现代化港口的蚂蚁运输队大学生课外学术科技作品竞赛选拔赛作品申报书.docx
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现代化港口的蚂蚁运输队大学生课外学术科技作品竞赛选拔赛作品申报书
申报者情况(集体项目)
说明:
1.必须由申报者本人按要求填写;
2.申报者代表必须是作者中学历最高者,其余作者按学历高低排列;
3.本表中的学籍管理部门签章视为申报者情况的确认。
申报者代表情况
姓名
性别
男
出生年月
学校
上海交通大学
系别、专业、年级
软件学院
学历
硕士研究生在读
学制
2.5
入学时间
作品名称
现代化港口的“蚂蚁运输队”
毕业论文题目
通讯地址
邮政编码
办公电话
常住地
通讯地址
邮政编码
住宅电话
其他作者情况
姓名
性别
年龄
学历
所在单位
刘博
男
23
硕士在读
上海交通大学软件学院
张哲
男
20
本科在读
上海交通大学软件学院
顾晟曦
男
20
本科在读
上海交通大学软件学院
资格认定
学籍管理部门意见
以上作者是否为2005年7月1日前正式注册在校的全日制非成人教育、非在职的高等学校中国籍专科生、本科生、硕士研究生或博士研究生。
□是□否(部门签章)
年月日
院、系负责人
或导师意见
本作品是否为课外学术科技或社会实践活动成果
□是□否
负责人签名:
年月日
申报作品情况(科技发明制作)
说明:
1.必须由申报者本人填写;
2.本部分中的科研管理部门签章视为对申报者所填内容的确认;
3.本表必须附有研究报告,并提供图表、曲线、试验数据、
原理结构图、外观图(照片),也可附鉴定证书和应用证书;
4.作品分类请按照作品发明点或创新点所在类别填报。
作品全称
大型码头、机场适用的智能交通系统模型
作品分类
(A)A.机械与控制(包括机械、仪器仪表、自动化控
制、工程、交通、建筑等)
B.信息技术(包括计算机、电信、通讯、电子等)
C.数理(包括数学、物理、地球与空间科学等)
D.生命科学(包括生物、农学、药学、医学、健
康、卫生、食品等)
E.能源化工(包括能源、材料、石油、化学、化
工、生态、环保等)
作品设计、发明的目的和基本思路,创新点,技术关键和主要技术指标
为什么设计这样的系统:
伦敦希思罗机场试用一种无人驾驶出租车。
设计者给它起了一个有趣的名字,叫“乘客快速运输系统”。
这种无人驾驶的出租车用电作动力,可以乘载一家四口和行李以每小时40公里的速度通过专用轨道到达半径为8公里的另一个中转站或乘客们想要到达的地点。
设计者表示,无人驾驶出租车比目前伦敦的公交汽车平均速度快60%,节约60%的旅行时间。
——新华网2006年1月30日
再过几天,如果你去东方绿舟游玩,迎面突然驶来一辆没有司机驾驶、能自己跑路的观光车,千万不要不相信自己的眼睛。
沪上首批无人驾驶车本月上旬将驶入东方绿舟。
这个由上海交通大学与欧盟科学家合作研发的“CyberC3”(中国城市交通中的无人驾驶技术)项目,正酝酿一场“出行革命”。
——新民晚报2007年1月04日
现代港口正在向大型化、深水化、综合物流服务中心的方向发展。
为适应这种发趋势,港口应进一步完善集疏运网络,增强流通功能,加强信息服务。
上海港外高桥二期码头,因试用一种无人驾驶的吊车,整个堆场的集装箱吞吐量以20%的速度迅速增长。
在这种形势下,触动了我们设计一种适用于码头、大型仓库、工厂等物流配送中心的交通调配系统。
我们的方案是:
将每辆无人驾驶的自动寻道运输车作为一个受控的无线网络节点,组成一个自组织自适应的星型拓扑无线局域网络。
所有运输车终端,严格按照服务台发出的命令执行最优路径。
服务台根据所有运输车的当前运行状态,运算出的某一辆运输车的最优路径,并不一定是最快最近的行驶路线,但用这种方法得出的交通状况预判断,一定是最有利于整个系统协调运行。
相对于无人驾驶出租车或CyberC3汽车,本系统更注重于整个运输车群体中的调配,而不仅仅只是对汽车单个个体的功能设计。
这种蚁群式调配的目的,是为了减少在货物输送中人的主观行为造成的运输流程的不协调,避免运输车个体间,因为没有信息交换造成的不可预见的交通拥塞。
所以设计本系统的主要目的就是:
提高效率,让港口跑的更快!
基本思路(创新点):
本系统分三个部分:
无线局域网络,服务控制端和运输车终端。
无线局域网络由一个服务控制端,和安装在车终端的短距离低功耗的无线装置组成。
网络以多级跳星型拓扑形式组网。
这种组网方式相对于GPS或远距离点对点方式,成本低,易改造,定位精确,稳定性高。
同时在这样的无线网络环境下,功能可扩展能力得以加强,例如运输车在向服务台发当前运行状态时,“顺便”将运送的货物信息也一起发给服务台,由服务台建立货物的信息系统。
运输车终端是一辆通过无线实时接受服务台命令的自动寻道货物输送车,并执行拐弯判断和准确停车,同时车终端还必须按要求及时“报告”当前运行状况。
在我们的演示作品中采用的是红外反射传感的方式来实现自动寻道,作品演示车上装有无线模块。
如果无线网络是整个系统的神经脉络的话,服务控制端就是大脑。
大脑接受来自各个节点发过了的信息,并进行运算,将运算结果返回车终端执行,同时把大量信息数据分类储存。
在我们的作品中服务控制端由PC机担任,软件界面显示系统运行的所有信息,并可以以管理员身份登录进行强制“干预”。
界面后台由状态机运行一张虚拟地图。
关键技术与主要技术指标:
在设计实现过程中涉及到的主要技术有:
交通调配算法与服务控制端用户界面的设计。
短距离无线通信模块间的通信协议设计,无线通信过程中多个终端同时发射抢占总控台进程、握手、终端损坏、临时增加终端、无线系统紧急情况,等情况下的策略设计。
小车的制作调试,包括基于红外放射传感实现自动寻道行驶,无线模块安装与调试,来自服务台发过来的命令的解析并执行。
(具体请参看研究报告和作品演示)
作品的科学性先进性(必须说明与现有技术相比、该作品是否具有突出的实质性技术特点和显著进步。
请提供技术性分析说明和参考文献资料)
作品的科学性先进性:
世界各国的港口为了谋求自身在国际港口竞争中的地位,都在积极开发新技术,改善装卸工艺、提高装卸效率,以吸引干线船的挂靠。
现代高科技在港口的应用给港口带来了高效化。
一些国际性港口,在集装箱装卸技术上,已经有采用跨运车自动定位系统,不仅用于堆场作业,还用于集装箱位置的实时查询,极大提高了集装箱的处理能力。
还有装卸工艺自动化,散货装卸机械方面等等。
所以所,本作品设计从实质性应用方面和系统工作的机制策略设计来讲都具有一定的科学性先进性。
在技术实现方面,各个功能模块的性能在我们的模拟实验中都得到了验证。
与想接近的课题或已经用于现实的项目比较,本系统具有比较明显的优势。
比如:
现在比较热门的是采用GPS技术进行个体的定位,先不论GPS的开发费用和维护,GPS的实时性与稳定性不能满足这种大型高节奏大信息量的场所,也导致不能精确定位。
在信息交互方面,服务端通过友好的软件界面输出信息,让管理人员能够实时掌握当前状况和历史记录,同时能够接受管理者的调配任务。
在分析系统实现可行性和当前发展状况发面,参考了以下文献资料:
[1]张其善等,智能车辆定位导航系统及应用,2002(03),交通运输系统工程与信息
[2]季寿文等,智能车辆导航路径识别的模糊神经网络方法研究,清华大学,2003(02),中国图像图形
[3]蔡芸,孙国正等,集装箱港口先进技术介绍,2004(6),中国水运
[4]王国利等,现代运输技术的发展对港口的要求,2005(8),港口装卸
[5]交通咨询网,
[6]锦程物流网,
[7]曾鹏,面向工厂自动化应用的无线网络技术,2006(5)中国科学院沈阳自动化研究所
[8]ManfredWolf,Reliable,ruggedandsecurewithIndustrialWirelessLAN.2004,SIEMENS
[9]KaiLi,SIMATICNETNetworkingforIndustty,2006(8),SIEMENS
[10]Modernports:
AUKpolicy,2000(8),DepartmentforTransport,
[11]SHANLi-hui,ResearchonModernPortLogisticsInformationSystemBasesonTianjinPort,2006(7),LOGISTICSTECHNOLOGY
作品在何时、何地、何种机构举行的评审、鉴定、评比、展示等活动中获奖及鉴定结果
无
作品所处
阶段
(A)A实验室阶段B中试阶段C生产阶段
D(自填)
技术转让方式
作品可展示的
形式
□实物、产品□模型□图纸□磁盘■现场演示□图片□录像□样品
使用说明及该作品的技术特点和优势,提供该作品的适应范围及推广前景的技术性说明及市场分析和经济效益预测
本作品通过实地考察上海洋山深水港口,充分考虑到物流码头的现实需求,设计了一种智能交通调配的解决方案。
经过改装的智能输送车可以在这些场所按照预定线路实现无人驾驶,既提高了流通效率,增大了货物吞吐量,有能够大大降低安全隐患。
整个系统成本低,在场所进行改造相当方便。
本系统适用于港口,机场,大型工厂,超市仓库等等场所。
目前国内或国外绝大多数这类场所还是采用人工操作的方法进行运输调配,效率不高,也影响了经济效益。
所以本系统具有很大的市场空间和前景。
专利申报情况
□提出专利申报
申报号
申报日期年月日
□已获专利权批准
批准号
批准日期年月日
□未提出专利申请
科研管理部门
签章
年月日
当前国内外同类课题研究水平概述
说明:
1.申报者可根据作品类别和情况填写;
2.填写此栏有助于评审。
当前国内外对智能交通系统的研究,一般方式是采用GPS定位系统或事先储存地图的方式来实现实际交通中的导航功能,在这方面的研究也有较成熟的应用。
但这些方法需要每个终端上配备GPS装置,又需要储存大量的地图集,成本较大,而且一旦地图发生变化还需要重新调整地图,否则就有可能在导航时出现误差。
在局部范围内的智能化运输,目前国内的普遍做法是,用铺设铁轨的方法设计路线。
但这种方法需要大范围改造环境,人力财力投入比较大。
在港口方面,国内也有类似的研究课题已经取得了不错的应用效果。
如上海外高桥二期码头,采用3D激光雷达加精确图像处理系统的方式精确定位集装箱,用无人驾驶的吊臂进行堆场作业。
该设计大大提高了综合作业效率。
在国外尤其是欧洲,近几年出现了无人驾驶自动导引小车系统(AGVS)和自动化集装箱堆栈系统等,这两套系统目前主要在荷兰的阿姆斯特丹港和德国的汉堡港进行了应用,且效果非常好,使得整个港口的吞吐率得到了很大的提高,单个集装箱存取时间能满足更高的要求。
但此类系统均为德国企业的商业化产品,应用成本很高,且在国内还没有相关系统的应用实例。
推荐者情况及对作品的说明
说明:
1.由推荐者本人填写;
2.推荐者必须具有高级专业技术职称,并是与申报作品
相同或相关领域的专家学者或专业技术人员(教研组
集体推荐亦可);
3.推荐者填写此部分,即视为同意推荐;
4.推荐者所在单位签章仅被视为对推荐者身份的确认。
推荐者情况
姓名
性别
年龄
职称
工作单位
通讯地址
邮政编码
单位电话
住宅电话
推荐者所在
单位签章
(签章)年月日
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请对作品的意义、技术水平、适用范围及推广前景作出您的评价
其它说明
推荐者情况
姓名
性别
年龄
职称
工作单位
通讯地址
邮编
单位电话
住宅电话
推荐者所在
单位签章
签章日期年月日
请对申报者申报情况的真实性作出阐述
请对作品的意义、技术水平、适用范围及推广前景作出您的评价
其它说明
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