析。该集装箱堆场监[9J 赛奎春.Visual C + +信息系统开发实例精选[MJ.控与无线作业系统已投入使用，运行稳定，实用效北京:机械工业出版社，2006.[10J 孙鑫，余安摔.VC + +深入详解[MJ.北京:电子果明显。所设计的系统在实际应用中明显提高了工业出版社，2006.该港集装箱码头自动化程度，降低了操作人员的[11 J 刘清，罗艳玲.基于.NET的中小企业管理信息工作强度，减少或避免了集装箱在作业中的人为系统的开发[J].武汉理工大学学报:信息与管理差错，提高了集装箱场地和设备的利用率，降低了工程版，2008，30(5): 732 -736. 运营戚本，全面提高了整个集装箱码头的运行效Design and Implementation of Supervisory Control of Container Storage Yard and the System of Wireless Work WU Jun, LIU Qing Abstract: According to the production requirement of a container port, a supervisory control and Wireless Wo rk System based on VC and the Wireless equipment of the TEKLOGIX Corporation was designed to achieve real -time communication between the wireless terminal equipment on machinery in storage yard and enterprise I s cable network as well as the accurate, dynamic ,real -time control ofoperation. A highly efficient optimized operating model was established to increase the efIiciency of port operations. The hardware and software structure of the system were expounded, and the key technique in the designing process was analyzed. 咀leexperiment results show that this system has a friendly interface. In addition, it is easy to operate and liable to expand. Better production efficiency and economic benefits have been achieved since it was put into practical use. Key words: container port; supervisory control of storage yard; wireless operation WU Jun: Postgraduate ; School of Automation, WUT, Wu han 430070 , China. [编辑:王志全]
