1 引言

物联网（Internet of Things）意为“物物相连的互联网”，指通过无线射频识别（RFID）、红外传感器、激光扫描器等信息传感设备，实时采集需要监控、连接、互动的物品和过程信息，以此对物品和过程的智能化感知、识别和管理。

基于物联网技术的智能港口由感知层、网络层和应用层组成。智能港口感知层包括港区内的作业设备及相应作业区域内的条码识读器、RFID 读写器、摄像头和传感器等。感知层的主要作用是感知和识别物体以及采集和捕获信息。智能港口网络层以无线网络接入物联网管理中心和物联网信息中心，并对海量信息进行智能处理。

2 容错条码视觉绝对定位系统在智能港口设备中的应用

容错条码视觉绝对定位系统是一种新型的测量与定位系统，是由现代化大型自动化物流输送系统衍变而来。此系统主要包括视觉读码器、绝对位置编码带、定位系统PLC（可编程逻辑控制器）。

条码定位阅读器用支架安装在大车轨道靠箱区内侧和小车轨道的外侧，随大车或小车一起运动。针对大车定位，两驱动侧均设计安装同样的阅读器和绝对编码带，用于两侧相互冗余定位。针对小车定位，只采用单侧定位的方式，只在小车轨道的一侧布置阅读器和绝对编码带。

在大车或小车的运动过程中，由阅读器读取沿线粘贴的、预先按照整条轨道长度细分绝对位置编码的专用带状条码的信息，而后将读出的数据通过PROFINET 网络传送至定位系统PLC，由PLC 计算出大车或者小车的实时绝对位置；主机PLC 从远控系统接收目标箱位指令后，由定位系统PLC通信读取，并从数据块中调取目标箱位的精确坐标信息，然后分别发出大车和小车控制命令（包含方向、速度给定、减速、停车指令），并通过网络将这一系列指令传送至机上主控PLC 用于执行。

本系统专门为阅读器和编码带设计了防护罩和自动清洁装置，防护罩采用经处理过的耐化学、盐雾腐蚀的金属板折成。防护罩支架拼装和固定在与轨道标高齐平的基准面上。防护罩和支架安装必须经过纵向、横向与垂向水平校直，然后编码带在防护罩顶板内侧向下粘贴。加装防护罩后，大大降低了灰尘、污物、雨水、强光等环境因素对系统的影响，阅读器和编码带的使用寿命也会显著延长，一般至少使用10年以上。本系统采用了特殊编码方式的编码带，可以容许在整个编码带中存在多处不大于30mm 宽度的错码、损坏、缺失或者接缝，依然保证测量精度。

3 传感器技术在智能港口设备中的应用

传感器负责物联网信息的采集，是实现对现实世界感知的基础，也是物联网服务和应用的基础。

由于远控岸桥的起升高度及前伸距的加大，吊具相对于小车系统的悬垂量增大，对司机对箱产生了非常不利的影响，严重的影响生产效率，所以必须采用船形扫描系统提高以确保作业路径的安全、作业效率的优化。

船形扫描系统SPSS（Ship Profile Scanning System），系统通过安装在岸边集装箱起重机小车平台海侧和司机室陆侧的激光测距仪实时扫描船上的集装箱高度，获得船形轮廓信息，与岸桥控制系统进行数据交互，进而实现岸桥起升和小车方向的吊具防撞保护与智能减速功能。

船形扫描系统包括控制器、激光扫描仪2 个、电源适配器、交换机、显示器、吊具标识板。控制器安装在小车上，与激光扫描仪、显示器及小车上的PLC 通讯模块连接。激光扫描仪将实时检测的船型轮廓信息发给控制器，控制器运算处理后，向PLC 系统发送控制指令，通过控制小车的移动与吊具的升降操作，实现在小车和起升方向的吊具智能减速和防撞保护，避免吊具以及吊具吊着集装箱与船上的码放集装箱或者舱底、船舷发生碰撞事故。同时以图形方式记录船形及吊具运动轨迹，供岸桥司机参考，提高其操作效率。

两个激光扫描仪安装在小车（Trolley）前方，在前大臂（Boom）和吊具上架安装标识板。主激光扫描仪使用户外长距离激光扫描仪设备，扫描截面平行于小车行走方向，辅助激光扫描仪使用户外中距激光扫描仪，扫描截面平行于大车行走方向。激光扫描仪对其正下方进行连续扫描，可以获取集装箱的堆码轮廓和船型轮廓。扫描数据经过软件处理后，形成可靠的船型轮廓信息。由于轮船位置和轮廓不会突变，故可以利用历史信息对激光盲区进行补全，并检测轮船晃动。当吊具以双箱吊方式装卸船时，利用小车前方两个激光扫描到两排20 尺箱型，系统自动计算取相对高箱作为防碰撞控制边界进行小车和吊具控制。岸桥吊具在船舱中作业时，司机往往看不到舱底，导致放箱时着箱过快，损坏设备或者集装箱。船型扫描系统可以识别、记忆当前作业排的高度，当吊具底部接近舱底时，自动减速，保护设备和集装箱。

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