一种智能识别控制的无人装船系统 |
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| 申请号 | CN202311510773.X | 申请日 | 2023-11-14 | 公开(公告)号 | CN117361169A | 公开(公告)日 | 2024-01-09 |
| 申请人 | 中交机电工程局有限公司; | 发明人 | 吴正波; 刘洁; 许先凯; 简家林; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种智能识别控制的无人装船系统，包括与货船的控制系统的港口通量规划模 块 和活动式分区模块，预先统计货船在单程运输过程中的停靠港口以及每个停靠港口的上货量和下货量，港口通量规划模块通过对每个停靠港口的上下货物的预计算，得到货船在每个停靠港口的货物总量；对货船的放货区划分区域以对应堆垛不同品类的货物，且基于每个停靠港口的上货量与已经经过的停靠港口的剩余货量重新对货船的放货区进行活动式划分区域；停靠港口设有识别模块，用于识别货物信息，且将货物信息发送至货船的控制系统以实时更新货船的货物承载量；本发明自动生成上货时的堆垛区域和堆垛方式，从而保证无人装船的有序性和前瞻性。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种智能识别控制的无人装船系统，其特征在于，包括： |
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| 说明书全文 | 一种智能识别控制的无人装船系统技术领域[0001] 本发明涉及无人装船技术领域，具体涉及一种智能识别控制的无人装船系统。 背景技术[0002] 随着物流数量的增加，港口物流行业发展迅猛，吞吐量逐渐增加，港口作业的效率也变得重要起来，其中，集装箱水平运输与装卸作业是港口作业中最为重要的部分。通过未来发展自动起重机和其他将集装箱放置在船上的运输工具，最终能实现所有装卸和系泊作业的自动操作，实现完全无人化。 [0003] 现有的港口作业自动化管理方法大多为：确定上货货物，由岸桥将货物搬运到货船的放货区，当移动至下一个停靠港口并需要下货时，则对应转移到放货区找到对应的货物搬运。 [0005] 其一，没有对货物进行分区管理，导致货物装船后的序列比较杂乱，在下货搬运时，难以导致快速有序的找到对应的货物； [0006] 其二，货物按照固定的堆垛方式进行装船，以高堆垛层高装船时，容易受环境影响，引起货物倾斜的隐患，以低堆垛层高装船时，容易造成堆垛区域空间不足，而直接将不同停靠港口的货物堆垛，则影响下货工作效率。 发明内容[0007] 本发明的目的在于提供一种智能识别控制的无人装船系统，以解决现有技术中没有对货物进行分区管理，导致货物装船后的序列比较杂乱，以及货物按照固定的堆垛方式进行装船，容易造成货物倾斜或者下货效率低下的技术问题。 [0008] 为解决上述技术问题，本发明具体提供下述技术方案： [0009] 一种智能识别控制的无人装船系统，包括： [0010] 港口通量规划模块，与货船的控制系统连接，用于预先统计货船在单程运输过程中的停靠港口以及每个所述停靠港口的上货量和下货量，所述港口通量规划模块通过对每个所述停靠港口的上下货物的预计算，得到所述货船在每个所述停靠港口的货物总量； [0011] 活动式分区模块，与货船的控制系统连接，用于对所述货船的放货区划分区域以对应堆垛不同品类的货物，且基于每个所述停靠港口的上货量与已经经过的所述停靠港口的剩余货量重新对所述货船的放货区进行活动式划分区域； [0012] 识别模块，设置在所述停靠港口，与货船的控制系统通信连接，所述识别模块用于识别货物信息，且将货物信息发送至所述货船的控制系统以实时更新所述货船的货物承载量； [0013] 其中，所述活动式分区模块基于所述港口通量规划模块的预统计结果，将所述货船的放货区按照货物品类划分为不同的堆垛区域，每个堆垛区域内堆垛同一品类的货物。 [0014] 作为本发明的优选方案，所述停靠港口的货物的盛装箱上设置有身份记录单元，所述身份记录单元内储藏货物信息，所述货物信息至少包括货物的上货港口、货物的下货港口、货物品类信息以及货物重量； [0015] 所述识别模块通过识别所述身份记录单元形成上货数据链，所述控制系统基于所述上货数据链确定该货物的下货港口和货物品类信息，并通过所述活动式分区模块确定该货物的堆垛区域； [0016] 所述识别模块通过识别所述身份记录单元形成下货数据链，所述控制系统基于所述下货数据链通过所述活动式分区模块更新堆垛区域。 [0017] 作为本发明的优选方案，根据所述港口通量规划模块的预先统计结果，对所述货船的放货区划分区域的实现方式为： [0018] 基于每个所述停靠港口的上货量划分货物品类； [0019] 根据所有停靠港口对于同一种货物品类的上货量和下货量，确定每种所述货物品类的最大值； [0020] 以每种所述货物品类的最大值来对货船的放货区进行等比例划分，分成不同的堆垛区域。 [0021] 作为本发明的优选方案，所述港口通量规划模块预先得到每个所述停靠港口对于不同货物品类的上货量和下货量； [0022] 所述控制系统根据所述港口通量规划模块确定下一个所述停靠港口的堆垛区域需求量，并依据下一个所述停靠港口的堆垛区域需求量确定对当前的所述停靠港口的货物堆垛方式，具体的实现方法为： [0023] 确定当前所述停靠港口的上货量中的货物品类，以及所述货船的放货区针对每个所述货物品类的堆垛区域剩余面积； [0024] 基于下一个所述停靠港口的下货量中对应的货物品类，更新所述货船的放货区针对每个所述货物品类的堆垛区域剩余面积； [0025] 确定下一个所述停靠港口的上货量中对应的货物品类，分别基于每种货物品类的堆垛高度形成下一个所述停靠港口的每种货物品类所需的最小堆垛面积； [0026] 将所述最小堆垛面积与更新的堆垛区域剩余面积进行对比，并根据对比结果调控当前所述停靠港口的每种货物品类的堆垛高度，以使得更新后的堆垛区域剩余面积至少满足下一个所述停靠港口的每种货物品类所需的最小堆垛面积。 [0027] 作为本发明的优选方案，所述停靠港口的岸桥利用所述活动式分区模块将所述货船上对应同一堆垛区域内的货物为顺序排序或者交叉排序； [0028] 在上一个所述停靠港口所在堆垛区域后方的堆垛区域剩余面积满足当前所述停靠港口对应货物品类所需的最小堆垛面积时，所述控制系统调控所述岸桥对同一货物品类的堆垛区域内的货物为顺序排序； [0029] 在上一个所述停靠港口所在堆垛区域后方的堆垛区域剩余面积不满足当前所述停靠港口对应货物品类所需的最小堆垛面积时，所述控制系统调控所述岸桥对同一货物品类的堆垛区域内的货物为交叉排序。 [0030] 作为本发明的优选方案，所述控制系统调控所述岸桥对同一货物品类的堆垛区域内的货物为交叉排序的实现方式具体为： [0031] 选择在当前所述停靠港口对应下货的所述停靠港口的堆垛区域作为交叉利用堆垛区域； [0032] 将所述交叉利用堆垛区域和堆垛区域剩余面积进行累积，将累积结果与当前所述停靠港口所需的最小堆垛面积进行对比； [0033] 根据对比结果重新调整所述停靠港口的货物堆垛高度，直至货物的堆垛高度为最大高度； [0034] 将货物重新堆垛形成的新的交叉利用堆垛区域作为当前所述停靠港口的堆垛区域，以使得不同的所述停靠港口的货物交叉排序。 [0035] 作为本发明的优选方案，所述控制系统调控所述岸桥对同一货物品类的堆垛区域内的货物为顺序排序的实现方式具体为： [0036] 确定同一货物品类的堆垛区域内的堆垛区域剩余面积，以及当前所述停靠港口的上货量对应所需的最小堆垛面积； [0037] 在所述堆垛区域剩余面积满足所述最小堆垛面积时，则将当前所述停靠港口的货物顺序排序。 [0038] 作为本发明的优选方案，所述停靠港口的岸桥控制系统与货船的控制系统之间设有通讯关系，所述货船先基于所述货船的放货区划分的堆垛区域建立每个所述堆垛区域的立体堆垛信息图，后基于所述停靠港口的上货量和下货量建立所述立体堆垛信息图的堆垛单元，最后根据所述活动式分区模块实时更新所述立体堆垛信息图的堆垛单元； [0039] 其中，所述立体堆垛信息图由多个层叠分布的矩阵行列图组成，每个所述堆垛单元对应填充在每个所述矩阵行列图的每个元素内。 [0040] 作为本发明的优选方案，调整所述停靠港口的货物堆垛高度时，以下一个所述停靠港口的下货量匹配的货物品类调整货物堆垛层叠方式； [0041] 具体将下一个所述停靠港口下货对应的货物堆垛在最上层的矩阵行列图内； [0042] 在最上层的所述矩阵行列图内的货物不满足下货需求时，依次将货物向下层的所述矩阵行列图堆垛，以形成下一个所述停靠港口下货对应的货物堆垛体积阈值。 [0043] 作为本发明的优选方案，所述货船基于所述停靠港口的通讯关系确定需要下货的货物品类，所述货船根据需要下货的货物品类确定其在所述矩阵行列图的位置，并生成需要下货的货物品类的三维坐标值； [0044] 所述停靠港口基于所述三维坐标值进行下货操作。 [0045] 本发明与现有技术相比较具有如下有益效果： [0046] 本发明通过对停靠港口上货时的不同货物品类的堆垛区域划分，以及每个停靠港口在上货时的堆垛方式选择，具体以低堆垛高度为优选，并结合下一个停靠港口的堆垛空间需求，来调整当前停靠港口的货物堆垛方式，使得每个停靠港口的岸桥仅对该港口内的货物进行上货，因此虽然每个堆垛区域内的不同港口的货物可能存在交叉排序，但是每个堆垛点的货物在按照堆垛方式形成立体堆垛信息图后，该立体堆垛信息图的数据稳定，因此提高下货和上货堆垛的有序性和准确性。附图说明 [0047] 为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。 [0048] 图1为本发明实施例提供的结构示意图。 [0049] 图中的标号分别表示如下： [0050] 1‑控制系统；2‑识别模块；3‑身份记录单元； [0051] 11‑港口通量规划模块；12‑活动式分区模块。 具体实施方式[0052] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0053] 如图1所示，本发明提供了一种智能识别控制的无人装船系统，本实施方式的无人装船系统主要应用在无人船上，因此在停靠港口的上货和下货时，则需要自动生成上货时的堆垛区域和堆垛方式，以及下货时的搬运区域，停靠港口的岸桥按照堆垛区域、堆垛方式或搬运区域形成的输入信息，将货物按照输入信息匹配装船，从而保证无人装船的有序性和前瞻性。 [0054] 该无人装船系统具体分为：货船侧、停靠港口岸桥侧以及货物侧，其中货船侧包括港口通量规划模块11和活动式分区模块12，均与货船的控制系统1连接。 [0055] 港口通量规划模块11用于预先统计货船在单程运输过程中的停靠港口以及每个停靠港口的上货量和下货量，港口通量规划模块11通过对每个停靠港口的上下货物的预计算，得到货船在每个停靠港口的货物总量。 [0056] 港口通量规划模块11具体在货船航行之前工作，基于控制系统1对单程每个停靠港口的上货量和下货量，具体上货量包括每次上货时的不同货物品类，下货量包括每次下货时的不同货物品类。 [0057] 控制系统1基于港口通量规划模块11能够对货船的放货区进行分区规划。 [0058] 根据港口通量规划模块11的预先统计结果，对货船的放货区划分区域的实现方式为： [0059] 基于每个停靠港口的上货量划分货物品类； [0060] 根据所有停靠港口对于同一种货物品类的上货量和下货量，确定每种货物品类的最大值； [0061] 以每种货物品类的最大值来对货船的放货区进行等比例划分，分成不同的堆垛区域。 [0062] 活动式分区模块12用于对货船的放货区划分区域以对应堆垛不同品类的货物，且基于每个停靠港口的上货量与已经经过的停靠港口的剩余货量重新对货船的放货区进行活动式划分区域。 [0063] 其中，活动式分区模块12基于港口通量规划模块11的预统计结果，将货船的放货区按照货物品类划分为不同的堆垛区域，每个堆垛区域内堆垛同一品类的货物。 [0064] 活动式分区模块12则是在每次停靠港口上货时工作，具体针对每个停靠港口的上货量与已经经过的停靠港口的剩余货量计算每个堆垛区域的当前需求空间量，将当前需求量与堆垛区域的剩余空间量进行对比，来重新调整货物在堆垛区域的堆垛方式，更新剩余空间量，并活动式划分每个停靠港口的堆垛区域。 [0065] 货物侧包括：停靠港口的货物的盛装箱上设置有身份记录单元3，身份记录单元3内储藏货物信息，货物信息至少包括货物的上货港口、货物的下货港口、货物品类信息以及货物重量。 [0066] 停靠港口岸桥侧包括：识别模块2，识别模块2与货船的控制系统1通信连接，识别模块2用于识别货物信息，且将货物信息发送至货船的控制系统1以实时更新货船的货物承载量。 [0067] 识别模块2通过识别身份记录单元3形成上货数据链，控制系统1基于上货数据链确定该货物的下货港口和货物品类信息，并通过活动式分区模块12确定该货物的堆垛区域。 [0068] 识别模块2通过识别身份记录单元3形成下货数据链，控制系统1基于下货数据链通过活动式分区模块12更新堆垛区域。 [0069] 识别模块2将其识别结果发送至控制系统1，控制系统1基于识别模块2向停靠港口发送岸桥装船指令，该指令具体包括岸桥的搬运区域、以及岸桥的堆垛区域和堆垛方式。 [0070] 另外，需要进一步说明的是，港口通量规划模块11预先得到每个停靠港口对于不同货物品类的上货量和下货量。 [0071] 控制系统1根据港口通量规划模块11确定下一个停靠港口的堆垛区域需求量，并依据下一个停靠港口的堆垛区域需求量确定对当前的停靠港口的货物堆垛方式，具体的实现方法为： [0072] 确定当前停靠港口的上货量中的货物品类，以及货船的放货区针对每个货物品类的堆垛区域剩余面积； [0073] 基于下一个停靠港口的下货量中对应的货物品类，更新货船的放货区针对每个货物品类的堆垛区域剩余面积； [0074] 确定下一个停靠港口的上货量中对应的货物品类，分别基于每种货物品类的堆垛高度形成下一个停靠港口的每种货物品类所需的最小堆垛面积； [0075] 将最小堆垛面积与更新的堆垛区域剩余面积进行对比，并根据对比结果调控当前停靠港口的每种货物品类的堆垛高度，以使得更新后的堆垛区域剩余面积至少满足下一个停靠港口的每种货物品类所需的最小堆垛面积。 [0076] 在本实施方式选择度堆垛方式时，优先以最低堆垛层高为堆垛选择方式，在货船的航行中，由于环境因素，在无人船上，堆垛高度越低，则风险越低，因此本实施方式基于下一个停靠港口的下货和上货的总量，来确定下一个停靠港口的每种货物品类所需的最小堆垛面积，当堆垛区域剩余面积满足最小堆垛面积时，则当前的停靠港口的货物堆垛方式以低堆垛高度为优选选择方式。 [0077] 另外，还需要特别说明的是，在本实施方式中，在选择堆垛方式时，具备前瞻性，即基于下一个停靠港口对于堆垛区域的空间需求，来调控当前停靠港口的堆垛方式，因此每个停靠港口的岸桥仅需要对当前港口的货物进行堆垛，无需调整其他港口的货物堆垛方式，从而也保证了货物堆垛的有序性和准确性，也提高下货搬运的准确性。 [0078] 由于每个停靠港口均存在下货和上货工作，当一个已经按序堆垛的停靠港口对应的堆垛区域内的货物被下货后，则该停靠港口对应的堆垛区域则存在空闲区，当堆垛区域空闲空间不足时，则需要重新利用该空闲区，导致不同停靠港口的货物交叉排序或者顺序排序。 [0079] 因此停靠港口的岸桥利用活动式分区模块12将货船上对应同一堆垛区域内的货物为顺序排序或者交叉排序。 [0080] 在上一个停靠港口所在堆垛区域后方的堆垛区域剩余面积满足当前停靠港口对应货物品类所需的最小堆垛面积时，控制系统1调控岸桥对同一货物品类的堆垛区域内的货物为顺序排序。 [0081] 在上一个停靠港口所在堆垛区域后方的堆垛区域剩余面积不满足当前停靠港口对应货物品类所需的最小堆垛面积时，控制系统1调控岸桥对同一货物品类的堆垛区域内的货物为交叉排序。 [0082] 其中，控制系统1调控岸桥对同一货物品类的堆垛区域内的货物为交叉排序的实现方式具体为： [0083] 选择在当前停靠港口对应下货的停靠港口的堆垛区域作为交叉利用堆垛区域； [0084] 将交叉利用堆垛区域和堆垛区域剩余面积进行累积，将累积结果与当前停靠港口所需的最小堆垛面积进行对比； [0085] 根据对比结果重新调整停靠港口的货物堆垛高度，直至货物的堆垛高度为最大高度； [0086] 将货物重新堆垛形成的新的交叉利用堆垛区域作为当前停靠港口的堆垛区域，以使得不同的停靠港口的货物交叉排序。 [0087] 而控制系统1调控岸桥对同一货物品类的堆垛区域内的货物为顺序排序的实现方式具体为： [0088] 确定同一货物品类的堆垛区域内的堆垛区域剩余面积，以及当前停靠港口的上货量对应所需的最小堆垛面积； [0089] 在堆垛区域剩余面积满足最小堆垛面积时，则将当前停靠港口的货物顺序排序。 [0090] 当活动式分区模块12将货船上对应同一堆垛区域内的货物为交叉排序时，当停靠港口需要下货，并向货船的控制系统1发生下货指令时，货船的控制系统1基于已经分配的堆垛方式和堆垛区域，能够建立每个堆垛区域的立体堆垛信息图，该立体堆垛信息图的每个堆垛单元对应一个三维坐标值，且该堆垛单元也同样匹配了该获取的货物品类信息和下货信息。 [0091] 因此当货船的控制系统1内形成关于货物堆垛的立体堆垛信息图后，能够很清晰的确定每个货物对应的位置。 [0092] 由于停靠港口的岸桥的控制系统与货船的控制系统1之间设有通讯关系，货船的控制系统1先基于货船的放货区划分的堆垛区域建立每个堆垛区域的立体堆垛信息图，后基于停靠港口的上货量和下货量建立立体堆垛信息图的堆垛单元，最后根据活动式分区模块12实时更新立体堆垛信息图的堆垛单元。 [0093] 其中，立体堆垛信息图由多个层叠分布的矩阵行列图组成，每个堆垛单元对应填充在每个矩阵行列图的每个元素内。 [0094] 调整停靠港口的货物堆垛高度时，以下一个停靠港口的下货量匹配的货物品类调整货物堆垛层叠方式，为了方便在每个停靠港口的快速准确的下货工作，具体将下一个停靠港口下货对应的货物堆垛在最上层的矩阵行列图内。 [0095] 在最上层的矩阵行列图内的货物不满足下货需求时，依次将货物向下层的矩阵行列图堆垛，以形成下一个停靠港口下货对应的货物堆垛体积阈值。 [0096] 货船基于停靠港口的通讯关系确定需要下货的货物品类，货船根据需要下货的货物品类确定其在矩阵行列图的位置，并生成需要下货的货物品类的三维坐标值；停靠港口基于三维坐标值进行下货操作。 [0097] 因此本实施方式具体提供了针对不同停靠港口在上货装船时工作系统，具体包括针对停靠港口上货时的不同货物品类的堆垛区域划分，以及每个停靠港口在上货时的堆垛方式选择，具体以低堆垛高度为优选，并结合下一个停靠港口的堆垛空间需求，来调整当前停靠港口的货物堆垛方式。 [0098] 该货物堆垛方式的选择，使得每个停靠港口的岸桥仅对该港口内的货物进行上货，因此虽然每个堆垛区域内的不同港口的货物存在交叉排序的可能，但是每个堆垛点的货物在按照堆垛方式形成立体堆垛信息图后，该立体堆垛信息图的数据稳定，因此提高下货和上货堆垛的有序性和准确性。 |
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