专利名称：借助gps管理露天堆场的方法和系统的制作方法
借助GPS管理露天堆场的方法和系统技术领域 本发明涉及物体的堆垛或拆垛，尤其涉及借助GPS有效管理露天堆场方法和系统。
背景技术：
对于露天堆场的货物堆放管理，现有技术一般都是采人工记录货物堆放的位置，以集装箱堆场为例:众所周知，集装箱是指具有一定强度、刚度和规格专供周转使用的大型装货容器。每个集装箱都有唯一的号码，由11位编码组成，前4位为字母，后7位为数字；集装箱的外形为长方体，常见的集装箱尺寸有:20英尺、40英尺、45英尺。国际标准按20—个尺为一个TEU单位。集装箱按国际标准制造，每种箱型尺寸的数据，例如:
20英尺集装箱，简称20GP，外形尺寸为:6.1MX 2.44MX2.59M40英尺集装箱，简称40GP，外形尺寸为12.2MX2.44MX2.59M集装箱堆场是存放集装箱的场所，为便于管理及对作业区域、环境布局要求等原因，会将堆场分为多个区，一般采用2位数字来标识，各区内集装箱又按行、列、层堆放，因此，要确定堆场内的某个集装箱其所在位置是通过:区、行、列、层来描述的。例如某集装箱所在堆场记录信息是“01130807”，即表明该集装箱位于01区13行08列07层。在集装箱堆场上的所有集装箱都需要知道其所在位置，但一个集装箱堆场往往同时堆放上万个集装箱，外观上除了尺寸大小、颜色、公司徽标不同外，不可能从外观上区分某一个具体的集装箱。因此集装箱被堆放在堆场上，必须准确记录集装箱的箱号和它所在堆场的空间场位编码，如集装箱的场位记录错误，就会带来在堆场内找箱、以及翻倒的工作，浪费大量的时间，以及人力、设备资源。传统方法是手工纸面记录各集装箱的位置再录入系统，但随着集装箱堆场的作业效率提高，要求堆场的空间利用率提高，现在较大的集装箱堆场现场作业都采用了移动终端，如手持终端电脑、车载终端电脑代替手工纸面记录，通过计算机系统和网络来记录集装箱的箱号和场位信息，但是现有技术仍是通过手工输入方式将信息录入管理系统，不仅输入速度慢，而且会输入错误，降低工作效率。现有技术全球定位系统(GPS)和RTK (Real-time kinematic,也叫动态实时差分)技术，利用两台或多台GPS接收机同步观测一组相同的卫星，可消除卫星轨道误差、接收机时钟误差、以及电离层和对流层折射误差等。采用RTK技术可以使定位精度达到厘米级精度，从而满足集装箱实际定位的需要。RTK技术已成熟应用在测量、测绘领域，其工作原理是:安装在基准站上的GPS接收机同时观测4颗卫星后便可进行三维定位，解算出基准站的准确坐标。由于存在着轨道误差、时钟误差、大气影响、多径效应以及其他误差，解算出的坐标与基准站的已知坐标是不一样的，存在误差，基准站利用数据链将所得到定位误差修正值数发送出去，由用户站接收，并且对其解算的用户站坐标进行修正。最后得到修正后的用户坐标，已消去了基准站和用户站的共同误差，例如卫星轨道误差、大气影响等，提高了定位精度，精度可以达到分米级或更高，该技术已成熟应用于测量、测绘领域。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于避免上述现有技术的不足之处而提出一种借助GPS管理露天货物堆场的方法和系统，解决现有技术存在手工录入、效率不高并容易出错等问题。本发明为解决上述技术问题而提出的技术方案是，提出一种借助GPS管理露天堆场的方法，用于管理有统一规格货物箱体的堆放场，包括如下步骤:
A.构建包括服务器、安装在堆场固定位置的GPS基准站和一组GPS设备，以及与之电连接的装卸控制操作终端的堆场管理系统；所述服务器和装卸控制操作终端通过有线或/和无线链接，所述GPS基准站和各GPS设备之间采用无线链接；所述GPS基准站实时将其标定的一组卫星的定位误差修正值发送给各GPS设备；
B.将所述堆场划分为N个堆放区，每个堆放区按行、列划分出M个矩形堆放单元，并以其所在区、行、列的方式唯一地定义每一堆放单元；用GPS设备采集每一矩形堆放单元的四个顶点的经纬度和高度值，继而确定每个堆放单元的区、行、列和层的初始值；并将各该值发送到所述服务器中存储；
C.当装卸机械将某箱体放置在所述堆场的某个堆放区时，固定在该装卸机械上的GPS设备采集其自身所在位置的经纬度值，并根据GPS基准站发送的同一组卫星的定位误差修正值对该采集值校正后，发送到与其电连接的装卸控制操作终端中；
D.所述装卸控制操作终端读取该箱体的编码及规格信息，并剔除该装卸机械上的GPS设备与所述箱体距离误差，即得到该箱体所在位置的经纬度，并与所述服务器已存储的各堆放单元的初始经、纬度值比较，确定该箱体所在的区、行、列，并在该箱体所处位置的原层数值加I为该箱体所处的层数；存储并发送该箱体的编号及其所在区、行、列和层的信息至所述服务器中；
E.当步骤C中所述箱体被移离时，位于装卸机械上的装卸控制操作终端发送该箱体编号及移离信息至所述服务器，则服务器更新所述箱体原置放位置的记录信息；
依据现场操作需要，放置箱体时执行步骤C和D ;移离箱体时，执行步骤E。所述GPS设备与装卸控制操作终端通过有线或/和无线方式联接。步骤D中“所述装卸控制操作终端读取该箱体的编码及规格信息”是手工录入该箱体编码及规格信息，或是通过与该装卸控制操作终端有线或/和无线方式链接的射频读卡器RFID，读取所述箱体上的射频IC卡，以获得该箱体的相关信息。 所述GPS基准站和各GPS设备之间采用数传电台或移动通信网络建立数据通信链路。
在步骤C中，所述装卸机械上的GPS设备还采集自身所在位置的高度值，发送到与其电连接的装卸控制操作终端中；所述装卸控制操作终端读取该箱体的编码及规格信息，再剔除该装卸机械上的GPS设备与所述箱体高度误差，即得该箱体所在位置的实际高度，从而计算出该箱体的所在层数。上述所述装卸控制操作终端包括便携式计算机。本发明为解决上述技术问题还提出的技术方案是，设计、生产一种借助GPS管理露天堆场的系统，用于管理有统一规格货物箱体堆放场，所述堆场被划分为N个堆放区，每个堆放区按行、列划分出M个矩形堆放单元，并以其所在区、行、列的方式唯一地定义每一堆放单元；包括服务器、安装在堆场固定位置的GPS基准站和一组GPS设备，以及与之电接的装卸控制操作终端；所述服务器和各GPS堆放装置通过有线或/和无线链接，所述GPS基准站和各GPS设备之间采用无线链接；所述GPS基准站时时将其标定的一组卫星的定位误差修正值发送给各GPS设备；
所述堆场的每一堆场区的矩形堆放单元的四个顶点的经、纬度和高度值已预先测量并存储在所述服务器内；当装卸机械将某箱体放置在所述堆场的某个堆放区时，固定在该装卸机械上的GPS设备采集其自身所在位置的经纬度值，并根据GPS基准站发送的同组卫星的定位误差修正值对该采集值校正后，发送到与其电连接的装卸控制操作终端中；所述装卸控制操作终端读取该箱体的编码及规格信息，并剔除该装卸机械上的GPS设备与所述箱体距离误差，即得该箱体所在位置的经纬度，并与所述服务器已存储的各堆放单元的初始经纬度值比较，确定该箱体所在的区、行、列，并在该箱体所处位置的原层数值加I为该箱体所处的层数，存储并发送该箱体的编号及其所在区、行、列和层的信息至所述服务器中；所述箱体被移离时，位于装卸机械上的装卸控制操作终端发送该箱体编号及移离信息至所述服务，则服务器更新所述箱体原置放位置的记录信息。还包括与所述装卸控制操作终端有线或/和无线方式链接的射频读卡器RFID，该射频读卡器RFID读取箱体上的射频IC所存储的箱体相关信息，并送至所述堆放终端中。所述GPS基准站和各GPS设备之间采用数传电台或移动通信网络建立数据通信链路。
所述GPS设备与装卸控制操作终端通过有线或/和无线方式链接。所述装卸控制操作终端包括便携式计算机。同现有技术相比，本发明的有益效果是:将RTK技术应用在露天堆场中对货物箱做精确定位，克服了单一 GPS设备定位精度差的问题，结合各露天堆场实际作业的需求，将成熟的RTK技术、成熟的计算机技术进行整合，可以准确、快速地记录货物放箱时的场位，简化、方便了现场操作，该方法和系统可以单独与已有的集装箱码头系统、集装箱堆场系统等露天堆场管理系统相结合，在不需要修改原系统的情况下，即可提高现在作业的效率和准确性。
图1是本发明借助GPS管理露天堆场的方法和系统之优选实施例的结构不意 图2是所述优选实施例中所述GPS基准站I与某一 GPS设备3接收定位卫星数据的工作示意 图3是所述优选实施例中GPS设备3安装在装卸机械吊机和堆高机的位置示意 图4是所述优选实施例借助GPS完成集装箱定位的工作流程示意图。
具体实施方式
下面，结合附图所示之优选实施例进一步阐述本发明。参见图1至4，本发明的优选实例是，构建包括服务器2、安装在堆场固定位置的GPS基准站I和一组GPS设备3，以及与之电连接的装卸控制操作终端5的堆场管理系统；所述服务器2和装卸控制操作终端5通过有线或/和无线链接，所述GPS基准站I和各GPS设备3之间采用无线链接；所述GPS基准站I时时将其标定的一组卫星的定位误差修正值发送给各GPS设备3。并实施如下步骤:
A.将所述堆场划分为N个堆放区，每个堆放区按行、列划分出M个矩形堆放单元，并以其所在区、行、列的方式唯一地定义每一堆放单元；用GPS设备3采集每个矩形堆放单元的四个顶点的经纬度和高度值，继而确定每个堆放单元的区、行、列和层的初始值；并将各该值发送到所述服务器2中存储；
B.当装卸机械将某箱体放置在所述堆场的某个堆放区时，固定在该装卸机械上的GPS设备3采集其自身所在位置的经纬度值，并根据GPS基准站I发送的同组卫星的定位误差修值对该采集值校正后，发送到与其电连接的装卸控制操作终端5中；
C.所述装卸控制操作终端5读取该箱体的编码及规格信息，并剔除该装卸机械上的GPS设备3与所述箱体距离误差，即得到该箱体所在位置的经纬度，并与所述服务器2已存储的各堆放单元的初始经纬度值比较，确定该箱体所在的区、行、列，并在该箱体所处位置的原层数值加I为该箱体所处的层数；存储并发送该箱体的编号及其所在区、行、列和层的信息至所述服务器2中；
D.当步骤C中所述箱体被移离时，位于装卸机械上的装卸控制操作终端5发送该箱体编号及移离信息至所述服务器2，则服务器2更新所述箱体原置放位置的记录信息；
依据现场操作需要，放置箱体时执行步骤C和D ;移离箱体时，执行步骤E。以上所述GPS设备3与装卸控制操作终端5通过有线或/和无线方式链接；所述装卸控制操作终端5包括便携式计算机。步骤C中“所述装卸控制操作终端5读取该箱体的编码及规格信息”是手工录入该箱体编码及规格信息，或是通过与该装卸控制操作终端5有线或/和无线方式链接的射频读卡器RFID，读取所述箱体上的射频IC卡，以获得该箱体的相关信息。所述GPS基准站I和各GPS设备3之间采用数传电台(即数据传送发射装置)或移动通信网络建立数据通信链路。
在步骤B中，所述装卸机械上的GPS设备3还采集其自身所在位置的高度值，发送到与其电连接的装卸控制操作终端5中；所述装卸控制操作终端5读取该箱体的编码及规格信息，并剔除该装卸机械上的GPS设备3与所述箱体高度误差，即得该箱体所在位置的实际高度，从而计算出该箱体的所在层数。参考图4，实际操作中，当堆场吊机或堆高车堆放一个集装箱时，司机先在驾驶舱内的移装卸控制操作终端5如便携式计算机输入箱号信息，或通过RFID读卡器获取集装箱上安装的IC存储的箱号，也可以通过光学识别装置获取箱号信息，再在所述便携式计算机的程序上选择“放箱”的功能按钮，由系统获取此时GPS设备3通过RTK技术解算出的经纬度值和高度值，如经纬度值在一个放箱场位的经纬度值内，系统即得出该箱场位的区、行列；系统通过场地测量时高度值，和当前采集的高度值，以及集装箱的高度，即可计算出该箱所放的层数；当然系统也可以通过该位置已放最高层的箱层数，得出新放的箱的层数，来简化系统的计算。本发明的方法和系统也可应用各种露天堆场现场管理，只要货箱有统一规格。
权利要求
1.一种借助GPS管理露天堆场的方法，用于管理有统一规格货物箱体的堆放场，包括如下步骤: A.构建包括服务器(2)、安装在堆场固定位置的GPS基准站(I)和一组GPS设备(3)，以及与之电连接的装卸控制操作终端(5)的堆场管理系统；所述服务器(2)和装卸控制操作终端(5 )通过有线或/和无线链接，所述GPS基准站(I)和各GPS设备(3 )之间采用无线链接；所述GPS基准站(I)实时将其标定的一组卫星的定位误差修正值发送给各GPS设备(3)； B.将所述堆场划分为N个堆放区，每个堆放区按行、列划分出M个矩形堆放单元，并以其所在区、行、列的方式唯一地定义每一堆放单元；用GPS设备(3)采集每一矩形堆放单元的四个顶点的经纬度和高度值，继而确定每个堆放单元的区、行、列和层的初始值；并将各该值发送到所述服务器(2)中存储； C.当装卸机械将某箱体放置在所述堆场的某个堆放区时，固定在该装卸机械上的GPS设备(3)采集其自身所在位置的经纬度值，并根据GPS基准站(I)发送的同一组卫星的定位误差修正值对该采集值校正后，发送到与其电连接的装卸控制操作终端(5)中； D.所述装卸控制操作终端(5)读取该箱体的编码及规格信息，并剔除该装卸机械上的GPS设备(3)与所述箱体距离误差，即得到该箱体所在位置的经纬度，并与所述服务器(2)已存储的各堆放单元的初始经、纬度值比较，确定该箱体所在的区、行、列，并在该箱体所处位置的原层数值加I为该箱体所处的层数；存储并发送该箱体的编号及其所在区、行、列和层的信息至所述服务器(2)中； E.当步骤C中所述箱体被移离时，位于装卸机械上的装卸控制操作终端(5)发送该箱体编号及移离信息至所述服务器(2)，则服务器(2)更新所述箱体原置放位置的记录信息； 依据现场操作需要，放置箱体时执行步骤C和D ;移离箱体时，执行步骤E。
2.按照权利要求1所述的借助GPS管理露天堆场的方法，其特征在于: 所述GPS设备(3)与装卸控制操作终端(5)通过有线或/和无线方式联接。
3.按照权利要求1所述的借助GPS管理露天堆场的方法，其特征在于: 步骤D中“所述装卸控制操作终端(5)读取该箱体的编码及规格信息”是手工录入该箱体编码及规格信息，或是通过与该装卸控制操作终端(5)有线或/和无线方式链接的射频读卡器RFID，读取所述箱体上的射频IC卡，以获得该箱体的相关信息。
4.按照权利要求1所述的借助GPS管理露天堆场的方法，其特征在于: 所述GPS基准站(I)和各GPS设备(3)之间采用数传电台或移动通信网络建立数据通信链路。
5.按照权利要求1所述的借助GPS管理露天堆场的方法，其特征在于: 在步骤C中，所述装卸机械上的GPS设备(3)还采集自身所在位置的高度值，发送到与其电连接的装卸控制操作终端(5)中；所述装卸控制操作终端(5)读取该箱体的编码及规格信息，再剔除该装卸机械上的GPS设备(3)与所述箱体高度误差，即得该箱体所在位置的实际高度，从而计算出该箱体的所在层数。
6.按照权利要求1、2、3或5所述的借助GPS管理露天堆场的方法，其特征在于: 所述装卸控制操作终端(5)包括便携式计算机。
7.一种借助GPS管理露天堆场的系统，用于管理有统一规格货物箱体堆放场，所述堆场被划分为N个堆放区，每个堆放区按行、列划分出M个矩形堆放单元，并以其所在区、行、列的方式唯一地定义每一堆放单元；其特征在于: 包括服务器(2 )、安装在堆场固定位置的GPS基准站(I)和一组GPS设备(3 )，以及与之电接的装卸控制操作终端(5);所述服务器(2)和各GPS堆放装置(3)通过有线或/和无线链接，所述GPS基准站(I)和各GPS设备(3)之间采用无线链接；所述GPS基准站(I)时时将其标定的一组卫星的定位误差修正值发送给各GPS设备(3)； 所述堆场的每一堆场区的矩形堆放单元的四个顶点的经、纬度和高度值已预先测量并存储在所述服务器(2)内；当装卸机械将某箱体放置在所述堆场的某个堆放区时，固定在该装卸机械上的GPS设备(3)采集其自身所在位置的经纬度值，并根据GPS基准站(I)发送的同组卫星的定位误差修正值对该采集值校正后，发送到与其电连接的装卸控制操作终端(5)中；所述装卸控制操作终端(5)读取该箱体的编码及规格信息，并剔除该装卸机械上的GPS设备(3)与所述箱体距离误差，即得该箱体所在位置的经纬度，并与所述服务器(2)已存储的各堆放单元的初始经纬度值比较，确定该箱体所在的区、行、列，并在该箱体所处位置的原层数值加I为该箱体所处的层数，存储并发送该箱体的编号及其所在区、行、列和层的信息至所述服务器(2)中； 所述箱体被移离时，位于装卸机械上的装卸控制操作终端(5)发送该箱体编号及移离信息至所述服务(2)，则服务器(2)更新所述箱体原置放位置的记录信息。
8.按照权利要 求7中所述的借助GPS管理露天堆场系统，其特征在于: 还包括与所述装卸控制操作终端(5)有线或/和无线方式链接的射频读卡器RFID(4)，该射频读卡器RFID (4)读取箱体上的射频IC所存储的箱体相关信息，并送至所述堆放终端(5 )中。
9.按照权利要求7所述的借助GPS管理露天堆场系统，其特征在于: 所述GPS基准站(I)和各GPS设备(3)之间采用数传电台或移动通信网络建立数据通信链路。
10.按照权利要求7所述的借助GPS管理露天堆场系统，其特征在于: 所述GPS设备(3)与装卸控制操作终端(5)通过有线或/和无线方式链接。
11.按照权利要求7、8或10所述的借助GPS管理露天堆场系统，其特征在于: 所述装卸控制操作终端(5)包括便携式计算机。
全文摘要
一种借助GPS管理露天堆场的系统，包括服务器(2)、安装在堆场固定位置的GPS基准站(1)和一组GPS设备(3)，以及与之电接的装卸控制操作终端(5)；当装卸机械将某物体放置在所述堆场的某个堆放区时，固定在该装卸机械上的GPS设备(3)采集其自身所在位置的经纬度值，并根据GPS基准站(1)发送的同组卫星的定位误差修正值对该采集值校正后，发送到与其电连接的装卸控制操作终端(5)中；所述装卸控制操作终端(5)确定该物体所在的区、行、列和层数，并发送至所述服务器(2)中。本发明的有益效果是将RTK技术应用在露天堆场中对物体做精确定位，克服了单一GPS设备定位精度差的问题，可以准确、快速地记录物体放置时的场位，简化、方便了现场操作，可提高现在作业的效率和准确性。
文档编号G06K7/00GK103208052SQ20121000879
公开日2013年7月17日 申请日期2012年1月12日 优先权日2012年1月12日
发明者王劲 申请人:王劲