内河水上货物集装箱运输监管探究

　　【摘要】内河水上货物集装箱监管系统需要在货物运输状态下进行监管信息的采集和现场预警功能、信息远程传输功能、跟踪监测与应急决策支持功能等多种功能的使用，并通过这几种功能来有效实施对集装箱的监管。本文对内河水上货物集装箱监管系统的技术进行相关研究，并通过这一研究来进一步探究应急管理系统。

　　关键词：内河水上货物;集装箱监管;系统

　　现如今，随着国内外市场贸易的不断完善和发展，对于集装箱的使用频率也越来越高，集装箱运输中最为重要的是保证水上集装箱货物运输的安全性。目前，国内外对于集装箱在运输过程中箱内货物的状态进行了重点监管和关注，从通信的使用到网络等相关的技术，为货主提供了实时的监管服务。对于内河水上货物集装箱监管，国际上已经投入了较多的精力和资金来充分保障货物运输的安全性，并对监管的智能化技术装备进行了相关研究，同时对相关的监管设备进行了一定的改进。

　　例如，2005年9月出现的追踪水上集装箱的相关系统，以及德国公司所研发的可以对集装箱进行长时间监管的安全监控系统技术。我国也越来越重视这些技术的发展，但对于集装箱货物运输的监管，多数都是对道路罐式运输车的监管。现如今我国并没有较为完善和创新的内河水上货物集装箱运输的自动监管设备。国际上对内河水上货物集装箱设备进行的一些研究，也并没有进行大规模的使用，进行检测的设备较少，没有涉及到内河水上货物集装箱监管领域。内河流域是我国石油和化工生产的重要集中地。近几年来，内河运输货物的数量以及品种得到了有效增加，进行货物运输的船只和码头逐渐变多。这些变化对内河水上货物的监管和运输带来了挑战。

　　一、内河水上货物集装箱运输监管系统分析

　　(一)监管系统功能

　　水上货物集装箱监管系统是一个典型的多源信息综合、异构现场支持网络和远程监控系统。这一系统应具有监测水上货物集装箱监管状态、监测信息收集、现场报警、远程信息通信、远程监测以及紧急情况下支持决策的功能。

　　1.信息采集功能这一功能主要是对水上货物集装箱监管信息和船舶航行的状态信息进行收集。信息采集系统安装和运行都需要在保证系统安全性的前提下才能进行使用，水上运输是在较为特殊的环境下进行的，所以在进行相关系统的设计时需要具备一定的防腐性和稳定性，可以承受较大的高温以及低温。

　　2.现场预报警功能在集装箱中进行监测终端的安装，可以对传感器中的数据进行全方面的检测和监管，管理人员可以通过这一监管来了解货物和箱体的整体情况，并在出现问题的时候，可以及时进行处理和报警。3.信息远程传输功能在信息传输系统中主要包含对现场所采集信息的整理和传输。通过进行一定无线技术的合成方式，来减少现场数据低消耗传输和远程报警等多方面的功能使用。

　　4.跟踪监测与应急决策支持功能

　　远程信息处理系统中主要包含了跟踪监控、应急信息处理等多种功能。利用GPRS和卫星通信等无线技术，实现水上货物集装箱监管数据的远程传输。同时，建立远程中央平台，实时监管水上货物集装箱的总体情况，确保物流链的透明度和可视化，并确保统一装运，由中央控制中心进行预警和紧急处理。同时，向货物拥有人、承运人、船东和不同管辖区的监管机构提供数据接口以及客户跟踪来监控水上运输货物集装箱的情况。

　　(二)监管要素

　　水上货物集装箱监管的主要要素是在监管系统设计的基础上，对货物集装箱的信息以及船舶航行的状态和位置信息进行收集和监管，包括对其中的压力和温度、液位、湿度等多方面的信息属性进行相关的监管;对船舶航速以及轨迹等进行收集;船舶航行状态信息主要包含了行驶的速度和机舱信息情况以及船舶经纬度信息。

　　(三)监管系统框架

　　通过对水上货物集装箱监管功能和要素的分析可以看出，水上货物集装箱监管的系统框架，主要分为四方面，即信息采集层和现场监控层﹑信息传输层以及远程监控层。信息采集主要通过对船航行数据以及机舱数据和水上货物集装箱货物数据、视频数据进行采集和整理。其中船航行的数据在监管中主要可以通过GPS/DGPS、电罗经、测深仪、雷达等设备来进行集中的监管，并且可以对相关信息进行整理和确定，将其中所得到的信息输送到数据库当中。机舱数据主要是包含了以下四种系统，分别是主机遥控系统、机舱集中监视报警系统、机舱单元自动化系统中采集的机舱数据。

　　关于监管室内进行配备的机舱管理报警系统船舶，可以通过集中监视的报警系统设备来对单位提供的数据进行相关通信方式的确定，并通过串口或者是网口解析来将系统采集到机舱数据信息中。对于没有中央监测和报警系统的船舶，基于模拟信号的非标准机器数据可通过独立接收器转换为数字信号，以标准数据格式输出并存储在数据库中。集装箱装载数据主要通过开发多传感器信息采集系统获得。同时，通过视频监控对其中是否存在危险因素来进行监控，如集装箱货物在运输过程中的移动。视频数据主要包括使用视频监控设备和移动视频设备采集的数据，通过视频压缩和格式转换存储在数据库中。

　　现场监管层在对不同数据进行一定检验时，需要对其中是否存在非法的数据和无效数据进行检验。通过单位的时间来进行分类保存到数据表中，并对所整理的数据进行分类，保存为最新数据和历史数据，可以通过对数据所设定的时间来进行收集，根据数据的建立来对水上货物集装箱的情况进行采集和分析。如果在数据采集中出现危险货物或者是存在一定的安全隐患的货物，将会自动对控制系统进行触发，通过相关的设备来向船上的人员提供船舶信息的情况和及时的预警，这样才能有效的保证工作人员和货物的安全。

　　信息传输层主要是将船上的信息和岸上的信息进行通信，其中还包含对船端通信控制系统和通信应用平台等相关的设备，通过这些设备的利用来进行信息传递。这样可以实现岸上对系统设备的远程监管。通信应用平台主要是通过船岸服务和系统的组成，来与船上的人员进行联系，为人员提供多种不同的通信方式。远程监控层主要涉及传播安全监管平台、安全管理信息平台，还有通过电子航道图应用信息平台对船舶动态监控与船舶调度指挥进行应急处置，并对船舶调度数据分析和挖掘。

　　其中，传播安全监管平台主要是对船舶时间段数据进行采集并处理，将多方面的数据进行整理和统一，来实现远程机舱的监管。在任何时间段中对其进行再现;通过历史数据对相关的运行设备进行分析和统计。安全管理信息系统主要是对水上安全和路上安全、劳动安全等多方面进行监管。其中电子航道图应用信息平台主要是对船舶的调动和应急处理系统进行管理。在系统构建方面，通过进行C/S体系结构，来将电子航道图数据存储在监控终端本地,监控终端主要是通过服务器提交访问来进行服务器数据的服务。

　　二、监管关键技术

　　掌握水上货物集装箱情况信息是进行系统研究的关键。为了充分的实现信息的采集和系统低消耗以及方便安装等要求，系统主要采用了嵌入式设计，并通过使用无线传感网络来进行信息传输的使用。船载数据采集终端由前端数据采集单元、GPS接收模块、ZigBee模块、CDMA通信模块和数据处理与控制子系统组成。

　　(一)信息采集系统设计

　　1.前端数据采集单元对船舶和水上货物集装箱传感器的数据进行采集，并对水上货物集装箱的实际情况进行检测。2.GPS接收模块使用GPS卫星来进行信息接收，并将卫星的数据进行计算，对GPS接受模块所处于的地理位置和速度时间等相关数据进行整理。

　　3.ZigBee网络模块对数据采集模块和多层集装箱上的GPS形成一个网络，并将其视为一个网络节点。节点可在网络容量内扩展，通过网络将这些节点收集的数据传输到数据处理和控制单元的背面。4.CDMA通信模块这一模块主要是对监管中心数据进行一定的交互，通过ZigBee网络采集的数据来传输到监管中心，同时也可以对监管中心的信号数据发布情况和处理情况进行接收。

　　(二)硬件电路设计

　　1.系统中央微控制器通过使用意大利半导体公司加固的STM32F103中的Rbt6芯片，64针，20K帧，128K内存空间，时钟频率达到72MHz。这是同类产品中性能最高的产品。当时钟频率为72MHz时，代码由闪存制成。STM32的能耗为36。它是32位市场上能耗最低的产品，相当于0.5ma/mhz。它接受Cortex-M3核心模型。除了超高密度的代码空间外，内核最大的优点是其非常高效的中断处理能力，丰富的板载电路，并且所需的电路非常简单。

　　2.传感器类型选择由于许多货物对存放环境要求很高，如温度、气压、湿度和氧溶解度，所以，受这种情况的影响，必须在装载货物的集装箱船舶上安装某些传感器，以便实时监测货物的情况，并防止货物质量恶化或危险品引起的事故。在选择传感器时应考虑到实际的情况。温度传感器选用电阻传感器，湿度传感器选用湿度传感器模块BMRH206A，氧传感器选用氧传感器模块ME2-O2。

　　3.信号转换电路信号转换单元主要使用ADCo809芯片，该芯片具有8通道输入信号和8位数字输出转换信号。3位地址输入行用于锁定其中一个8位模拟输入。ADCo809可处理8模拟输入，并具有三态输出能力。它可以连接到不同的处理器，也可以独立工作。为了减少数据传输和端口通用性过程中不同通信协议1/O的不符合性所造成的限制，前端数据采集模块的生产应采用RS232串行端口，每个传输系统模块之间的数据传输应采用串行端口的形式，提高系统兼容性，防止意外数据丢失。

　　三、总结

　　随着我国内河水上货物集装箱运输数量不断增加，对于水上货物集装箱在运输途中的整体情况进行监管是非常关键的。本文主要对水上货物集装箱运输中的监管情况进行研究，并且对其中所具备的功能、要素以及框架进行了深入的分析。在之后的研究中，需要对水上货物集装箱状态信息数据的处理方式进行多方面研究，从而促进我国水上货物集装箱监管系统的完善。

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　　作者：秦廷福济宁市港航事业发展中心山东济宁272000