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北京華力方元科技有限公司:基于北斗的集裝箱位置服務平臺解決方案

發布時間:2019-12-24 13:37:26 中國物流與采購網

1.公司簡介

北京華力方元科技有限公司成立于2016年,是深交所上市公司北京華力創通科技股份有限公司(證券代碼:300045)旗下專門從事軌道交通行業業務的國家高新技術企業,公司堅持創新驅動、合作共贏,致力于為軌道交通行業提供先進技術、解決方案及服務。

公司業務聚焦衛星應用、基礎設施監測、智能裝備,涉及仿真測試、虛擬現實、云計算、大數據等領域,目前公司已通過高新技術企業認證、ISO9001認證、進出口權備案,技術上不斷積累,擁有多項軟件著作權。

2.項目建設背景和解決的問題

(一) 建設背景

自2008年中歐班列首次試運行,至2018年10月中旬統計,中歐班列已經累計開行了1.1萬列,累計運送貨物92萬標箱,運行線路已達65條,覆蓋了歐洲15個國家的44個城市,產生了巨大的社會效益。隨著中歐班列開行線路的增加和歐洲回程貨流市場的培育成長,使得更多城市能通過鐵路直通歐亞國家,但在市場容量有限的情況下,多條線路必將產生同質競爭、重量輕質和去回失衡等問題,嚴重阻礙了各地中歐班列的資源共享、互聯互通、貨運接續和運輸組織優化。

近年來,國家發改委、交通部等部門先后出臺了一系列支持多式聯運發展政策措施,以鐵水聯運、國際聯運為重點,積極推進多式聯運示范項目、工程建設。2017年4月國家發改委、交通運輸部、中國鐵路總公司印發的《“十三五”鐵路集裝箱多式聯運發展規劃》中明確提出,要構建信息共享服務平臺,加強物聯網、云計算、大數據、 RFID、EDI、鐵路 TMIS 等技術應用,加快集裝箱鐵水聯運公共信息服務平臺、全程貨物追蹤信息系統建設,實現集裝箱多式聯運物流信息交換、開放、共享。

(二) 解決的問題

過去,鐵路集裝箱管理所使用的全路集裝箱管理信息系統主要依托鐵路車號自動識別系統,實現了集裝箱在運輸途中節點式追蹤管理,但該系統目前存在很大的局限性:

一是不能連續動態對集裝箱進行追蹤,車號系統采用節點式追蹤方法,通過某些固定位置時才會通過鐵路線路上預設的識別裝置識讀到車載標簽,進而得到車輛或箱子的位置;

二是集裝箱位置信息相對滯后,絕大多數情況下箱子的位置不能及時更新,特別是集裝箱位于堆場內堆放或者未經過識別地點時,就無法實時掌握集裝箱在站堆存情況,影響集裝箱周轉;

三是無法追蹤公鐵、水鐵聯運及中歐班列境外集裝箱位置信息,對鐵路集裝箱的資產管理來說是非常不利的;

四是集裝箱在站場管理依靠人工錄入、導致箱車匹配信息差錯率高。

3.系統推進過程

(一)方案論證

集裝箱定位監控系統是為一帶一路中歐班列運輸的集裝箱而提出的綜合性的解決方案。該系統中的定位終端相較于市面上其它產品,重點要突破的有:一是適應一代一路線路上眾多國家通訊制式的限制;二是適應亞歐大陸從城市到平原、從沙漠到草原、從山區高高原等多樣的環境;三是要在任何惡劣情況下,不管是寒冷地區、高溫地區、潮濕地區,設備都能穩定的工作;四是設備既要功耗低而且還得結實耐用,在不更換電源的情況下要至少保證5年以上的正常運行時間。

國內外在集裝箱追蹤方面用到的技術主要有人工識別、圖像識別、RFID識別、有源定位等多種方式,其中人工識別無需外部設備,但是人力成本高、出錯率也高,不適合作業量較大的集裝箱堆場;圖像識別、RFID掃描識別等非接觸類的技術,適合作業量較大的場站,適合做出入場識別,建設周期長、場站改造費用高,并且對于物流來說只能做節點式追蹤;有源主動定位建設工程量少,周期短、見效快,但需要更換電池。

隨著低功耗芯片技術、節能控制技術、高性能電池技術的進步,以及我國北斗衛星大規模商業化推廣運用,追蹤器的穩定性更好、工作時間更長、價格成本更進一步降低,使得大規模運用成為可能。綜合以上各種因素,最終選定了“4G全網通+多頻點GNSS”的解決方案。

(二)技術驗證

在確定地位終端基本思路后,公司研發團隊快速搭建了測試軟件系統、并定制開發了定位終端產品的原型樣機,隨即展開了一系列的試驗:

為了在一代一路沿線的各個國家設備采集的數據均可以穩定可靠的回傳給數據中心,項目組還開展了一帶一路沿線國家網絡制式、頻段、信號強度等一系列的測試實驗,最終確定的通訊方案可以滿足亞歐大陸絕大部分地區的數據要求,支持未來5-10年內移動通信制式的升級;

考慮到設備隨箱運輸,要在各種惡劣環境下使用5年以上,除了在實驗室內模擬各種惡劣環境進行測試外,公司還通過真實的中歐班列運輸環境,在實際線路上進行了多批多次的實際檢驗,證明了產品各項指標均能很好的滿足要求。

(三) 系統實現

結合設備的基本功能,云端系統實現了從設備生產、配送、領用、裝箱、維修、報廢等各個過程的管理,解決了設備遠程控制和遠程監管的難題,系統主要特點有:

①使用低功耗、高性能、高可靠的物料設計產品,包括MCU、電源管理PMIC、2G/3G/4G全網通通信模組等,實現uA級待機電流及較低的工作電流;

②硬件架構采用高性能的物聯網電池包,選用高容量、大脈沖電流、低自放電率的容量型物聯網電池

③集成GIS技術,提供一張圖位置服務,方便終端用戶使用;

④從設備生產、出廠、運輸、裝箱、維修、報廢整個過程,系統均提供了相應的管理功能,實現產品全生命周期的管理;

⑤根據集裝箱運動狀態、網絡信號、箱子GPS位置等動態調整集裝箱定位終端的工作狀態,同時還會將上述信息主動上報給云端系統;

⑥基于定位信息的運營大數據分析,方便使用者按地域、按轄區、按狀態等不同維度進行統計分析,生成運營大數據,方便箱資產管理決策;

⑦提供更嚴格的安裝及更換流程管理,系統通過多種手段嚴格控制設備安裝和拆卸的流程,避免錯號亂號現象發生;

⑧系統存儲采用緩存庫、臨時庫、歸檔庫多種機制,對數據進行分級存儲管理,提升了系統的效率;

⑨軟硬件通訊采用特有的數據加密和解析機制,采用非阻塞式多線程多隊列設計等,極大的提升了系統的安全性和可靠性;

⑩提供與第三方軟件平臺的API接口,方便系統對接。

4.主要效益分析與評估

(一)提高鐵路集裝箱運輸市場競爭力

提供盯控技術手段,保證貨物運到時限,提前推斷貨物到達時間,提前安排裝卸及生產,提高客戶滿意度;

(二) 提升集裝箱資產管理水平

提供位置查詢、軌跡回放、區域分布、監控報警、流量流向分析等功能,防止集裝箱丟失;

(三) 掌握場站集裝箱保有量,提高調撥效率

實現位置信息自動采集,可根據需要及時將集裝箱調撥到有需要的最近場站;

(四)準確掌握集裝箱路外停留時間,加速站外周轉效率

通過定位信息,自動判斷集裝箱路外滯留時間,有效督促貨主及時還箱;

(五)促進集裝箱國際聯運和多式聯運發展

追蹤公鐵聯運、水鐵聯運及離開國境的集裝箱位置進行,滿足了國際聯運、多式聯運和現代物流對貨物實時追蹤的要求。

5.系統下一步改進方向

當前,中歐鐵路合作日益緊密,中歐班列快速發展,已累計開行超過14000列,覆蓋中國60個城市與歐洲15個國家50個城市,成為“一帶一路”建設的標志性成果,可以預計的是未來集裝箱運輸將會進一步擴大規模。

近年來,大數據、云計算、移動互聯網和物聯網的興起及發展進一步顛覆了以往通行近百年的資源配置優化的傳統,數字技術開始脫穎而出,數字技術帶來的信息完整性和決策支持給多式聯運帶來了新的思路。作為智能集裝箱配套系統生產廠商,華力方元將緊跟時代步伐,在當前技術產品基礎上進一步挖掘信息化潛力:

一是繼續挖掘智能硬件的潛力,打造多元化產品線,除了普通箱外將繼續擴展針對其它罐箱、冷藏箱等特種集裝箱的信息化支持能力;

二是結合大數據、云計算、人工智能等技術,進一步擴展平臺支持能力,將最大程度的滿足集裝箱企業業務鏈及業務系統的對接需求,為集裝箱多式聯運提供快速、準確的時空位置信息支持。

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