【摘要】內河水上貨物集裝箱監管系統需要在貨物運輸狀態下進行監管信息的采集和現場預警功能、信息遠程傳輸功能、跟蹤監測與應急決策支持功能等多種功能的使用，并通過這幾種功能來有效實施對集裝箱的監管。本文對內河水上貨物集裝箱監管系統的技術進行相關研究，并通過這一研究來進一步探究應急管理系統。

　　關鍵詞：內河水上貨物;集裝箱監管;系統

　　現如今，隨著國內外市場貿易的不斷完善和發展，對于集裝箱的使用頻率也越來越高，集裝箱運輸中最為重要的是保證水上集裝箱貨物運輸的安全性。目前，國內外對于集裝箱在運輸過程中箱內貨物的狀態進行了重點監管和關注，從通信的使用到網絡等相關的技術，為貨主提供了實時的監管服務。對于內河水上貨物集裝箱監管，國際上已經投入了較多的精力和資金來充分保障貨物運輸的安全性，并對監管的智能化技術裝備進行了相關研究，同時對相關的監管設備進行了一定的改進。

　　例如，2005年9月出現的追蹤水上集裝箱的相關系統，以及德國公司所研發的可以對集裝箱進行長時間監管的安全監控系統技術。我國也越來越重視這些技術的發展，但對于集裝箱貨物運輸的監管，多數都是對道路罐式運輸車的監管。現如今我國并沒有較為完善和創新的內河水上貨物集裝箱運輸的自動監管設備。國際上對內河水上貨物集裝箱設備進行的一些研究，也并沒有進行大規模的使用，進行檢測的設備較少，沒有涉及到內河水上貨物集裝箱監管領域。內河流域是我國石油和化工生產的重要集中地。近幾年來，內河運輸貨物的數量以及品種得到了有效增加，進行貨物運輸的船只和碼頭逐漸變多。這些變化對內河水上貨物的監管和運輸帶來了挑戰。

　　一、內河水上貨物集裝箱運輸監管系統分析

　　(一)監管系統功能

　　水上貨物集裝箱監管系統是一個典型的多源信息綜合、異構現場支持網絡和遠程監控系統。這一系統應具有監測水上貨物集裝箱監管狀態、監測信息收集、現場報警、遠程信息通信、遠程監測以及緊急情況下支持決策的功能。

　　1.信息采集功能這一功能主要是對水上貨物集裝箱監管信息和船舶航行的狀態信息進行收集。信息采集系統安裝和運行都需要在保證系統安全性的前提下才能進行使用，水上運輸是在較為特殊的環境下進行的，所以在進行相關系統的設計時需要具備一定的防腐性和穩定性，可以承受較大的高溫以及低溫。

　　2.現場預報警功能在集裝箱中進行監測終端的安裝，可以對傳感器中的數據進行全方面的檢測和監管，管理人員可以通過這一監管來了解貨物和箱體的整體情況，并在出現問題的時候，可以及時進行處理和報警。3.信息遠程傳輸功能在信息傳輸系統中主要包含對現場所采集信息的整理和傳輸。通過進行一定無線技術的合成方式，來減少現場數據低消耗傳輸和遠程報警等多方面的功能使用。

　　4.跟蹤監測與應急決策支持功能

　　遠程信息處理系統中主要包含了跟蹤監控、應急信息處理等多種功能。利用GPRS和衛星通信等無線技術，實現水上貨物集裝箱監管數據的遠程傳輸。同時，建立遠程中央平臺，實時監管水上貨物集裝箱的總體情況，確保物流鏈的透明度和可視化，并確保統一裝運，由中央控制中心進行預警和緊急處理。同時，向貨物擁有人、承運人、船東和不同管轄區的監管機構提供數據接口以及客戶跟蹤來監控水上運輸貨物集裝箱的情況。

　　(二)監管要素

　　水上貨物集裝箱監管的主要要素是在監管系統設計的基礎上，對貨物集裝箱的信息以及船舶航行的狀態和位置信息進行收集和監管，包括對其中的壓力和溫度、液位、濕度等多方面的信息屬性進行相關的監管;對船舶航速以及軌跡等進行收集;船舶航行狀態信息主要包含了行駛的速度和機艙信息情況以及船舶經緯度信息。

　　(三)監管系統框架

　　通過對水上貨物集裝箱監管功能和要素的分析可以看出，水上貨物集裝箱監管的系統框架，主要分為四方面，即信息采集層和現場監控層﹑信息傳輸層以及遠程監控層。信息采集主要通過對船航行數據以及機艙數據和水上貨物集裝箱貨物數據、視頻數據進行采集和整理。其中船航行的數據在監管中主要可以通過GPS/DGPS、電羅經、測深儀、雷達等設備來進行集中的監管，并且可以對相關信息進行整理和確定，將其中所得到的信息輸送到數據庫當中。機艙數據主要是包含了以下四種系統，分別是主機遙控系統、機艙集中監視報警系統、機艙單元自動化系統中采集的機艙數據。

　　關于監管室內進行配備的機艙管理報警系統船舶，可以通過集中監視的報警系統設備來對單位提供的數據進行相關通信方式的確定，并通過串口或者是網口解析來將系統采集到機艙數據信息中。對于沒有中央監測和報警系統的船舶，基于模擬信號的非標準機器數據可通過獨立接收器轉換為數字信號，以標準數據格式輸出并存儲在數據庫中。集裝箱裝載數據主要通過開發多傳感器信息采集系統獲得。同時，通過視頻監控對其中是否存在危險因素來進行監控，如集裝箱貨物在運輸過程中的移動。視頻數據主要包括使用視頻監控設備和移動視頻設備采集的數據，通過視頻壓縮和格式轉換存儲在數據庫中。

　　現場監管層在對不同數據進行一定檢驗時，需要對其中是否存在非法的數據和無效數據進行檢驗。通過單位的時間來進行分類保存到數據表中，并對所整理的數據進行分類，保存為最新數據和歷史數據，可以通過對數據所設定的時間來進行收集，根據數據的建立來對水上貨物集裝箱的情況進行采集和分析。如果在數據采集中出現危險貨物或者是存在一定的安全隱患的貨物，將會自動對控制系統進行觸發，通過相關的設備來向船上的人員提供船舶信息的情況和及時的預警，這樣才能有效的保證工作人員和貨物的安全。

　　信息傳輸層主要是將船上的信息和岸上的信息進行通信，其中還包含對船端通信控制系統和通信應用平臺等相關的設備，通過這些設備的利用來進行信息傳遞。這樣可以實現岸上對系統設備的遠程監管。通信應用平臺主要是通過船岸服務和系統的組成，來與船上的人員進行聯系，為人員提供多種不同的通信方式。遠程監控層主要涉及傳播安全監管平臺、安全管理信息平臺，還有通過電子航道圖應用信息平臺對船舶動態監控與船舶調度指揮進行應急處置，并對船舶調度數據分析和挖掘。

　　其中，傳播安全監管平臺主要是對船舶時間段數據進行采集并處理，將多方面的數據進行整理和統一，來實現遠程機艙的監管。在任何時間段中對其進行再現;通過歷史數據對相關的運行設備進行分析和統計。安全管理信息系統主要是對水上安全和路上安全、勞動安全等多方面進行監管。其中電子航道圖應用信息平臺主要是對船舶的調動和應急處理系統進行管理。在系統構建方面，通過進行C/S體系結構，來將電子航道圖數據存儲在監控終端本地,監控終端主要是通過服務器提交訪問來進行服務器數據的服務。

　　二、監管關鍵技術

　　掌握水上貨物集裝箱情況信息是進行系統研究的關鍵。為了充分的實現信息的采集和系統低消耗以及方便安裝等要求，系統主要采用了嵌入式設計，并通過使用無線傳感網絡來進行信息傳輸的使用。船載數據采集終端由前端數據采集單元、GPS接收模塊、ZigBee模塊、CDMA通信模塊和數據處理與控制子系統組成。

　　(一)信息采集系統設計

　　1.前端數據采集單元對船舶和水上貨物集裝箱傳感器的數據進行采集，并對水上貨物集裝箱的實際情況進行檢測。2.GPS接收模塊使用GPS衛星來進行信息接收，并將衛星的數據進行計算，對GPS接受模塊所處于的地理位置和速度時間等相關數據進行整理。

　　3.ZigBee網絡模塊對數據采集模塊和多層集裝箱上的GPS形成一個網絡，并將其視為一個網絡節點。節點可在網絡容量內擴展，通過網絡將這些節點收集的數據傳輸到數據處理和控制單元的背面。4.CDMA通信模塊這一模塊主要是對監管中心數據進行一定的交互，通過ZigBee網絡采集的數據來傳輸到監管中心，同時也可以對監管中心的信號數據發布情況和處理情況進行接收。

　　(二)硬件電路設計

　　1.系統中央微控制器通過使用意大利半導體公司加固的STM32F103中的Rbt6芯片，64針，20K幀，128K內存空間，時鐘頻率達到72MHz。這是同類產品中性能最高的產品。當時鐘頻率為72MHz時，代碼由閃存制成。STM32的能耗為36。它是32位市場上能耗最低的產品，相當于0.5ma/mhz。它接受Cortex-M3核心模型。除了超高密度的代碼空間外，內核最大的優點是其非常高效的中斷處理能力，豐富的板載電路，并且所需的電路非常簡單。

　　2.傳感器類型選擇由于許多貨物對存放環境要求很高，如溫度、氣壓、濕度和氧溶解度，所以，受這種情況的影響，必須在裝載貨物的集裝箱船舶上安裝某些傳感器，以便實時監測貨物的情況，并防止貨物質量惡化或危險品引起的事故。在選擇傳感器時應考慮到實際的情況。溫度傳感器選用電阻傳感器，濕度傳感器選用濕度傳感器模塊BMRH206A，氧傳感器選用氧傳感器模塊ME2-O2。

　　3.信號轉換電路信號轉換單元主要使用ADCo809芯片，該芯片具有8通道輸入信號和8位數字輸出轉換信號。3位地址輸入行用于鎖定其中一個8位模擬輸入。ADCo809可處理8模擬輸入，并具有三態輸出能力。它可以連接到不同的處理器，也可以獨立工作。為了減少數據傳輸和端口通用性過程中不同通信協議1/O的不符合性所造成的限制，前端數據采集模塊的生產應采用RS232串行端口，每個傳輸系統模塊之間的數據傳輸應采用串行端口的形式，提高系統兼容性，防止意外數據丟失。

　　三、總結

　　隨著我國內河水上貨物集裝箱運輸數量不斷增加，對于水上貨物集裝箱在運輸途中的整體情況進行監管是非常關鍵的。本文主要對水上貨物集裝箱運輸中的監管情況進行研究，并且對其中所具備的功能、要素以及框架進行了深入的分析。在之后的研究中，需要對水上貨物集裝箱狀態信息數據的處理方式進行多方面研究，從而促進我國水上貨物集裝箱監管系統的完善。

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　　作者：秦廷福濟寧市港航事業發展中心山東濟寧272000