1、概述
1．1、LD-CYMS集装箱堆场管理信息系统的优点
（1）、龙门吊司机可根据格雷母线定位装置采集数据获得堆取任务、设备当前状态，判断最佳堆取流程；
（2）、龙门吊司机可根据格雷母线定位装置直观看到目标堆取位置、龙门吊（大车/小车）运行位置，以准确完成堆取任务；
（3）、调度室（中控室）根据格雷母线定位装置动态时时的显示所有集装箱堆场当前设备位置，以便于调度安排和设备监控；
（4）、根据格雷母线定位装置可完成龙门吊与调度室（中控室）双向控制及通信，在未来可完成龙门吊自动走行控制。
1．2、LD-CYMS的集装箱堆放流程
(1) 、集卡入关时，关口自动或人工采集集装箱箱号及集卡信息，通过局域网传送给调度室堆场管理信息系统；
(2) 、格雷母线定位装置在线检测到堆场所有龙门吊工作状态及时时准确位置，通过局域网传送给调度室堆场管理信息系统；
(3) 、堆场管理信息系统结合目前堆场存取状态及计划安排，将调度安排计划通过局域网传送给关口，关口将该集卡及集装箱调度安排以卡片形式传递给集卡司机；
(4) 、调度室将入关口的集卡调度信息通过AP传送给龙门吊无线终端接收器；车载无线终端接收器读取的调度信息转换为图形形式，龙门吊司机不但可以直观时时的知道目前设备所处堆场位置，而且可以同时将多个调度信息存储显示出来，司机自行判断最佳堆取流程。选定当前执行任务，触摸屏动态显示集装箱目标堆取位置和直观时时的显示当前设备大车、小车走行过程，司机可依据以上数据，优化堆取流程，准确无误的完成调度任务，并将信息反传给调度室。
(5) 、调度室堆场管理信息系统终端在线跟踪、记录集装箱堆场的堆箱状态，直观地显示集装箱堆场的集装箱堆存位置、集装箱堆存层数及集装箱的箱号等属性，可以提供集装箱堆场堆存能力、空间位置、区域分配等辅助信息。
(6) 、调度室堆场管理信息系统终端通过局域网将本堆场信息上传。
1．3、LD-CYMS集装箱堆场管理信息系统适用工艺：
<1> 铁路集装箱货场管理；
<2> 港口集装箱货场管理；
2、LD-CYMS的组成:
LD-CYMS主要包括信息源采集，信息确报，应用软件三部分。
2．1信息源采集
信息源主要包括龙门吊精确位置坐标和集装箱箱号。
2．1．1龙门吊精确位置坐标
龙门吊位置检测系统实时检测龙门吊三维位置。
〈1〉龙门吊当前走行位置(X轴) : 采用格雷母线位置检测，天线箱安装在龙门吊侧面，格雷母线安装在轨道护栏上。检测精度±5毫米。
〈2〉龙门吊当前横行位置(Y轴) : 采用格雷母线位置检测，天线箱安装在小车侧面，格雷母线安装在行车大梁上。检测精度±5毫米。
〈3〉龙门吊当前吊钩位置(Z轴) : 采用多圈绝对型旋转编码器AVM58-1212。检测精度：≤±3%（F.S）。
2．1．2集装箱箱号采集
装箱箱号信息自动采集系统用于自动识别和采集集装箱箱号，相关信息上传至集装箱堆场信息管理系统。
2．2信息确报
集装箱堆场信息管理系统信息确报系统由调度服务器、管理终端、格雷母线定位装置、无线数据通信平台、格雷母线通信装置或光纤通信装置、车载终端组成。确报系统使集装箱堆场信息自动生成确报，通过计算机网络传递。
2．3集装箱堆场信息管理系统应用软件
通过这个系统，可以知道多少龙门吊在工作，只要指定一个工作区给某个龙门吊，电脑就会自动将指令分配给那座龙门吊。它还可以告诉我们龙门吊停在哪个堆场，你选择指令，它就会自动过来。从这个系统里，我们可以知道每个吊车还有多少工作没有做，而完成的工作，电脑都会自动记录下来。这套系统大大提升了码头集装卸的管理效率，过去一个人只能处理一座岸吊，现在一个人就可以处理2-3座岸吊。
3、LD-CYMS的关键技术
3．1、格雷母线通信定位技术
格雷母线位置检测将电磁感应原理应用于位置检测和数据通信领域。格雷母线以相互靠近的扁平状的电缆和天线箱之间的电磁耦合来进行通信，并在通信的同时检测到天线箱在格雷母线长度方向上的位置。
3．1、1、格雷母线位置检测构成
格雷母线位置检测包括地址编码发射器，地址编码接收器，格雷母线，天线箱四个部分。
利用最简单的单匝线圈的感应原理,当天线箱线圈中通入交变电流时，在天线箱附近会产生交变磁场，每对格雷母线芯线会产生感应电动势。地址检测单元对接收到的交叉线的信号相位与平行线的信号相位进行比较。相位相同，地址为“0”；相位相反，地址为“1”，由此确定移动站在格雷母线长度方向上的位置。位置检测精度达5mm。
3．1、2、格雷母线通信定位装置数据通信技术
格雷母线数据通信单元包括发信机、天线箱、收信机、感应环线等部分。
在格雷母线中增加两对感应环线用于数据通信，通过电磁耦合在发信机和收信机之间传送信息，信息使用频率键控(FSK)方式调制，使用相干解调，标准通信速率9600bps，通信误码率：10-7。
3．1、3、格雷母线通信定位装置的数据接口
3．1、4、格雷母线位置检测的特点：
①、非接触工作方式：非接触工作方式，不怕抖动，无滑脱和磨损等故障，使用寿命长；
②、绝对位置检测：能够连续地、高精度地检测绝对地址，位置检测精度达5毫米，无滑差、抖动误差、可以实现移动机车自动行走和全自动操作；
③、通信适用范围广：通过电磁耦合来进行通信,不受环境条件限制，接收灵敏度高。例如在隧道内空间电磁波便很难传送 ，格雷母线能实现通信；
④、不受无管会管制；数据通信的载频为低频，所产生的电磁场只限于几米范围，辐射比工厂使用高频无线电通信系统容许的级别低，不需要向无管会申请即可使用；
⑤、兼容性好：位置检测和数据通信可以合用一根格雷母线电缆，施工方便、安装维护简单，占空间小，不影响现场外观，不改变现场设备；
⑥、抗干扰能力强：使用交叉扭绞结构及相位检测技术，天线箱与格雷母线两者间隙从30毫米到300毫米均可正常工作，不受环境噪音和接收信号电平波动的影响，能够在诸如铁矿石场等恶劣环境条件中长期可靠的工作。
⑦、适用于恶劣的工业环境：安装在室外的格雷母线电缆、天线箱、始端箱、终端箱和段间箱采用非金属材料制作而且采用密封工艺，耐酸、碱腐蚀，防护等级IP54，使用寿命长,可长期在日光和雨淋环境下使用。
3．2、集装箱箱号采集技术
集装箱箱号信息采集系统用于自动或人工识别和采集集装箱箱号，相关信息上传至集装箱堆场信息管理系统。
3．2．1、集装箱标签
标签密封后安装在集装箱的顶部和侧边。集装箱的标签采用无源标签，它是靠安装在吊具上或入口处的微波天线发射的载波信号能量供电，在微处理器的控制下，将其内存信息进行编码调制，然后同频反射给微波天线接收。
集装箱标签在集装箱顶部和集装箱侧面各安装一块，顶部标签用于堆场吊车抓取时读取，侧面标签用于车辆运输时读取。
3．2．2、微波天线
微波天线是集装箱箱号自动识别系统的发射和接收装置。
3．2．3、阅读器(箱号识别仪)
自动识别集装箱箱号，标签信息通过通信模块传输给其它系统，实现集装箱信息与其它系统的信息共享，并提供多种对外信息接口。
3．2．4、集装箱箱号采集点的设计
在集装箱进口和出口各安装一套箱号识别仪，箱号识别仪的微波天线放在公路进口和出口旁边，采集集装箱箱号，箱号信息上传至集装箱信息管理系统。
也可将有关数据输入手读器上传。
3．2．5、站内作业。
在龙门吊或正面吊上安装一套箱号识别仪。龙门吊或正面吊作业时采集集装箱箱号，通过格雷母线通信定位装置可以即时得到龙门吊的位置信息，站内作业时将集装箱箱号信息和存放的位置信息同时上传至集装箱信息管理系统。
3．3、信息确报技术
集装箱堆场信息管理系统信息确报系统由调度服务器、管理终端、格雷母线定位装置、无线数据通信平台、格雷母线通信装置或光纤通信装置、车载终端组成。
3．3．1、集装箱堆场车地间的信息传递：
方案一，集装箱管理信息系统(L2)与龙门吊之间采用无线通讯
通信管理控制计算机提供RJ45 10/100BASE-T自适应局域网接口，接入集装箱管理信息系统(L2)过程控制网；
无线基站提供RJ45 10/100BASE-T自适应局域网接口，接入集装箱管理信息系统(L2)过程控制网；车载终端通过2.4GHz无线电经无线基站接入集装箱管理信息系统(L2)过程控制网。
方案二，集装箱管理信息系统(L2)与龙门吊之间采用格雷母线数据通信
格雷母线电缆中增加两对感应环线用于数据感应通信，地面站感应通信单元直接与上位机相连，车上感应通信单元与行车上PLC相连,通过感应通信方式实现行车与地面上位机的双向通信。使用频率键控(FSK)方式调制，使用相干解调，标准通信速率4800bps或9600bps，通信误码率＜10-7。位置检测和数据通信可以合用一根格雷母线电缆，施工方便、安装维护简单，占空间小，不影响现场外观，不改变现场设备。
3．3．2、集卡车地间的信息传递：通过无线通信平台实现。
3．3．3、生产管理系统(L3)与集装箱管理信息系统(L2)之间的通讯
在生产管理系统(L3)与集装箱管理信息系统(L2)之间通过创建一条链路，L2定时向本身数据库特定表中发送数据，L3通过创建一个作业，根据需要定时取出所需实绩数据。
3．3．4、调度作业指令下发：调度服务器能够将集装箱管理信息系统传递的调度作业指令，自动发送给车载终端，并在字符显示终端上显示。
3．3．5、货柜车状态信息回送：司机能够通过车载终端的简单功能键将车辆的当前状态发送回调度中心。回送的状态信息包括故障、暂停、卸空、上班、下班等，调度人员可以随时掌握货柜车的作业状态，提高货柜车的调度效率。
3．4、车载终端/HMI系统
车载终端安装在司机坐位左前方的便于监视和操作的位置，显示屏与水平面成一定度（角便于监视）。人机界面如下：
命令监视/测试功能：
全命令列表：在列表框中显示所有的吊运任务及任务内容，在列表框中显示任务的当前状态；
行车当前任务显示：将行车当前所操作的吊运任务在不同区域用不同颜色加以显示区别；
任务查询：输入行车号查询相应的行车吊运任务；
吊运命令管理：可新增、修改、删除吊运命令；
3．5、LD-CYMS集装箱堆场信息管理系统应用软件
3.5．1、系统管理
该模块只供系统管理员使用，用来设置员工使用系统权限、查看日志、备份数据库、扩展接口设置、以及一些基本信息。
3.5．2、调度管理
调度管理是由码头调度部门将待作业的任务进行分配、跟踪，通过接收单证部门核实后的业务数据，制定作业计划，统一安排作业人员，分配泊位和作业设备，当货物到达时作业部门能按照作业计划，迅速的将作业任务完成。调度部门同时还需要跟踪各个任务的执行情况，对滞后的作业任务重新编制作业任务，以便码头作业能够顺畅，作业过程不出现差错。
作业调度对于场站是一项难于掌控的工作。首先，机械设备的种类和数量多，现场复杂；其次，场站的空箱管理和货运站的装箱和拆箱交织在一起，流程复杂；再次，一个完整的作业流程经常要和多个系统外部的角色（如港口、船公司、货主、其它场站、车队等）打交道，导致作业变数增加，为此我们采取以下手段来解决问题。
3.5．3、堆场管理
堆场管理是由箱管部门对堆场的集装箱进行编制堆存计划、安排客户进场提箱、放箱和一些特殊的操作，如集装箱移位、修箱等操作。根据单证部门处理后的客户提箱、客户放箱信息，箱管部门安排作业人员和作业设备，在客户车辆到达后，进行装车和卸车。同时，接收调度部门的一些特殊处理指令，比如集装箱移位、修箱等特殊操作。作业完毕后，将作业信息通过手持终端或者无线网络实时返回控制中心。对于不同属性的集装箱（箱公司、尺寸、箱型等）如何分类堆存、取用和移动的规划，我们采取以下方式来进行。
3.5．31、堆场箱位划分
对整个堆场建一个详细的箱位规划图，标出街、贝、行、层每个位置并对这些箱位进行功能性划分（空箱堆存区，拆装箱区，制冷区，残箱区，修箱区，重箱堆存区，暂存区），使用“格雷母线通信定位装置”可以很好的解决箱位问题，将各集装箱位置传到场站服务器，调度中心在上位机可以同步了解到当前整个堆场情况，自动配载依堆场从上到下、从外到里、先重后轻的秩序取箱，再从下到上、一层一层地放在班轮预留的舱位预配图上，形成装船计划，为系统作业指挥做好准备；集装箱进场会按同类箱上面→同类箱附近空位→或人为指定的方案自动确定放箱位置，无须预留空间，见缝插针，充分利用堆场，提高堆场的利用率；减少很多无效的捣箱作业以及机械调来调去的无效空耗，使所有机械按最佳路径运行，把机械的无效耗费降到最低；自动定位的放箱策略有效地提高堆场利用率，同时又降低捣箱率。
3.5．32、进场集装箱统计
提前委托（已确认）＋预测（不包含委托的数据）。提前委托可以按照条件选择，例如：某时间段内的委托、某船公司的委托等。预测数据是相对固定箱公司每天进出场的箱数量。
3.5．33、产生规划结果
根据选择的委托、预测，以及规划原则（略），计算出箱位。列表形式按照船公司、箱型、尺寸分组。若计算结果没有符合条件的箱位，则提示哪几个贝需要并垛。
在条件变化时，随时可以再次进行规划。比如第一次规划没有符合条件的箱位，按系统提示进行并垛后，再规划；或者也不并垛，等待堆站进出场执行一段时间后，再规划，可能就能产生符合条件的箱位。
3.5．34、取移集装箱
作业机械上的显示屏会显示当前机械范围内的堆场情况，该机当前作业任务和最优操作任务；统计已完成集装箱，显示当前作业集装箱位置和要堆取的集装箱位置，智能判断临近集装箱高度，并给出该机最佳运行路径，缩短吊机作业时间，把机械的无效耗费降到最低；防止“打保龄”损坏集装箱和货物。
3.5．35、EDI管理
EDI数据交换系统是根据某格式与本系统外的其他系统进行数据交换的一个平台。编码定义中可以根据各种报文自己定义，自由灵活，不受限于软件，可由操作人员根据需要自由定制。提供定时发送和定时接收功能，并有邮件通知服务和详尽的报文内容日志查询。
4、系统的主要技术指标
4.1、格雷母线通信定位装置的主要技术指标
<1>、装置适应环境温度为：－20℃～＋80℃（室外设备），0℃～＋50℃（室内设备），适应湿度条件为：≤95%（室外设备），≤85%（室内设备）；
<2>、格雷母线位置检测：连续的绝对位置检测，检测精度5mm；
<3>、格雷母线感应通信波特率：全双工通信，9600bps；
<4>、格雷母线感应通信误码率：＜10-7。
4.2、无线数传系统的主要技术指标
<1>、工作频率：2.4G直序扩频无线技术；
<2>、通讯方式：全双工或半双工；
<3>、通信速率：最大11Mbps；
<4>、误码率：１０-7 ；
<5>、工作温度范围：0℃～50℃。
4.3、车载终端/HMI系统的主要技术指标
<1>、防护等级：不低于IP 65；防磁等级：不低于IEC/EMC 93/68/EEC；
<2>、防震标准：可抵抗3小时，来自全方位0.67g-ms/5-500Hz的振动；
<3>、屏幕：液晶平板电脑；
<4>、接口：RS-232工业标准串口1个；RS485、 Profibus-DP接口（可选）；
<5>、网卡通讯速率：大于等于9600bps(最大11Mbps)。
4.4、微波天线技术指标
①天线尺寸 长×宽×高 (mm)  615×75×85
②工作温度  -45℃～+85℃；相对湿度RH≤95%
③阻 抗 50Ω
④增益 ≤12dBi
⑤电压驻波比 ≤1.4
⑥半功率束宽纵向1200 横向450
⑦振动冲击符合《GJB-150-86》标准
⑧适应环境雨雪盐雾灰尘油污化学腐蚀风沙等恶劣环境以及满足电磁兼容相关标准
4.5、阅读器技术指标
①工作频率：910.10MHZ 912.10MHZ 914.10MHZ三种
②输出功率: 28～32dBm
③发射带宽: 小于5KHz
④识别精度：≥99.9999%
⑤频率稳定度:≤±10PPM (-40℃～+70℃)
⑥传输速率: 10kbit/s
⑦工作方式：ASK微波反射调制
⑧工作距离：0－6 m
⑨通信方式:串口异步通信  RS232/RS485
5、使用案例
5．1、上海振华长兴岛示范基地
5．2、武汉港集装箱堆场
5．3、上海振华轨道式龙门起重机位置检测系统
5．4、宝钢股份二炼钢板坯库及机清；
5．5、宝钢股份热轧板坯库、钢卷库；
5．6、武钢股份三炼钢行车无线数传系统。
5．7、宝钢股份1580热轧钢卷库及板坯库
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