一种集装箱码头自动化堆场调度系统及应用其的作业方法技术方案

本发明专利技术提出一种集装箱码头自动化堆场调度系统，该调度系统通过一TOS接口与一码头操作系统TOS进行通信，该调度系统通过一ECS接口与一设备控制系统ECS进行通信，该调度系统包括任务调度模块、监控管理模块、TOS接口模块和ECS接口模块。本发明专利技术又提出一种应用如上所述的集装箱码头自动化堆场调度系统的作业方法，选择常规堆场作业流程或自动化堆场作业流程；当选择常规堆场作业流程时，则执行以下步骤S1

【技术实现步骤摘要】
一种集装箱码头自动化堆场调度系统及应用其的作业方法


[0001]本专利技术涉及码头信息管理
，具体涉及一种集装箱码头自动化堆场调度系统及应用其的作业方法。

技术介绍

[0002]集装箱码头是完成货物的装载、卸载和暂储以及运输等综合功能实体，其中货物主要以集装箱作为容器来运输。随着经济全球化和区域经济一体化进程的加快，全球集装箱运输快速发展，各地集装箱码头面临吞吐量急剧增长的压力。我国大陆由于经济高速增长，集装箱吞吐量的年递增率更是世界平均水平的三倍强，使集装箱码头的压力更大。除了大量建设新的集装箱码头外，利用自动化集装箱码头技术改造现有的码头，提高通过能力，也是缓解集装箱码头压力的重要途径之一。自动化运转的集装箱码头的投资相对来说比较大，但是由于生产人员以及人工操作的减少，营运成本相对降低，并且能够稳定可靠地提高集装箱码头作业效率，提高通过能力和服务水平。且相对于全自动码头，自动化堆场有着投资少，收益高，改造方便等优势，因此，亟需设计一套性价比高、实用性强、完成可解决现场需求的自动化堆场调度系统。
[0003]尽管自动化运转集装箱码头投资大，但是由于其能最大限度地提高码头的通过能力，优化码头经营和成本效益。如果能够有效运作，营运成本将会降低，增加的投资能得到相应的回报。
[0004]应用自动化作业设备以及配套的管理和控制软件系统，形成可以部分或全部替代人工完成的复杂、重复性的集装箱搬运和装卸操作，使码头的生产人员大量减少。这样的码头称为自动化运转的集装箱码头。自动化运转的集装箱码头的投资相对来说比较大，但是由于生产人员以及人工操作的减少，营运成本相对降低，并且能够稳定可靠地提高集装箱码头作业效率，提高通过能力和服务水平。且相对于全自动码头，自动化堆场有着投资少，收益高，改造方便等优势。
[0005]上个世纪80年代中期，劳动力成本昂贵的、熟练的劳动力匮乏的地区，自动化运转集装箱码头首先受到关注，英国泰晤士港、日本川崎港以及荷兰鹿特丹港开始规划建设自动化运转的集装箱码头。泰晤士港和川崎港自动化运转集装箱码头采用分阶段建设的方法实施，由于后续的自动化设备开发的财政资助发生变化而搁浅。鹿特丹港Europe Combined Terminals(ECT)的建设按照计划进行，其Delta Sesland集装箱码头作为世界上第一个自动化集装箱码头于1993年投产，实践证明自动化运转集装箱码头建设达到了预期的目标。
[0006]为进一步降低运输成本，船公司采用规模越来越大的集装箱船舶，在一个港口装卸的集装箱量增加，却要求船舶在港时间保持不变，提高码头的竞争力，提高码头的装卸作业效率迫在眉睫。如果采用通常的方法提高装卸作业效率，则需要配置更多的车辆和堆场以保证码头前沿设备的作业效率能够充分发挥；需要配置更多的生产人员。这些意味着营运成本大量增加，这些因素促使新的自动化运转集装箱码头的出现。

技术实现思路

[0007]有鉴于此，有必要针对上述的问题，提出一种集装箱码头自动化堆场调度系统及应用其的作业方法，以解决上述
技术介绍
中的缺点，本专利技术所解决的技术问题是如何进一步提高码头自动化管理效率以适应规模越来越大的集装箱船舶的堆场调度压力。
[0008]为实现上述目的，本专利技术采取以下的技术方案：
[0009]本专利技术提出一种集装箱码头自动化堆场调度系统，该调度系统通过一TOS接口与一码头操作系统TOS进行通信连接，该调度系统通过一ECS接口与一设备控制系统ECS进行通信连接，该调度系统包括任务调度模块、监控管理模块、TOS接口模块和ECS接口模块；
[0010]所述任务调度模块用于负责执行调度算法逻辑、任务推送、执行结果反馈和/或定时任务；
[0011]所述监控管理模块用于监控机械设备状态、TOS接口、自动化任务和/或异常状态；
[0012]所述TOS接口用于负责与码头操作系统TOS互联互通；
[0013]所述ECS接口用于负责与设备控制系统ECS互联互通；
[0014]所述TOS接口模块用于将来源于码头操作系统TOS的堆场作业任务转换成自动化的指令数据，并将由设备控制系统ECS发出的自动化作业的结果反馈至码头操作系统TOS，同步码头生产系统TOS的TOS指令表以及反馈TOS接口模块的消息队列给码头操作系统TOS；
[0015]所述ECS接口模块用于实现由码头操作系统TOS产生的自动化作业指令的派发、关于设备控制系统ECS的作业完成情况的接收以及设备控制系统ECS的自动化设备状态信息的读取。
[0016]进一步地，所述任务调度模块包括任务表处理子模块、任务表优化子模块、机械分配管理子模块、指令管理子模块和核心优化引擎模块；
[0017]所述任务表处理子模块用于对自动化作业的任务表进行预处理，该预处理过程包括拆分、接力及连接三个环节；
[0018]所述任务表优化子模块用于对预处理后的自动化作业任务表进行优化，重新排定作业次序，以达到最优的作业效率；
[0019]所述机械分配管理子模块用于自动化设备集群的调度；
[0020]所述指令管理子模块用于人工介入对任务进行干预，及实现任务取消、任务重发、优先级调整和任务更换功能；
[0021]所述核心优化引擎模块用于采用优化引擎进行自动化任务优化。
[0022]进一步地，所述监控管理模块包括堆场监控子模块、机械监控子模块、任务监控子模块、接口监控子模块和异常情况处理子模块；
[0023]所述堆场监控子模块用于于自动化作业过程中对堆场场位进行同步实时监控；
[0024]所述机械监控子模块用于监控机械设备状态，及定时刷新自动化设备的状态监控界面数据，当机械设备状态表给出异常状态时，使前台界面能给出相应提示；
[0025]所述任务监控子模块用于提供任务列表，及刷新任务状态；
[0026]所述接口监控子模块用于监控接口运行状态，及定时刷新数据；
[0027]所述异常情况处理子模块用于提供自动化流程节点的报错信息。
[0028]进一步地，所述调度算法逻辑基于贪婪算法。
[0029]进一步地，该调度系统实现以下作业方法：
[0030]选择常规堆场作业流程或自动化堆场作业流程；
[0031]当选择常规堆场作业流程时，则执行以下步骤S1
‑
S3：
[0032]S1，所述码头操作系统TOS发送自动化作业指令，然后判断目标场是否为自动化堆场，若是则产生自动化堆场作业事件并执行S2，若否则执行常规堆场作业流程然后结束本次作业；
[0033]S2，所述TOS接口模块处理于S1获得的自动化堆场作业事件并生成自动化任务，然后执行S3；
[0034]S3，所述任务调度模块判断是否有集装箱车辆到达该集装箱车辆对应自动化任务所在的区域，若是则激活该自动化任务，若否则继续S3；
[0035]当选择自动化堆场作业流程时，则执行以下步骤S10
‑
S80：
[0036本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集装箱码头自动化堆场调度系统，其特征在于，该调度系统通过一TOS接口(3)与一码头操作系统TOS(1)进行通信连接，该调度系统通过一ECS接口(4)与一设备控制系统ECS(2)进行通信连接，该调度系统包括任务调度模块(5)、监控管理模块(6)、TOS接口模块(7)和ECS接口模块(8)；所述任务调度模块(5)用于负责执行调度算法逻辑、任务推送、执行结果反馈和/或定时任务；所述监控管理模块(6)用于监控机械设备状态、TOS接口(3)、自动化任务和/或异常状态；所述TOS接口(3)用于负责与码头操作系统TOS(1)互联互通；所述ECS接口(4)用于负责与设备控制系统ECS(2)互联互通；所述TOS接口模块(7)用于将来源于码头操作系统TOS(1)的堆场作业任务转换成自动化的指令数据，并将由设备控制系统ECS(2)发出的自动化作业的结果反馈至码头操作系统TOS(1)，同步码头生产系统TOS的TOS指令表以及反馈TOS接口模块(7)的消息队列给码头操作系统TOS(1)；所述ECS接口模块(8)用于实现由码头操作系统TOS(1)产生的自动化作业指令的派发、关于设备控制系统ECS(2)的作业完成情况的接收以及设备控制系统ECS(2)的自动化设备状态信息的读取。2.根据权利要求1所述的集装箱码头自动化堆场调度系统，其特征在于，所述任务调度模块(5)包括任务表处理子模块(51)、任务表优化子模块(52)、机械分配管理子模块(53)、指令管理子模块(54)和核心优化引擎模块(55)；所述任务表处理子模块(51)用于对自动化作业的任务表进行预处理，该预处理过程包括拆分、接力及连接三个环节；所述任务表优化子模块(52)用于对预处理后的自动化作业任务表进行优化，重新排定作业次序，以达到最优的作业效率；所述机械分配管理子模块(53)用于自动化设备集群的调度；所述指令管理子模块(54)用于人工介入对任务进行干预，及实现任务取消、任务重发、优先级调整和任务更换功能；所述核心优化引擎模块(55)用于采用优化引擎进行自动化任务优化。3.根据权利要求1所述的集装箱码头自动化堆场调度系统，其特征在于，所述监控管理模块(6)包括堆场监控子模块(61)、机械监控子模块(62)、任务监控子模块(63)、接口监控子模块(64)和异常情况处理子模块(65)；所述堆场监控子模块(61)用于于自动化作业过程中对堆场场位进行同步实时监控；所述机械监控子模块(62)用于监控机械设备状态，及定时刷新自动化设备的状态监控界面数据，当机械设备状态表给出异常状态时，使前台界面能给出相应提示；所述任务监控子模块(63)用于提供任务列表，及刷新任务状态；所述接口监控子模块(64)用于监控接口运行状态，及定时刷新数据；所述异常情况处理子模块(65)用于提供自动化流程节点的报错信息。4.根据权利要求1所述的集装箱码头自动化堆场调度系统，其特征在于，所述调度算法逻辑基于贪婪算法。
5.根据权利要求1
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4任一所述的集装箱码头自动化堆场调度系统，其特征在于，该调度系统实现以下作业方法：选择常规堆场作业流程或自动化堆场作业流程；当选择常规堆场作业流程时，则执行以下步骤S1
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S3：S1，所述码头操作系统TOS(1)发送自动化作业指令，然后判断目标场是否为自动化堆场，若是则产生自动化堆场作业事件并执行S2，若否则执行常规堆场作业流程然后结束本次作业；S2，所述TOS接口模块(7)处理于S1获得的自动化堆场作...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖炳林，何威誉，庞颖威，容梓豪，王运，陈杰山，黄益昌，樊承志，黎永康，
申请(专利权)人：广州港股份有限公司南沙集装箱码头分公司，
类型：发明
国别省市：