廣東省第一建筑工程有限公司 邱偉斌

一、工程應(yīng)用

本人參與施工管理的廣東惠州港荃灣港區(qū)煤炭碼頭一期工程就采用新型激光輔助靠泊系統(tǒng)，作為碼頭靠泊系統(tǒng)。該工程建設(shè)2個(gè)7萬噸級煤炭卸船泊位及相應(yīng)配套設(shè)施，設(shè)計(jì)年卸船能力為1500萬噸，泊位長度550m。在施工前我司針對工程需要以及設(shè)計(jì)要求，對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，并從施工、調(diào)試等關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行技術(shù)研究，制定出激光輔助靠泊系統(tǒng)的施工方案及具體技術(shù)應(yīng)用措施，令系統(tǒng)施工過程得以順利進(jìn)行，驗(yàn)收效果達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

本技術(shù)利用先進(jìn)的激光傳感器測量船舶靠岸的距離、角度等方面，從實(shí)際的施工效果來看，由于激光探測儀器體積小且安裝靈活、施工便捷、能有效縮短工期、增加使用壽命、有效降低安裝及維護(hù)費(fèi)用，能夠?qū)崿F(xiàn)激光輔助靠泊系統(tǒng)技術(shù)的測量距離長，測量精度高等特點(diǎn)。與傳統(tǒng)靠泊系統(tǒng)技術(shù)相比，具有測量精度高、探測距離長、抗干擾性強(qiáng)、保密性好、質(zhì)量可靠、安裝靈活等優(yōu)點(diǎn)，方便船岸人員對碼頭作業(yè)環(huán)境以及船舶信息的了解，大大提高碼頭作業(yè)效率，保障港口作業(yè)安全。

二、特點(diǎn)分析

到目前為止，靠泊輔助系統(tǒng)經(jīng)歷了雷達(dá)技術(shù)、聲吶技術(shù)、空氣聲波技術(shù)等，但由于這些技術(shù)或多或少存在一些不足，因此難以被大規(guī)模普及使用。

激光靠泊系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)準(zhǔn)確地測出船舶在靠岸過程中的橫移速度、距離以及船舶與碼頭的夾角，這些信息將顯示在碼頭中控室的電腦屏幕上、碼頭的大屏幕顯示板上和手提便攜式數(shù)字顯示器上。

在船舶靠岸后，該系統(tǒng)可與系纜荷載監(jiān)測系統(tǒng)相結(jié)合，對船舶進(jìn)行漂移監(jiān)測，還可與海洋水文和氣象監(jiān)測儀器系統(tǒng)相結(jié)合，實(shí)時(shí)顯示流速、流向、風(fēng)速、風(fēng)向等信息。

三、工藝原理

激光輔助靠泊系統(tǒng)主要由激光探頭、控制室電腦、控制主機(jī)、環(huán)境測量儀、數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)換器、大型顯示屏、系統(tǒng)軟件、無線電發(fā)射機(jī)、便攜式數(shù)據(jù)接收機(jī)等組成。

激光探頭用于發(fā)射激光并接收碰到目標(biāo)反射回來的激光束?？刂浦鳈C(jī)負(fù)責(zé)計(jì)算由各個(gè)傳感器傳輸過來的各種數(shù)據(jù)，主機(jī)通過軟件處理數(shù)據(jù)，并以此為依據(jù)模擬現(xiàn)場實(shí)際情況在電腦屏幕上進(jìn)行圖形和數(shù)據(jù)顯示，供調(diào)度人員指揮參考。

環(huán)境測量儀主要是對風(fēng)向、風(fēng)速、氣溫、氣壓、降水、能見度等環(huán)境因素進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。環(huán)境測量儀具有自動采集功能，測量數(shù)據(jù)通過傳輸接口納入靠泊系統(tǒng)主機(jī)，與靠泊數(shù)據(jù)同屏顯示。

數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)換器主要將系統(tǒng)各設(shè)備的數(shù)據(jù)：如探頭及各種環(huán)境傳感器集成在一起，經(jīng)過編碼，通過線纜與控制中心相連。同時(shí)轉(zhuǎn)換器內(nèi)置計(jì)算機(jī)可在處理各種數(shù)據(jù)的同時(shí)將原始數(shù)據(jù)存儲。

無線電發(fā)射機(jī)通過天線在一定范圍內(nèi)發(fā)射圖、數(shù)據(jù)信息、操作指令或警告，船舶上引航員使用手中的便攜式數(shù)據(jù)接收機(jī)接收數(shù)據(jù)，使工作人員更加了解船舶以及港口氣象水文信息。

大型顯示屏幕推送船舶動態(tài)信息，可令碼頭管理人員更好了解船舶靠岸動態(tài)，方便船舶引航員近距離靠近碼頭時(shí)接收信息，從而能更好地引導(dǎo)船舶安全靠岸。

四、施工流程及操作要點(diǎn)

1、施工流程

系統(tǒng)深化設(shè)計(jì)→施工準(zhǔn)備→材料、機(jī)具準(zhǔn)備→橋架、配管安裝→線纜敷設(shè)→設(shè)備安裝→系統(tǒng)調(diào)試。

2、操作要點(diǎn)

（1）圖紙深化設(shè)計(jì)

熟悉施工圖紙和設(shè)計(jì)說明，充分了解碼頭安全監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備以及機(jī)柜的安裝位置以及功能。確定系統(tǒng)產(chǎn)品品牌及規(guī)格，向廠家咨詢深化后靠泊系統(tǒng)的可行性與實(shí)用性是否能滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。系統(tǒng)深化包括通過在環(huán)境測量儀上增加RS232通信傳輸接口，環(huán)境測量儀測量數(shù)據(jù)傳輸至靠泊系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口單元（LMS4），將環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)與靠泊系統(tǒng)相結(jié)合；利用碼頭無線發(fā)射基站增加系統(tǒng)信息無線收發(fā)功能，通過天線將靠泊系統(tǒng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)在一定范圍內(nèi)發(fā)送發(fā)射圖、數(shù)據(jù)信息、操作指令或警告至船舶引航員的便攜式數(shù)據(jù)接收機(jī)上；通過在PAC控制器上增加RS485接口以及在碼頭前沿增加現(xiàn)場采集控制模塊，實(shí)現(xiàn)靠泊系統(tǒng)對圍油欄自動布放裝置進(jìn)行動態(tài)監(jiān)控的功能。

（2）設(shè)備安裝

①激光探頭安裝

A、每個(gè)泊位需安裝兩個(gè)激光傳感器，傳感器的安裝位置應(yīng)對稱安裝于泊位首尾兩端，傳感器之間距離應(yīng)為50米。

B、本工程共安裝4個(gè)激光探頭，每激光探頭需分別放置于4個(gè)不銹鋼箱內(nèi)。不銹鋼箱安裝位置與碼頭施工單位及設(shè)計(jì)溝通后決定，并劃出具體預(yù)埋位置。根據(jù)廠家提供的激光探頭安裝圖紙和現(xiàn)場實(shí)際情況，確定不銹鋼箱尺寸。不銹鋼箱需帶防水蓋并預(yù)埋相應(yīng)的管道、孔洞及激光照射孔洞，以及在箱體底部預(yù)留與激光探頭底座安裝板孔的螺栓孔。

C、每個(gè)激光探頭配有一個(gè)電鍍支座可安裝于預(yù)埋的不銹鋼箱內(nèi)，用M20螺栓將激光探頭固定。利用水平儀對激光探頭進(jìn)行校準(zhǔn)，調(diào)節(jié)傳感器水平調(diào)整螺栓整螺栓，確保激光探頭射出激光線保持水平。

②大型顯示屏安裝

A、大屏幕顯示器安裝于位于碼頭前沿的轉(zhuǎn)運(yùn)站屋面上。

B、在屋面平臺大屏幕指定安裝位置上，預(yù)埋屏幕支架地腳螺栓，按圖紙要求預(yù)埋地腳螺栓及鋼管并引入線纜。

C、大屏幕顯示器應(yīng)在碼頭平臺上，將屏幕與支架組裝完畢，再通過吊車將大屏幕直接吊裝到轉(zhuǎn)換站屋頂上并緊固螺栓。為便于船上工作人員查看，屏幕面板與船舶靠泊方向呈15度角。

③氣象站安裝

A、氣象站安裝于附近的變電所屋面上方，在圖紙指定位置上預(yù)埋地腳螺栓以及鋼管。

B、將氣象站立桿固定于圖紙指定位置后，按廠家設(shè)備圖紙對氣象站進(jìn)行組裝。氣象站傳感器安裝于立桿頂端，并用螺栓緊固。按廠家圖紙要求，安裝能見度傳感器與接線盒并接好傳感器與線盒間線纜。

C、氣象站安裝完畢后，校對氣象傳感器，將傳感器校準(zhǔn)標(biāo)記調(diào)校至其指向北方向。

④天線安裝

A、無線天線立桿由三種三種規(guī)格的鋼管焊接組成，立桿上避雷針應(yīng)不小于5米。

B、本系統(tǒng)天線采用偶極子同軸全向天線，固定端填為豎直1米長管狀，利用廠家提供U型管夾固定于立桿兩端，天線與線纜連接處增加熱縮套管作保護(hù)。

⑤控制設(shè)備及機(jī)柜安裝

A、機(jī)柜安裝方法

機(jī)柜安裝完畢后，水平、垂直度應(yīng)符合廠家規(guī)定。如無廠家規(guī)定時(shí)，垂直度偏差不大于3mm。安裝機(jī)柜面板，架前留有1.5m空間，機(jī)柜背面離墻距離大于0.8m，以便于安裝和施工。壁掛式機(jī)柜底距地面宜為300mm-800mm。

B、配線設(shè)備機(jī)柜安裝方法

采用下走線方式時(shí)，架底位置與電纜上線孔相對應(yīng)，各直列垂直傾斜誤差不應(yīng)大于3mm，底座水平誤差每平方米不大于2mm，接線端子各種標(biāo)志齊全。交接箱或暗線箱暗設(shè)在墻體內(nèi)，預(yù)留墻洞安裝，箱底高出地面為500mm-1000mm。

C、各類接線模塊安裝方法

模塊設(shè)備完整，安裝就位，標(biāo)志齊全。安裝螺絲必須擰緊，面板保持在一個(gè)水平面上。

D、控制臺安裝方法

控制臺位置應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求；控制臺應(yīng)豎直安裝，臺面水平；附件完整，無損傷，螺絲緊固，臺面整潔無滑痕；臺內(nèi)插件和設(shè)備應(yīng)可靠，安裝應(yīng)牢固；內(nèi)部接線應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，無扭曲脫落現(xiàn)象。

（3）系統(tǒng)調(diào)試

系統(tǒng)施工完畢，經(jīng)施工、監(jiān)理及業(yè)主三方聯(lián)合驗(yàn)收，確保線路敷設(shè)正確無誤、設(shè)備安裝質(zhì)量、安裝位置符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求后，可聯(lián)系廠家技術(shù)人員到場進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試。

①首先將操作臺機(jī)柜內(nèi)電源接通，再將“數(shù)據(jù)交換終端”前的電源開啟后，查看“PAC 控制器”前面的指示燈是否亮起，亮起狀態(tài)是否為正常。

②再開啟電腦，進(jìn)入靠泊主界面，點(diǎn)選“工作”進(jìn)入系統(tǒng)，進(jìn)入待機(jī)主界面。

③參數(shù)設(shè)置”：進(jìn)入靠泊主界面“設(shè)置”對系統(tǒng)進(jìn)行警告設(shè)置、系統(tǒng)參數(shù)、用戶管理及船舶管理參數(shù)更改。

④然后按主界面上的“開始靠泊”按鈕后在出現(xiàn)的對話框中選擇“是”進(jìn)入下一個(gè)對話框，再輸入或下拉選擇相應(yīng)的船舶名稱和航次，然后按“確定”即可進(jìn)入靠泊狀態(tài)。

⑤利用物體遮擋碼頭激光探測器，觀測系統(tǒng)界面數(shù)據(jù)以及大屏幕顯示數(shù)據(jù)是否正確。準(zhǔn)備能見度測量儀，風(fēng)速儀等氣象測量器具，觀測系統(tǒng)讀取的環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)與測量器具所得數(shù)據(jù)是否一致。

⑥通知業(yè)主準(zhǔn)備與碼頭平時(shí)靠泊船只噸位、大小相仿的船只進(jìn)行靠泊調(diào)試。利用DGPS板卡獲取船只準(zhǔn)確定位，并將系統(tǒng)獲得數(shù)據(jù)與之相比較，觀測數(shù)據(jù)是否在誤差范圍內(nèi)。

⑦船上便攜式移動設(shè)備安裝系統(tǒng)程序，連接上碼頭激光靠泊系統(tǒng)的無線信號源后，點(diǎn)擊圖標(biāo)，靠泊系統(tǒng)客戶端將運(yùn)行。只要以上設(shè)置和操作都無誤，并且信號連接穩(wěn)定的情況下，通訊指示將為綠色，并且顯示當(dāng)前連接的服務(wù)器上的（風(fēng)速風(fēng)向）數(shù)據(jù)及碼頭名稱；當(dāng)靠泊開始后，激光傳感器收到距離信號后，距離、速度及角度數(shù)據(jù)即能顯示出來。

五、結(jié)束語

國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展為國內(nèi)港口碼頭提供了前所未有的發(fā)展機(jī)遇。因此，為了進(jìn)一步提高和改善國內(nèi)港口碼頭的運(yùn)作效益和效率，國內(nèi)大部分港口碼頭陸續(xù)使用激光靠泊監(jiān)測系統(tǒng)來提高生產(chǎn)效率。激光輔助靠泊系統(tǒng)比其他靠泊系統(tǒng)提高了監(jiān)測長度以及探測精度，并增加無線通信功能、圍油欄開閉功能以及加入氣象信息，令碼頭以及船上工作人員能夠更加及時(shí)地掌握更詳盡的船舶靠泊信息，大大減少船舶因靠泊失誤造成的事故，保護(hù)碼頭設(shè)施免受破壞，減少人員傷亡及財(cái)務(wù)損失，為碼頭可靠運(yùn)行提供又一保障。

同時(shí)通過對系統(tǒng)進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，也可將碼頭環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)與靠泊系統(tǒng)進(jìn)行合并，無需再為環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)另外設(shè)置控制器、監(jiān)控器等設(shè)備，減少線纜以及線管的使用，有利于弱電機(jī)房布置的綜合協(xié)調(diào)，有效降低施工成本，為港口碼頭的作業(yè)安全起到了保駕護(hù)航的作用。