冷藏箱远程集中监控系统构建及应用

邱谋杰 柳学杰 徐磊 潘吉波 王慧荣

随着冷链物流的快速发展，集装箱码头冷藏箱装卸量显著增加。传统冷藏箱运输管理模式采用人工定时巡检和抄录数据的方式，不仅消耗大量人力、物力，而且难以及时了解冷藏箱状态，增加货损可能性。鉴于此，有必要利用先进的通信技术和数据处理技术构建自动化堆场冷藏箱远程集中监控系统，以减少巡检工作量，降低人工成本、人机交叉作业风险和货损风险。本文在介绍冷藏箱远程集中监控系统技术解决方案的基础上，分析冷藏箱远程集中监控系统架构、主要功能和现场操作流程，以期为我国集装箱码头自动化堆场冷藏箱远程集中监控系统构建提供参考。

1 冷藏箱远程集中监控发展现状

国外冷藏箱远程集中监控已有30多年发展历史，相对比较成熟，以美国和德国为代表的欧美国家对冷藏箱的监控已覆盖海运、陆运和堆场存储等物流环节。相比较而言，国内冷藏箱远程集中监控还处于起步探索阶段，存在不同品牌制冷设备数据接口不兼容、监控系统开发商整合技术和经验欠缺、通信设备价格昂贵等问题，导致冷藏箱远程集中监控的覆盖率不到30%。不过，随着我国冷链物流的快速发展和人工成本的不断上升，冷藏箱远程集中监控的发展前景持续向好。

2 冷藏箱远程集中监控系统技术解决方案

（1）串口通信方式 冷藏箱一般配有串行数据接口，常见的有3针、5针和9针数据接口，通过串口通信可实时采集箱号、温度、湿度等数据，常用于冷藏箱检修作业。不同品牌冷藏箱的串口通信协议相互不公开且不兼容，导致冷藏箱远程集中监控系统的开发难度大大增加。

（2）电力载波通信方式 冷藏箱电力载波通信已被纳入ISO 10368：2006《保温集装箱远程状态监控》标准，按照该标准生产的冷藏箱均配备电力载波调制解调器。冷藏箱温度、湿度、电压、电流等数据均可通过电力电缆传输，并可将设定温度等控制命令传输到冷藏箱控制器，实现双向通信。目前国际上使用的冷藏箱监控技术大多采用电力载波通信方式。

（3）四芯接口通信方式 冷藏箱配备四芯通信电缆，其中一芯为公共端，其余三芯分别传输压缩机运行、温度、除霜状态等信号。四芯接口通信方式不能读取冷藏箱温度和湿度的具体数值，也不便于设定温度，故一般不用于冷藏箱远程集中监控系统。

3 冷藏箱远程集中监控系统架构

以国外某集装箱码头为例，其地处波斯湾沿海地区，属于热带沙漠气候，常年平均气温近35 ℃，夏季温度高达45℃以上，一旦冷藏箱出现制冷故障而未及时处理，货物在短时间内就会受损;因此，对冷藏箱运行状况实施远程实时集中监控意义重大。该集装箱码头自动化堆场采用水平布置形式，包括冷藏

箱区域和普通集装箱区域，配备自动化轨道吊，实现远程自动化作业。为此，冷藏箱远程监控须与自动化堆场作业配合，保证冷藏箱电源插拔、数据线插拔等衔接配合作业过程的安全可靠。

冷藏箱远程集中监控系统可以实现对冷藏箱温度、湿度、电量、报警等数据的采集、监控、存储和分析。冷箱机组内的信息通过下载电缆传输至数据接收端，然后通过四芯通信电缆传输至主监控模块，最后经以太网传输至数据服务器并连入数据库。冷藏箱远程集中监控系统硬件架构如图1所示。

数据采集模块根据监控计算机的指令不断采集和监控冷藏箱数据信息，并将其存储在数据库中。系统自动生成直观的数据信息界面，显示各种运行故障并报警，同时就冷藏箱的历史数据及任意时间点的设置温度、实际温度、报警清单等生成记录文件。冷藏箱管理人员通过客户端访问服务器所采集的数据，并监控冷藏箱工作状态。冷藏箱远程集中监控系统软件架构如图2所示。

4 冷藏箱远程集中监控系统主要功能

4.1 实时监控功能

冷藏箱远程集中监控系统实现对冷藏箱编号、送风温度、回风温度、当前设定温度、报警及报警编号、预设温度、环境温度、湿度、相对湿度、电压、电流、当前位置、预设位置、冷藏箱型号、控制器型号及版本等信息的实时监控，管理人员可以通过系统数据库中的视图查看监控信息（见图3）。

4.2 报警显示功能

通过数据库视图中的“报警”列可以查看冷藏箱當前故障和报警信息。如图4所示：冷藏箱远程集中监控系统显示可以切换为冷藏箱堆场布局模式，绿色代表通信正常，红色代表故障报警。当冷藏箱接入系统时，系统自动比对预设温度和当前设定温度，如果两者相差超过5℃（可调节），系统显示报警。

4.3 参数设定功能

通过冷藏箱远程集中监控系统信息编辑界面（见图5）可以查看并设定单个冷藏箱的当前运行状态（不同品牌冷藏箱可显示和设定的内容不同）。 在数据库视图页面也可以通过双击“温度设定”栏，在弹出的窗口中设定温度。

4.4 历史数据显示功能

在冷藏箱远程集中监控系统操作视图界面，可以下载冷藏箱历史数据并生成图表（见图6）。

4.5 箱位编辑功能

在冷藏箱远程集中监控系统操作视图界面选择“建立行/列”后，弹出箱位编辑界面（见图7）。右键单击相应位置，可将其涂上白色、灰色和黑色，分别对应冷藏箱、干货箱和空置/未使用箱位。

5 冷藏箱远程集中监控系统现场作业流程

以冷藏箱进场插电作业为例，作业人员从接收任务到处理完毕离场的作业流程如图8所示，具体操作步骤如下：（1）接到工作任务，登录手持终端查看箱号及箱位信息与系统中的是否一致，若不一致，须向中控室说明;（2）信息确认完毕后，在手持终端锁定冷藏箱箱位，防止自动化轨道吊对此列进行操作;（3）向中控室申请进入箱区，中控室确认后，刷卡并待指示灯变为绿色后，开门进入箱区，按下“人员进入”确认按钮，相应指示灯变为绿色;（4）再次确认箱号及箱位，检查冷藏箱外观、压缩机、电缆、电源插头等;（5）确认电源插头插针方向无误后，插入插座并顺时针旋转送电源;（6）查看或更换数据线插头，确保其与冷藏箱上的接口匹配后连接数据线;（7）合上冷藏箱电源开关，查看压缩机运行情况、设置温度以及通信状态指示等是否正常;（8）在手持终端上确认冷藏箱信息，输入当前冷藏箱温度并确认;（9）刷卡开门出场区，按下“人员出”确认按钮，指示灯变为红色;（10）在手持终端上解除该冷藏箱的锁定信息;（11）与中控室确认操作完毕以及操作人员已离开箱区。

6 结束语

冷藏箱远程集中监控系统在集装箱码头自动化堆场的应用不仅有助于降低冷藏箱管理人员的劳动强度，节省码头人工成本，减少堆场作业安全隐患，而且能实现冷藏箱运行数据的全方位记录、冷藏箱堆场的无人化管理和无纸化办公，从而大大提升冷链运输质量和效率。

（编辑：曹莉琼 收稿日期：2020-11-04）