一种基于物联网的集装箱吊具管理系统

技术领域

本发明属于集装箱吊具管理技术领域；具体是一种基于物联网的集装箱吊具管理系统。

背景技术

在集装箱码头内，具有作为对集装箱船进行集装箱装卸的岸壁起重机的集装箱起重机(集装箱用装卸机械)；将集装箱堆装于规定位置而进行保管的贮藏区域；在集装箱起重机和贮藏区域之间进行集装箱的搬运的无人搬运台车(以下称为“AGV”)；和将贮藏区域内的集装箱装载于外来的拖车，或者将AGV上的集装箱堆装在贮藏区域内的规定位置的搬运起重机(集装箱用装卸机械)。此外，也有具备在AGV和拖车之间进行集装箱交接的转装机(集装箱用装卸机械)的集装箱码头。此外，还有在贮藏区域和集装箱起重机之间通过拖车搬运集装箱的集装箱码头。

但是，集装箱吊具在非工作时需要有很好的防风措施，因为按起重机设计规范,露天工作轨道运行的岸边集装箱起重机,在非工作时,需要设置有防风拉索或防风拉锚、插板式锚定，电动铁鞋、顶轨器、夹轨器等,要求承受非工作状态下,最大风力时不至于被吹倒；同时集装箱吊具倒车时，对于车辆后方及两侧的路况正面集装箱吊具司机只能完全依赖于两个外后视镜，和一个内视镜，但在面对复杂多变的路况时，仅凭三面后视镜显然是不够，经测量正面集装箱吊具后方长有3.5米，宽有2.6米的视野盲区，既然存在视线盲区，也就不可能避免的存在倒车时的安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于物联网的集装箱吊具管理系统，解决上述问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种基于物联网的集装箱吊具管理系统，包括风速预警模块、障碍预警模块、维保模块、菜单导航模块、服务器和储存模块；所述风速预警模块用于对集装箱吊具所处的环境中风速进行预警，设置风速检测单元，用于实时检测集装箱吊具所处环境中的风速，建立集装箱吊具风力模型，将集装箱吊具的受风面积、对应的集装箱吊具当时所承受的风速和对应的集装箱吊具当时所承受风的角度标记为输入数据，将输入数据输入到集装箱吊具风力模型中，获得集装箱吊具所承受的风力，设置风力预警红线和电磁吸附装置，当集装箱吊具所承受的风力高于风力预警红线时，电磁吸附装置开始运行，根据集装箱吊具所承受的风力获得电磁吸附装置所需的电压，调整电磁吸附装置的输入电压，增加电磁吸附装置的吸力。

进一步地，障碍预警模块用于对集装箱吊具运行时周边的障碍物进行预警，设置测距单元用于当集装箱吊具倒车时实时测量集装箱吊具与障碍物之间的距离，并设置防碰撞警戒距离和摄像机，当获取到集装箱吊具与障碍物之间的距离超过防碰撞警戒距离时，发出报警声。

进一步地，建立空间坐标系，空间坐标系是以集装箱吊具运行场地建立的，集装箱吊具上设有定位装置，实时将集装箱吊具位置输入到空间坐标系中，而且集装箱吊具运行场地上设有若干个高清摄像头，用于实时获取集装箱吊具运行场地上的障碍物坐标，并将障碍物坐标实时输入到空间坐标系中，并设置若干个以集装箱吊具和障碍物为中心的警戒圆，当集装箱吊具到达障碍物警戒圆范围时，发出报警声，当相邻的集装箱吊具相互到达各自的警戒圆范围时，发出报警声。

进一步地，所述维保模块用于对集装箱吊具进行维护检修，建立每台集装箱吊具的运行台账，设置季度检查制度，并根据客户需求设置多级检修套餐，当检测完成后，生成电子维保记录。

进一步地，所述菜单导航模块用于对系统内的各个模块进行导航，菜单导航模块包括快速访问单元、集装箱吊具状态单元、故障统计单元和事件显示单元，快速访问单元用于建立各个模块的快速访问链接，集装箱吊具状态单元用于显示每个集装箱吊具的使用状态，故障统计单元用于统计规定时间内集装箱吊具的故障原因和对应故障数量，以及对应故障数量占全部故障数量的百分比，事件显示单元用于显示集装箱吊具维保情况。

进一步地，集装箱吊具风力模型的具体建立方法是获取集装箱吊具历史数据，集装箱吊具历史数据包括集装箱吊具的受风面积、对应的集装箱吊具当时所承受的风速和对应的集装箱吊具当时所承受风的角度，选取若干组集装箱吊具历史数据为模拟数据；根据模拟数据获得集装箱吊具所承受的风力，建立预测模型，预测模型为数学模型，将模拟数据与对应的集装箱吊具所承受的风力输入的预测模型中，建立关于模拟数据与对应的集装箱吊具所承受的风力之间的函数关系，将模拟数据与对应的集装箱吊具所承受的风力之间的函数标记为风力函数；选取若干组集装箱吊具历史数据为验证数据，并获得对应的集装箱吊具所承受的风力，将验证数据和对应的集装箱吊具所承受的风力输入到预测模型中进行验证风力函数，验证成功后将预测模型标记为集装箱吊具风力模型。

本发明的有益效果：通过风速预警模块的设置，确保集装箱吊具不会被风吹倒，通过设置安装磁力吸附装置,充分利用磁力增大该集装箱吊具稳定力矩,以增强集装箱吊具的抗风防滑移安全性,提高集装箱吊具抗倾覆稳定性；集装箱吊具倒车时，对于车辆后方及两侧的路况正面集装箱吊具司机只能完全依赖于两个外后视镜，和一个内视镜，但在面对复杂多变的路况时，仅凭三面后视镜显然是不够，经测量正面集装箱吊具后方长有3.5米，宽有2.6米的视野盲区，既然存在视线盲区，也就不可能避免的存在倒车时的安全隐患，通过障碍预警模块对集装箱吊具运行时周边的障碍物进行预警，可以有效的避免集装箱吊具发生碰撞；通过维保模块的设置，可以有针对性的对集装箱吊具进行维保，降低集装箱吊具的故障率，增加集装箱吊具的使用寿命；通过菜单导航模块的设置，方便系统的操作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明原理框图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种基于物联网的集装箱吊具管理系统，包括风速预警模块、障碍预警模块、维保模块、菜单导航模块、服务器和储存模块；

风速预警模块用于对集装箱吊具所处的环境中风速进行预警，因为按起重机设计规范,露天工作轨道运行的岸边集装箱起重机,在非工作时,需要设置有防风拉索或防风拉锚、插板式锚定，电动铁鞋、顶轨器、夹轨器等,要求承受非工作状态下,最大风力时不至于被吹倒，设置风速检测单元，用于实时检测集装箱吊具所处环境中的风速，可以通过杯状风速计、翼状风速计、卡他温度计和热球式电风速计进行检测，还可以从当地气象局中获取风速，获取风速的方式是多种多样的，建立集装箱吊具风力模型，将集装箱吊具的受风面积、对应的集装箱吊具当时所承受的风速和对应的集装箱吊具当时所承受风的角度标记为输入数据，将输入数据输入到集装箱吊具风力模型中，获得集装箱吊具所承受的风力，设置风力预警红线和电磁吸附装置，风力预警红线根据设置的防风拉索或防风拉锚等所能承受的拉力或压力由专家组讨论设置，电磁吸附装置在市场中可以购买或者根据现有技术进行制作，电磁吸附装置的结构不是本发明创新点，使用方法和搭配方案是本发明创新点，当集装箱吊具所承受的风力高于风力预警红线时，电磁吸附装置开始运行，根据集装箱吊具所承受的风力获得电磁吸附装置所需的电压，调整电磁吸附装置的输入电压，增加电磁吸附装置的吸力，通过设置安装磁力吸附装置,充分利用磁力增大该集装箱吊具稳定力矩,以增强集装箱吊具的抗风防滑移安全性,提高集装箱吊具抗倾覆稳定性；

进一步的，集装箱吊具风力模型的具体建立方法包括以下步骤：

步骤S11：获取集装箱吊具历史数据，集装箱吊具历史数据包括集装箱吊具的受风面积、对应的集装箱吊具当时所承受的风速和对应的集装箱吊具当时所承受风的角度，集装箱吊具当时所承受风的角度就是风与受风面之间的夹角，选取若干组集装箱吊具历史数据为模拟数据；

步骤S12：根据模拟数据获得集装箱吊具所承受的风力，建立预测模型，预测模型为数学模型，将模拟数据与对应的集装箱吊具所承受的风力输入的预测模型中，建立关于模拟数据与对应的集装箱吊具所承受的风力之间的函数关系，将模拟数据与对应的集装箱吊具所承受的风力之间的函数标记为风力函数；

步骤S13：选取若干组集装箱吊具历史数据为验证数据，并获得对应的集装箱吊具所承受的风力，将验证数据和对应的集装箱吊具所承受的风力输入到预测模型中进行验证风力函数，验证成功后将预测模型标记为集装箱吊具风力模型；

障碍预警模块用于对集装箱吊具运行时周边的障碍物进行预警，集装箱吊具倒车时，对于车辆后方及两侧的路况正面集装箱吊具司机只能完全依赖于两个外后视镜，和一个内视镜，但在面对复杂多变的路况时，仅凭三面后视镜显然是不够，经测量正面集装箱吊具后方长有3.5米，宽有2.6米的视野盲区，既然存在视线盲区，也就不可能避免的存在倒车时的安全隐患，设置测距单元用于当集装箱吊具倒车时实时测量集装箱吊具与障碍物之间的距离，并设置防碰撞警戒距离和摄像机，防碰撞警戒距离根据集装箱吊具使用规范和安全规范进行设置，摄像机安装在集装箱吊具后方，当获取到集装箱吊具与障碍物之间的距离超过防碰撞警戒距离时，发出报警声，用于提醒司机仔细观察车辆后方摄像，优选的，可以建立空间坐标系，空间坐标系是以集装箱吊具运行场地建立的，集装箱吊具上设有定位装置，实时将集装箱吊具位置输入到空间坐标系中，而且集装箱吊具运行场地上设有若干个高清摄像头，用于实时获取集装箱吊具运行场地上的障碍物坐标，并将障碍物坐标实时输入到空间坐标系中，并设置若干个以集装箱吊具和障碍物为中心的警戒圆，警戒圆就是防碰撞范围，在这个范围内就需要提高警惕，防止发生碰撞，警戒圆的范围根据安全规范和集装箱吊具使用规范由专家组讨论设置，在坐标系中就可以直观的看出各个集装箱吊具与障碍物的警戒圆情况，当集装箱吊具到达障碍物警戒圆范围时，发出报警声，报警声是集装箱吊具上的扬声器发出的，当相邻的集装箱吊具相互到达各自的警戒圆范围时，发出报警声；

维保模块用于对集装箱吊具进行维护检修，建立每台集装箱吊具的运行台账，运行台账包括维修日期、作业量、作业天数、故障原因、检修人员、最近一次检修记录，设置季度检查制度，每季度至少检修一次，并根据客户需求设置多级检修套餐，根据检修间隔、故障次数、作业天数、作业量进行逐级增加检修范围和强度，当检测完成后，生成电子维保记录；例如当出现故障时，对故障进行判断是否清洗、拆梁、探伤、更换液压油，当进行了清洗、拆梁、探伤、更换液压油时，进行相应操作，之后判断是否季检，当没有进行清洗、拆梁、探伤、更换液压油时，直接进行季检，当没有进行季检时，使用常规检查套餐A，当进行了季检时，使用季检套餐B，检查完成后，完成试机，生成对应的电子维保记录；

菜单导航模块用于对系统内的各个模块进行导航，菜单导航模块包括快速访问单元、集装箱吊具状态单元、故障统计单元和事件显示单元，快速访问单元用于建立各个模块的快速访问链接，通过快速访问链接可以快速的进入各个模块，方便客户查找，集装箱吊具状态单元用于显示每个集装箱吊具的使用状态，集装箱吊具的使用状态包括使用地点、是否维修状、集装箱吊具编号，故障统计单元用于统计规定时间内集装箱吊具的故障原因和对应故障数量，以及对应故障数量占全部故障数量的百分比，规定时间是根据客户需要进行设置，例如一个季度、半年、一年，事件显示单元用于显示集装箱吊具维保情况，集装箱吊具维保情况包括更换吊具时间、吊具待修问题、未检修时间天数、液压油未更换天数。

一种基于物联网的集装箱吊具管理系统的使用方法，具体方法包括以下步骤：

步骤一：在菜单导航模块中使用快速访问单元建立各个模块的快速访问链接，设置集装箱吊具状态单元需要显示的集装箱吊具使用状态，设置故障统计单元需要统计集装箱吊具的故障原因和对应故障数量的时间段，以及对应故障数量占全部故障数量的百分比，设置事件显示单元需要显示集装箱吊具维保情况的种类；

步骤二：通过风速预警模块对集装箱吊具所处的环境中风速进行预警，设置风速检测单元，实时检测集装箱吊具所处环境中的风速，获取集装箱吊具历史数据，集装箱吊具历史数据包括集装箱吊具的受风面积、对应的集装箱吊具当时所承受的风速和对应的集装箱吊具当时所承受风的角度，选取若干组集装箱吊具历史数据为模拟数据；根据模拟数据获得集装箱吊具所承受的风力，建立预测模型，预测模型为数学模型，将模拟数据与对应的集装箱吊具所承受的风力输入的预测模型中，建立关于模拟数据与对应的集装箱吊具所承受的风力之间的函数关系，将模拟数据与对应的集装箱吊具所承受的风力之间的函数标记为风力函数；选取若干组集装箱吊具历史数据为验证数据，并获得对应的集装箱吊具所承受的风力，将验证数据和对应的集装箱吊具所承受的风力输入到预测模型中进行验证风力函数，验证成功后将预测模型标记为集装箱吊具风力模型；将集装箱吊具的受风面积、对应的集装箱吊具当时所承受的风速和对应的集装箱吊具当时所承受风的角度标记为输入数据，将输入数据输入到集装箱吊具风力模型中，获得集装箱吊具所承受的风力，设置风力预警红线和电磁吸附装置，当集装箱吊具所承受的风力高于风力预警红线时，电磁吸附装置开始运行，根据集装箱吊具所承受的风力获得电磁吸附装置所需的电压，调整电磁吸附装置的输入电压，增加电磁吸附装置的吸力，通过设置安装磁力吸附装置,充分利用磁力增大该集装箱吊具稳定力矩,以增强集装箱吊具的抗风防滑移安全性,提高集装箱吊具抗倾覆稳定性；

步骤三：通过障碍预警模块对集装箱吊具运行时周边的障碍物进行预警，设置测距单元用于当集装箱吊具倒车时实时测量集装箱吊具与障碍物之间的距离，并设置防碰撞警戒距离和摄像机，当获取到集装箱吊具与障碍物之间的距离超过防碰撞警戒距离时，发出报警声，还可以建立空间坐标系，集装箱吊具上设有定位装置，实时将集装箱吊具位置输入到空间坐标系中，而且集装箱吊具运行场地上设有若干个高清摄像头，用于实时获取集装箱吊具运行场地上的障碍物坐标，并将障碍物坐标实时输入到空间坐标系中，并设置若干个以集装箱吊具和障碍物为中心的警戒圆，当集装箱吊具到达障碍物警戒圆范围时，发出报警声，当相邻的集装箱吊具相互到达各自的警戒圆范围时，发出报警声；

步骤四：通过维保模块对集装箱吊具进行维护检修，建立每台集装箱吊具的运行台账，设置季度检查制度，并根据客户需求设置多级检修套餐，当检测完成后，生成电子维保记录。

上述公式均是去除量纲取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最接近真实情况的一个公式，公式中的预设参数由本领域的技术人员根据实际情况设定。

本发明在使用时，在菜单导航模块中使用快速访问单元建立各个模块的快速访问链接，设置集装箱吊具状态单元需要显示的集装箱吊具使用状态，设置故障统计单元需要统计集装箱吊具的故障原因和对应故障数量的时间段，以及对应故障数量占全部故障数量的百分比，设置事件显示单元需要显示集装箱吊具维保情况的种类；

通过风速预警模块对集装箱吊具所处的环境中风速进行预警，设置风速检测单元，实时检测集装箱吊具所处环境中的风速，获取集装箱吊具历史数据，集装箱吊具历史数据包括集装箱吊具的受风面积、对应的集装箱吊具当时所承受的风速和对应的集装箱吊具当时所承受风的角度，选取若干组集装箱吊具历史数据为模拟数据；根据模拟数据获得集装箱吊具所承受的风力，建立预测模型，预测模型为数学模型，将模拟数据与对应的集装箱吊具所承受的风力输入的预测模型中，建立关于模拟数据与对应的集装箱吊具所承受的风力之间的函数关系，将模拟数据与对应的集装箱吊具所承受的风力之间的函数标记为风力函数；选取若干组集装箱吊具历史数据为验证数据，并获得对应的集装箱吊具所承受的风力，将验证数据和对应的集装箱吊具所承受的风力输入到预测模型中进行验证风力函数，验证成功后将预测模型标记为集装箱吊具风力模型；将集装箱吊具的受风面积、对应的集装箱吊具当时所承受的风速和对应的集装箱吊具当时所承受风的角度标记为输入数据，将输入数据输入到集装箱吊具风力模型中，获得集装箱吊具所承受的风力，设置风力预警红线和电磁吸附装置，当集装箱吊具所承受的风力高于风力预警红线时，电磁吸附装置开始运行，根据集装箱吊具所承受的风力获得电磁吸附装置所需的电压，调整电磁吸附装置的输入电压，增加电磁吸附装置的吸力，通过设置安装磁力吸附装置,充分利用磁力增大该集装箱吊具稳定力矩,以增强集装箱吊具的抗风防滑移安全性,提高集装箱吊具抗倾覆稳定性；

通过障碍预警模块对集装箱吊具运行时周边的障碍物进行预警，设置测距单元用于当集装箱吊具倒车时实时测量集装箱吊具与障碍物之间的距离，并设置防碰撞警戒距离和摄像机，当获取到集装箱吊具与障碍物之间的距离超过防碰撞警戒距离时，发出报警声，还可以建立空间坐标系，集装箱吊具上设有定位装置，实时将集装箱吊具位置输入到空间坐标系中，而且集装箱吊具运行场地上设有若干个高清摄像头，用于实时获取集装箱吊具运行场地上的障碍物坐标，并将障碍物坐标实时输入到空间坐标系中，并设置若干个以集装箱吊具和障碍物为中心的警戒圆，当集装箱吊具到达障碍物警戒圆范围时，发出报警声，当相邻的集装箱吊具相互到达各自的警戒圆范围时，发出报警声；通过维保模块对集装箱吊具进行维护检修，建立每台集装箱吊具的运行台账，设置季度检查制度，并根据客户需求设置多级检修套餐，当检测完成后，生成电子维保记录。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。