本发明涉及一种信息技术领域，尤其是涉及集装箱码头管理系统。
背景技术：
集装箱码头是指包括港池、锚地、进港航道、泊位等水域以及货运站、堆场、码头前沿、办公生活区域等陆域范围的能够容纳完整的集装箱装卸操作过程的具有明确界限的场所。在集装箱码头中集卡是运输装卸的核心，对于繁忙的集装箱码头而言，每天都有几百辆集卡24小时不间断作业，对这些集卡的统筹安排是提高整体装卸效率的重要措施。
随着导航技术的进步，绝大多数集卡都安装有导航设备，通过导航技术极大的增加了码头装卸效率和集卡使用效率，但是在集装箱码头的实际应用中，码头的作业指挥，装船配载、以及集装箱的位置处理还处在人工控制、逐一指定，现有的导航服务相对于集装箱码头这种应用环境并不友好，具有十分大的局限性。集装箱码头是一个区域狭小，内部设备众多的区域，主流的导航设备以目的地为导向，既以地点为目标，以时间、距离、速度等为参数的综合应用系统。而在码头的应用场景中主要为任务主导，集卡车的行径路线需要综合考虑集卡在码头不同位置需要作出的不同动作，单独的导航服务无法满足码头场景中集卡需要的更全面的服务。
交通工具：人造的用于人类代步或运输的装置。
集卡：在运输中，是集装箱卡车的简称。
正面吊：集装箱正面起重机。
技术实现要素：
本发明针对现有技术中的不足，提供了一种应用于集装箱码头环境的指令及服务系统，本系统采用以指令为驱动的任务和导航模式，做到了码头全自动化运行，极大的提高了码头内运输工具，尤其是集卡的运行效率以及码头整体的运行效率。同时本发明的指令采用语音传达的方式，使得驾驶员无需关注终端，又极大的提高了在狭小密集的环境下驾驶员的安全水平。
为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：应用于集装箱码头环境的指令及服务系统，包括控制系统和与控制系统通讯的终端，所述的终端装载在交通工具上，所述的控制系统给予所述的终端导航定位服务，所述的控制系统根据集装箱码头不同的功能区域划分不同的任务区域，以及对集装箱码头内部交通路线进行编组规划；所述的终端与所述的控制系统通信后，所述的控制系统根据交通工具所处的任务区域通过所述的终端向交通工具发送任务指令以及计划路线，或，所述的控制系统根据交通工具的定位通过所述的终端向交通工具发送计划路线要求交通工具去指定任务区域接收任务指令。
上述技术方案中，优选的，所述的任务指令包括仅在单一任务区域内执行的短指令和跨不同任务区域的长指令，所述的长指令是若干所述短指令的集合。
上述技术方案中，优选的，所述的任务指令和所述的计划路线都由若干个动作组成，当所述交通工具执行所述任务指令或所述的计划路线时，在执行过程中所述的控制系统会通过所述终端向交通工具传达每一个动作。
上述技术方案中，优选的，所述的控制系统可向所述终端一次性发送多个任务指令，当所述终端一次性接收到多个任务指令时，相应交通工具按照所述控制系统给予的优先权顺序执行，如果优先权相同则按照接收到的时间前后顺序执行。
上述技术方案中，优选的，所述的终端在使用时需要进行身份验证，所述的终端在通过所述控制系统的身份验证后，定时的相互通信，使得所述控制系统掌握交通工具的实时位置。
上述技术方案中，优选的，还包括监控系统，所述的任务区域内包括若干个动作执行点，所述的监控系统监控所有任务区域内的所有动作执行点，所述的控制系统根据所述监控系统的反馈判定交通工具是否完成当前任务指令或动作，并以此为依据向此交通工具上所述终端发送新任务指令或动作。
上述技术方案中，优选的，所述控制系统下达的任务指令和动作可以为文本、图片、语音或其他形式传送至所述终端。
上述技术方案中，优选的，当交通工具在所述动作执行点超出规定时间无动作时，所述监控系统向所述控制系统反馈，所述的控制系统向相应所属终端重复所述的任务指令或动作，如果还无工作时，所述的控制系统告警。
上述技术方案中，优选的，所有所述终端接收到信息都转码成语音信息播报给交通工具操作员。
上述技术方案中，优选的，所述的终端在所述的交通工具上是可替换的，所述的一个交通工具配备一个所述的终端，所述的终端同时获取相应交通工具的状况信息，并定时将此状况信息反馈给所述的控制系统，所述的控制系统将此状况信息作为下达任务指令或动作的参考。
上述技术方案中，优选的，所述的控制系统可以随时中止、终止、变更、增加交通工具的任务指令。
上述技术方案中，优选的，所述的控制系统自动向所有在集装箱码头范围内建立通信的所述终端发送任务指令，所述的控制系统也可人工操作向所述终端发送任务指令。
上述技术方案中，优选的，所述的监控系统监控并识别在集装箱码头范围内的所有交通工具，所述的控制系统根据所有已经在执行的任务指令、所有将要执行的任务指令、所述的监控系统和所述终端反馈的在集装箱码头范围内所有交通工具的位置信息对载有响应的所述终端的交通工具进行实时计划路线规划。
上述技术方案中，优选的，当所述的监控系统的发现有交通工具没有相应所述终端的反馈时，判断此交通工具上相应所述终端是否损坏或者为外部交通工具，如果判断此交通工具上相应所述终端损坏，则所述控制系统告警，如果此交通工具为外部交通工具则判断其是否合法。
上述技术方案中，优选的，交通工具无法工作时，可通过所述终端反馈到所述的控制系统，所述的终端无法工作时，交通工具前往特定区域进行终端更换。
上述技术方案中，优选的，交通工具包括有人驾驶设备和无人驾驶设备。
上述技术方案中，优选的，所述的交通工具包括集卡，所述的集卡分为外集卡和内集卡，当集卡为内集卡时，控制系统对此终端的任务指令只在集装箱码头范围内；当集卡为外集卡时，控制系统对此终端的任务指令可延伸至集装箱码头范围外，但超出集装箱码头范围外则控制系统不与终端通信。
上述技术方案中，优选的，处于同一任务区域内响应的所述终端之间可相互通信，具有同一类型任务指令的所述终端之间可相互通信，具有关联性任务指令的所述终端之间可相互通信，所述控制系统可指定若干个所述终端之间相互通信。
上述技术方案中，优选的，所述的控制系统部署在云端。
上述技术方案中，优选的，所述的终端在所述的交通工具内通过无线的方式充电。
上述技术方案中，优选的，所述的终端为移动通讯设备，所述的移动通讯设备屏蔽其他应用程序。
本发明公开了一种通过指令模式对集装箱码头内部交通工具进行导航的系统。本系统以指令为中心，交通工具的所有动作都以完成相应指令为目标。本发明中控制系统具有两个核心功能，一个是向载有终端的交通工具发送任务指令，另一个是给载有终端的交通工具规划路径。
整个系统的工作逻辑为：控制系统根据集装箱码头不同的功能区域划分不同的任务区域，以及对集装箱码头内部交通路线进行编组规划。终端与控制系统通信后，控制系统根据交通工具所处的任务区域通过终端向交通工具发送任务指令以及计划路线。
发送任务指令的原则为：控制系统通过分析已经执行过的任务指令，现有运行中交通工具的状态，码头现有运行中设备的状态，监控系统对任务指令执行状况的反馈及码头全面监控的反馈，从其他系统中获取的码头信息这五点向终端发送任务指令。
规划计划路线的原则为：控制系统通过分析监控系统和终端反馈的在集装箱码头范围内所有交通工具的位置信息，终端反馈的相应交通工具的状况信息，控制系统下达的所有已经在执行的任务指令、所有将要执行的任务指令这三点向终端发送计划路线。
控制系统通过向终端发送任务指令和计划路线相当于通过终端直接控制交通工具，在控制系统掌握所有交通工具后可以根据码头现有信息和交通工具状态信息合理的、具有效率的给不同终端下达不同的任务指令，实现了码头全自动化的效果。
控制系统向终端发送的所有任务指令和动作都由终端转化为语音的方式告知交通工具驾驶员，这种方式使得驾驶员的关注点脱离了终端，能让驾驶员更加专心的驾驶以及完成任务指令和动作，又提高了驾驶员的安全水平。
本发明采用以指令为驱动的任务和导航模式，做到了码头全自动化运行，极大的提高了码头内运输工具，尤其是集卡的运行效率以及码头整体的运行效率。同时本发明的指令采用语音传达的方式，使得驾驶员无需关注终端，又极大的提高了在狭小密集的环境下驾驶员的安全水平。
具体实施方式
下述实施例中的码头，特指集装箱码头。
实施例1：一种应用于集装箱码头环境的指令及服务系统，包括控制系统和与控制系统通讯的终端，终端装载在交通工具上，控制系统给予终端导航定位服务。在本发明中控制系统可作为独立的系统进行服务也可以集成到其他操作系统中。当控制系统作为单独的系统时，可本地化部署也可云端部署。控制系统需要与集装箱码头上其他系统进行数据交互，如码头操作系统、设备控制管理系统、监控系统、信息交互系统等，这些系统都是集装箱码头现行常用系统。通常控制系统包括信息交互模块、逻辑运算模块、存储模块、网络通信模块、导航定位模块等。终端为移动通讯设备，通常终端包括导航定位系统、语音通过系统、网络系统等。常用的终端可为智能手机，当终端为智能手机时，可屏蔽其他应用程序，使得操作人员专心工作，终端也可以为专有定制设备。交通工具包括集装箱码头中常用的运输工具，在本发明中其主要指集卡，还包括巡逻车、正面吊、检修车等。由于在集装箱码头中集卡车使用强度高，且避震性能不佳，优选的终端在集卡车采用无线充电方式，避免因为充电接口的损坏造成的终端报废。
终端在交通工具上是可替换的，一个交通工具配备一个终端。由于集装箱码头是一个相对封闭的工作环境，其内部各种车辆、设备和器械的数量在绝大多数情况下是稳定的，码头内部会对这些车辆、设备和器械进行编号，当使用终端时需要先进行身份验证，在验证过程中需要输入交通工具编号，由于现有绝大多数集装箱码头都做到了监控全覆盖，且码头内部都会在交通工具顶部标识其编号，因此身份认证主要为终端输入信息和监控系统反馈信息的比对，当身份验证通过后终端与控制系统定时相互通信，使得控制系统掌握交通工具的实时位置。终端与控制系统身份验证后，还可以通过终端上传交通工具状态信息，交通工具状态信息可以手动上传，也可以自动上传。当终端为智能手机时，其本身就可获得交通工具速度、加速度等信息，更近进一步的，还可以在交通工具上加装各种传感器、如胎压监测传感器、气压监测传感器、刹车磨损传感器等，这些安装在内部的传感器可以通过终端将交通工具状态信息上传至控制系统。
本系统的工作原理为：控制系统根据集装箱码头不同的功能区域划分不同的任务区域，以及对集装箱码头内部交通路线进行编组规划。终端与控制系统通信后，控制系统根据交通工具所处的任务区域通过终端向交通工具发送任务指令以及计划路线。或控制系统根据交通工具的定位通过终端向交通工具发送计划路线要求交通工具去指定任务区域接收任务指令。任务指令包括仅在单一任务区域内执行的短指令和跨不同任务区域的长指令，长指令是若干短指令的集合。控制系统可向终端一次性发送多个任务指令，当终端一次性接收到多个任务指令时，相应交通工具按照所述控制系统给予的优先权顺序执行，如果优先权相同则按照接收到的时间前后顺序执行。任务指令和计划路线都由若干个动作组成，当交通工具执行任务指令或计划路线时，在执行过程中控制系统会通过终端向交通工具传达每一个动作。
在本系统中集装箱码头的功能区域包括前堆场、后堆场、过关区、装卸区、吊装区、检验区、维修区等。任务区域根据功能区域划分或者进一步分割功能区域，比如前堆场可分为前堆场1区、前堆场2区等，或者前堆场可分为转运区、装箱区、拆箱区、收发区、交接区等。具体的任务区域划分可由人工根据码头实际情况制定或者有控制系统自动划分。本系统的核心点就位以指令模式进行工作指引。在码头内部的交通工具全部工作由任务指令下达。任务指令包括短指令和长指令，一般而言，短指令是仅在某个任务区域内完成的指令，长指令则是跨任务区域完成的指令，因此长指令可以由若干个短指令组成。由于集装箱码头是一个相对狭小但交通工具密度非常大的环境，因此在本系统中把任务指令又分解成具体的工作。
举例为：短指令xx装卸区进行装箱，此时接到指令的集卡正在xx装卸区，其在执行指令时接收如下动作：
行驶50米进入第二车道，
进入第二车道后限速5公里每小时，
车头对准停车线，
等待装箱，
装箱完成，使出第二车道前往xxx贝区。
举例为：长指令yy装卸区进行卸箱，此时接到指令的集卡正在yy装卸区相邻的任务区域zz区，则长指令包括两个短指令，既短指令穿越zz区，短指令yy装卸区进行卸箱，其在执行指令时接收如下动作：
行驶25米后左转，
左拐后行驶50米，
前方路口左转进入第五车道后限速5公里每小时，
车头对准停车线，
等待卸箱，
卸箱完成，使出第五车道前往yyy贝区。
在实际应用时，还可以采用标识加数字的模式显示动作，如动作可显示为：
卸csmu1474370,
20gp锁，
qc08->2h310503,
t5，等简化内容。
通过这种指令模式，控制系统相当于通过终端直接控制交通工具，掌握码头内部全部具有行动能力的工具。控制系统统筹掌握所有交通工具后既可以根据码头现有信息和交通工具状态信息合理的、具有效率的给不同终端下达不同的任务指令，实现了码头全自动化的效果。码头现有信息不仅包括本发明中控制系统所掌握的信息，还包括控制系统与码头内其他系统交互获得的信息。
另外当码头规模适宜时，可以取消任务区域，既整个码头范围内都为任务区域，也不用区分长指令和短指令，控制系统只下达任务指令及相应的动作。
为了本系统获得最好的效果，控制系统还需要和监控系统配合，在任务区域内包括若干个动作执行点，所述的监控系统监控所有任务区域内的所有动作执行点，所述的控制系统根据所述监控系统的反馈判定交通工具是否完成当前任务指令或动作，并以此为依据向此交通工具上所述终端发送新任务指令或动作。其中码头内部任意地点都可以当动作执行点，动作执行点可以提前设置或者动态生成。提前设置时，动作执行点主要为大多数集卡进行装卸动作，以及交通工具行径过程中主要交汇点，在使用时可以随时添加。当自动生成时，动作执行点根据任务指令生成，任务指令结束后，相应的动作执行点取消。监控系统主要起到反馈的作用，监督终端所在交通工具指令完成情况，既监督交通工具在动作执行点是否按时按规定完成动作。由于终端具有定位功能，而现有的监控系统基本具有视频识别功能，则可以在相应的动作执行点监督相应交通工具的状态。当交通工具在动作执行点超出规定时间无动作时，监控系统向所述控制系统反馈，控制系统向相应所属终端重复任务指令或动作，如果还无工作时，控制系统告警同时派出巡逻车。
监控系统可以自动工作，也可以人工筛选，或者自动工作人工监督。同理，监控系统也可以自动工作，也可以人工筛选，也可以自动工作人工监督的。因此，所述的控制系统可以随时中止、终止、变更、增加交通工具的任务指令，这种变化可由系统自动或者人工作出。
监控系统不仅需要对具有终端设备的交通工具进行监控，还需要对码头内部方方面面进行监控，这些监控信息也实时反馈给控制系统，作为控制系统作出任务指令的参考。控制系统与码头内其他系统交互时获取码头内其他设备的信息，如龙门吊、承载设备等，这些设备信息也作为控制系统作出任务指令时的参考。既控制系统做出任务指令的参考变量为：一、已经执行过的任务指令，二、现有运行中交通工具的状态；三、码头现有运行中设备的状态；四、监控系统对任务指令执行状况的反馈及码头全面监控的反馈；五、从其他系统中获取的码头信息。通过统筹这五个变量对所有对载有响应的终端的交通工具进行任务指令下达。
控制系统具有对交通工具进行计划路线的功能，因此控制系统需要对集装箱码头内部交通路线进行编组规划。而码头内部的交通道路都是唯一确定的，在终端与控制系统通信时，码头内部的唯一变量为没有安装终端的交通工具。为此监控系统监控并识别在集装箱码头范围内的所有交通工具，当监控系统的发现有交通工具没有相应终端的反馈时，判断此交通工具上相应终端是否损坏或者为外部交通工具，如果判断此交通工具上相应所述终端损坏，则控制系统告警，可以让巡逻车或者维修车出动，带走相应交通工具或者维修替换相应终端。如果此交通工具为外部交通工具则判断其是否合法，如果合法则把此交通工具作为移动变量统筹规划，如果不合法则要求巡逻车将其驱逐。同时终端反馈的相应交通工具的状况信息也是控制系统对相应交通工具作为下达任务指令或动作时的参考。在控制系统进行计划路线时，主要参考三个变量：一、监控系统和终端反馈的在集装箱码头范围内所有交通工具的位置信息；二、终端反馈的相应交通工具的状况信息；三控制系统下达的所有已经在执行的任务指令、所有将要执行的任务指令。通过统筹这三个变量对所有对载有响应的终端的交通工具进行实时计划路线规划。
相应的交通工具无法工作时，可通过所述终端反馈到所述的控制系统，所述的终端无法工作时，交通工具前往特定区域进行终端更换。更进一步的交通工具包括有人驾驶设备和无人驾驶设备，当全部为无人驾驶设备时，终端直接控制交通工具本系统也能正常使用。
本系统具有对讲模式，其主要原理为处于同一任务区域内响应的终端之间可相互通信，具有同一类型任务指令的终端之间可相互通信，具有关联性任务指令的终端之间可相互通信，所述控制系统可指定若干个所述终端之间相互通信。由于任务指令之间具有相互性、连贯性，任务区域内任务指令具有相通性，以及特殊任务指令需要沟通，因此小范围内对讲有助有沟通，提高整体任务效率。这种对讲机制可以自动生成，既控制系统自动将相匹配的终端连接在一起，或者手动指定，既人工将部分终端连接在一起。同时扩充的，控制系统还具有对所有终端进行广播的功能，以及控制系统与终端点对点对讲功能。
控制系统下达的任务指令和动作可以为文本、图片、语音或其他形式传送至所述终端。所有终端接收到信息都转码成语音信息播报给交通工具操作员。由于码头属于交通工具密集型环境，而控制系统需要将动作发送至终端，如果采用屏幕显示，驾驶员需要频繁的注视终端，这样会造成安全隐患，因此在本系统中优选的将所有任务指令和动作都由语音的方式传达至终端，驾驶员也可以用语音的方式向控制系统反馈各种信息。通过语音的方式就能让驾驶员提高安全注意力，极大的提高了整体安全系数。
集卡分为外集卡和内集卡，当集卡为内集卡时，控制系统对此终端的任务指令只在集装箱码头范围内；当集卡为外集卡时，控制系统对此终端的任务指令可延伸至集装箱码头范围外，但超出集装箱码头范围外则控制系统不与终端通信。对于内集卡，由于其全程在码头范围内工作，因此无需特殊化，而对于外集卡，通常来说当外集卡离开码头区域时，控制系统就会和外集卡终端停止通讯。当外集卡由内向外时，控制系统直接与此终端断开连接，当外集卡由外向内时，此外集卡终端通过身份验证后才可驶入码头。
在本实施例中控制系统与终端采用4g、5g或wifi通信。