智能制造

船舶制造企业要实现船舶的智能制造,必须建设面向智能制造和智能化现场管控的生产物流物联网。建设面向智能制造和智能化现场管控的制造物联,目的是实现船厂生产物流的动态跟踪与可靠感知,通过网络层的实时传输和应用层的功能实现,衔接、协同各个生产环节,提高造船效率。

平板车作为船厂生产物流的重要运输工具之一,承担着船厂大型设备、结构、分段等的运输任务,是船厂生产物流的重要组成设备,针对平板车和分段的实时感知和定位,是智能船厂制造物联感知层的重要目的,也是本方案的重点实现目标。

技术方案:

1 总体架构
图1 基于北斗技术的平板车及分段定位方案总体架构

基于北斗技术的平板车及分段定位系统主要包括以下关键部分:

2 技术原理

基于北斗卫星定位技术的定位终端主要涉及到以下三项技术:

2.1 北斗位置信号接收

定位终端选用和芯星通科技有限公司的UM220-III N模块进行北斗卫星信号接收,基本原理是以1575.42MHz为中心频率,接收、解调卫星的广播C/A码信号,测量出已知位置的卫星到用户机之间的距离,然后综合多颗卫星的数据解算用户机的具体位置。

北斗卫星定位系统采用位于赤道上空的两颗同步卫星,提供两个距离值,第三个距离值采用未知点与地心的距离,这个数值可以通过地球半径加上用户自身的海拔高程得到。这样,由于地心坐标已知,因此通过三个距离值和三点的坐标,从而解算出用户机的具体坐标。

UM220-III芯片遵循标准的卫星通信NMEA-0183协议,解算出用户机的具体坐标之后,通过串口(RS232)将解算的位置信息发送出去。

数据流向

基于卫星定位的终端数据流向如下图所示,红色箭头为数据流向:

图2 数据流向图

业务流程及应用场景规划

目前,在船厂分段运输和平板车辆调度使用上,通过卫星定位技术的介入,对平板车和分段的位置信息进行监控和发布,可以实时获取车辆和分段的位置和行驶状态,从而为船厂的生产物流配送和调度提供有效的辅助决策信息。通过梳理,基于北斗技术的平板车与分段定位系统在船厂主要的业务场景包括:

  1. 船厂生产物流的统一调度和运输;
  2. 分段转运、车辆使用计划派工、领工、完工状态统计;
  3. 大型平板车和分段的行驶轨迹和状态信息监控;
  4. 车辆油耗、速度控制,降低车辆使用成本;
  5. 分段转运入场/离场状态实时展示。

根据应用场景规划和系统实施特点,对基于北斗技术的平板车和分段定位系统在船厂应用的业务流程进行了梳理,如下图所示:

图3 定位系统业务流程

通过本方案的实施,能够实现对船厂内部平板车、分段的实时定位和跟踪,并通过地图实时发布,数据更新的频率为1Hz(每秒刷新一次)。通过北斗校准基站的补偿,能够实现的定位精度误差不大于5米,能够满足船厂对平板车和分段定位的要求。