丁家宇

摘要：研究起重機(jī)的自動化控制技術(shù)，適用于自動化的運(yùn)營碼頭，在自動化碼頭上可以自動監(jiān)控各設(shè)備運(yùn)作狀態(tài)，并使用遠(yuǎn)程的控制信息系統(tǒng)及使用自動處理系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)在碼頭岸邊利用自動化設(shè)備來實(shí)現(xiàn)無人化的操作，會大幅度提高起重機(jī)的運(yùn)行效率，也提高了碼頭貨物裝載運(yùn)輸?shù)男省?/p>

關(guān)鍵詞：岸邊集裝箱 起重機(jī) 自動集裝碼頭 控制技術(shù)

引言

隨著國內(nèi)船舶業(yè)逐步向大型輪船的方向發(fā)展，因此要增強(qiáng)碼頭貨物裝載效率，使用自動化設(shè)備可以提高后裝載運(yùn)輸效率，而且能夠縮減人工搬運(yùn)的成本。近年，國家政府部門要求碼頭實(shí)現(xiàn)環(huán)保節(jié)能的運(yùn)作，自動化的設(shè)備就很好的實(shí)現(xiàn)了綠色節(jié)能環(huán)保的應(yīng)用效果。自動型的碼頭設(shè)施設(shè)備比較安全可靠，運(yùn)營成本可控，這些特征就成為綜合碼頭的發(fā)展方向，使用起重機(jī)設(shè)備。由于起重機(jī)可以提升和裝卸大型的大宗貨物，成為了碼頭上的關(guān)鍵設(shè)施。

一、自動化岸橋控制系統(tǒng)

使用自動的設(shè)施設(shè)備來控制碼頭上岸橋，如圖 1所示，讓自動系統(tǒng)會成為碼頭中的核心中樞，來負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的傳輸，上傳下達(dá)。在實(shí)際的碼頭運(yùn)作中，會有岸橋系統(tǒng)、目標(biāo)系統(tǒng)、吊具檢測系統(tǒng)，這些系統(tǒng)會實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交融交織。

（一）與 MS信息交互

自動岸橋系統(tǒng)會直接接收 MS系統(tǒng)給出的自動化指令，并且將這些信息進(jìn)行分解，傳輸給不同的起重機(jī)設(shè)備。在岸橋系統(tǒng)上就能夠用單機(jī)的方式來反饋信息，直接傳輸給 MS系統(tǒng)，在岸橋的貨物裝卸作業(yè)中，碼頭上所有作業(yè)都會從岸橋系統(tǒng)中提取信息之后，再用 MS系統(tǒng)去逐條發(fā)送給每個小車，這些運(yùn)貨的車輛在接收指令之后再執(zhí)行，將反饋信息實(shí)時的發(fā)傳送給 MS系統(tǒng)。 MS系統(tǒng)就會接收，小車發(fā)送來的指令，由自動安全系統(tǒng)來糾正。將這些質(zhì)量信息按照一定矯正規(guī)則之后，在發(fā)送至 PLC系統(tǒng)由小車內(nèi) PLC系統(tǒng)來完成各項(xiàng)指令[1]。

（二）與岸橋內(nèi)部各系統(tǒng)相互交互銜接

ACCS與 SDS、TDS等相關(guān)的信息系統(tǒng)進(jìn)行交互控制，門架小車為全自動運(yùn)行 SDS，可以通過檢測安裝在吊頂上的紅外結(jié)構(gòu)光源來測算之后在吊具上。獲取吊具空間信息和吊具的姿態(tài)信息之后，再將這些數(shù)據(jù)信息都傳送給自動安全系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)能夠控制各類小車時，小車可以精準(zhǔn)快速方式來運(yùn)作，這會極大促使設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)效率和設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)，使安全性得到顯著的提升。

TDS可以使用檢測設(shè)備來檢查集裝箱無人運(yùn)輸車等相關(guān)設(shè)備，來提取信息傳送給自動控制系統(tǒng)之后，系統(tǒng)在發(fā)送指令來給這些設(shè)備質(zhì)量信息，可以在系統(tǒng)內(nèi)部精準(zhǔn)去確定各設(shè)備的位置信息。

（三）按橋標(biāo)稱的信息及安全保護(hù)

在碼頭岸橋式設(shè)備上，要針對于岸橋具體位置做好參數(shù)設(shè)計(jì)，在一些運(yùn)輸?shù)男≤嚿弦_定好位置信息之后，再由安全系統(tǒng)去完成數(shù)據(jù)的處理，使用無人車平臺內(nèi)部。用多種代碼來替換，在岸橋上要設(shè)置一定的防撞保護(hù)裝置，主要是給小車設(shè)置安全防護(hù)裝置，給主小車和門架，小車都安放防護(hù)的裝置。

（四）平臺管理

在碼頭貨物的裝載過程中，使用雙小車岸橋來進(jìn)行集裝箱的裝卸，大多數(shù)集裝箱都要通過中轉(zhuǎn)平臺來在輪船一側(cè)及碼頭堆場之間裝卸貨物。因此，中轉(zhuǎn)運(yùn)輸平臺也比較關(guān)鍵，在碼頭上，大多數(shù)集裝箱都要進(jìn)行鎖頭的拆卸，同時還要做好集裝箱的精準(zhǔn)確認(rèn)等相關(guān)操作。

二、邏輯控制系統(tǒng)

在碼頭上岸橋設(shè)施上，要設(shè)計(jì)邏輯系統(tǒng)，在日常的貨物裝載中，碼頭上部分運(yùn)輸小車，在接收按橋系統(tǒng)發(fā)布質(zhì)量信息時，來自動化的運(yùn)行。在發(fā)送常規(guī)性指令之后，可以自動形成集裝箱環(huán)的排位信息，之后由司機(jī)去完成對集裝箱的抓取的相關(guān)操作，其余操作都可以由按自動系統(tǒng)來完成。邏輯控制系統(tǒng)是自動化系統(tǒng)中的執(zhí)行層，它可以讓設(shè)備自動運(yùn)作，而且擁有最新型自動化技術(shù)。

（一）自動學(xué)習(xí)排位功能

排位功能主要是讓小車通過自主學(xué)習(xí)來自動排位，免去的人員事務(wù)數(shù)據(jù)信息更新工作。排位是指根據(jù)輪船船頭位置，及根據(jù)集裝箱長寬高體積信息和小車的具體位置，來自動測算出各排位的小車位置信息，并且還要對測算出來的最大成交值，做好合理的控制，避免出現(xiàn)測算數(shù)據(jù)的出錯。排位信息更新是指要結(jié)合輸入當(dāng)前的排位號及排位范圍，手動更新范圍內(nèi)部所有排位位置信息，并且應(yīng)用實(shí)際位置來糾正排位的誤差，進(jìn)而提高對象到位精準(zhǔn)度，而且還可以通過選擇適用的相位間隔寬度，來選擇恰當(dāng)?shù)奈恢眯畔2]。

（二）自動抓箱及放箱的功能

司機(jī)通過接收到自動化的指令之后來自動調(diào)取設(shè)備，當(dāng)小車接入到系統(tǒng)內(nèi)部發(fā)送的質(zhì)量信息就會自動去運(yùn)行到集裝箱位置之后，由司機(jī)去操控設(shè)備來抓起集裝箱。小車也會自動地運(yùn)作，之后再從輪船自動放入的碼頭一側(cè)，由小車自動回到停車位上。當(dāng)小車在回到停車位之后，接收到發(fā)送的指令，可以繼續(xù)執(zhí)行下一條指令，當(dāng)小車接收到系統(tǒng)內(nèi)部發(fā)送的裝船指令信息之后，就可以自動運(yùn)行，自主抓取中轉(zhuǎn)平臺上的集裝箱。再將其運(yùn)送到輪船一側(cè)，司機(jī)只是用手動去操作，放箱就可以完成操作，使用這種方式大幅度縮減人員的工作量，而且可以使得車輛自動化的運(yùn)作。

三、遠(yuǎn)程岸橋監(jiān)控系統(tǒng)

遠(yuǎn)程岸橋是當(dāng)前自動化岸橋的監(jiān)控，分別在實(shí)際運(yùn)作中會監(jiān)督這個安全的運(yùn)作狀態(tài)，包含了下達(dá)一部分的操作質(zhì)量信息和運(yùn)行狀態(tài)及單機(jī)故障和按橋的實(shí)時信息。如果設(shè)備停止運(yùn)作，這時碼頭工作人員就可以通過該系統(tǒng)去判斷出指令層面的單機(jī)故障，避免造成停機(jī)，要根據(jù)相關(guān)信息及時作出一定的反應(yīng)決策。

在集裝箱裝卸時，單獨(dú)安全會做作業(yè)整體，如果等級故障影響范圍比較有限，使各項(xiàng)的作業(yè)任務(wù)，就都要由設(shè)備調(diào)動員去調(diào)整。工作人員要將設(shè)備故障帶來影響控制在最小的水平，使用自動控制系統(tǒng)，這時暗橋會成為自動化系統(tǒng)的一個關(guān)鍵點(diǎn)。大多數(shù)的信號都會被一些子系統(tǒng)的收集，單機(jī)故障引起，反而會阻止設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)，運(yùn)行時間的增長而產(chǎn)生更多的疊加，在自動系統(tǒng)內(nèi)部，可以精準(zhǔn)的去判斷故障，快速的處理故障，使得系統(tǒng)運(yùn)行安全性更高。

自動化的碼頭能夠確定好發(fā)生設(shè)備故障產(chǎn)生的邏輯，可以極快的去消除各類設(shè)備的誤報問題。在自動化的運(yùn)行系統(tǒng)中，人機(jī)界面在合理可以確保人員合規(guī)的操作各項(xiàng)設(shè)備，精準(zhǔn)判別故障的位置。自動化系統(tǒng)內(nèi)部人機(jī)界面能夠設(shè)置故障數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)工作，而且可以高速協(xié)調(diào)維修人員了解各個單機(jī)設(shè)施設(shè)備的運(yùn)作狀態(tài)。

四、遠(yuǎn)程操作系統(tǒng)

在碼頭上的岸橋車設(shè)備的操作上，實(shí)際貨物裝載，無需岸橋的操作司機(jī)深入到現(xiàn)場來操作，只需要在遠(yuǎn)程的操作電腦上去使用手柄，就可以完成所有的操作工作任務(wù)，這就大幅度地提高了司機(jī)操作的安全性，也減少了司機(jī)操作的事故發(fā)生。

（一）遠(yuǎn)程操作站

在樓宇內(nèi)安裝通信和監(jiān)控的設(shè)備，通過有線的通信直接將碼頭與辦公樓內(nèi)部的設(shè)備進(jìn)行連接，通過使用遠(yuǎn)程操控站來獲取信息，同時遠(yuǎn)程操控站還具備司機(jī)室的使用功能，司機(jī)可以使用手柄來直接去操控起重機(jī)設(shè)備。在起重機(jī)設(shè)備上安放攝像頭，工作人員在遠(yuǎn)程的辦公室內(nèi)，通過顯示大屏就可以發(fā)現(xiàn)起重機(jī)設(shè)備運(yùn)作的實(shí)時狀態(tài)，以便可以發(fā)現(xiàn)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)信息，發(fā)現(xiàn)設(shè)備的故障位置，及時告知維護(hù)人員故障的詳細(xì)信息，以便能夠讓工作人員快速的將故障消除，使起重機(jī)設(shè)備正常運(yùn)作。

（二）CCTV系統(tǒng)

在系統(tǒng)監(jiān)控上，使用大量的監(jiān)控攝像機(jī)，給起重機(jī)設(shè)備不同的位置如前后大梁、小車架等位置多安裝攝像頭，將所有攝像頭的信息集成于監(jiān)控室內(nèi)部顯示大屏上。再將數(shù)據(jù)集傳送給遠(yuǎn)程操控站，這樣就能夠給遠(yuǎn)程操控人員提供更全面，更加直觀的起重機(jī)或者信息操控人員會面臨面對直接的主畫面來智能切換[3]。當(dāng)起重機(jī)吊裝上升，就會顯示出設(shè)備的運(yùn)行信息，當(dāng)大車要左右運(yùn)動，畫面就會切換至大車的左右兩側(cè)。

（三）HMI輔助設(shè)備

將司機(jī)操作頻繁的按鈕都安裝在 HMI的裝備上，這樣就提高了操作便捷性，也使得操作時更加美觀，減少了誤操作的問題，而且提高了整個系統(tǒng)運(yùn)行的安全性。

五、結(jié)束語

自動化的碼頭使用自動控制系統(tǒng)來吊裝集裝箱設(shè)備，相比過去傳統(tǒng)的集裝箱吊裝方式，自動化可以大幅度壓縮碼頭上人員成本，而且提高了操作的精準(zhǔn)度，減少了安全事故。利用岸橋來實(shí)現(xiàn)貨物的裝載，在安全運(yùn)行中，安裝自動化的安全系統(tǒng)，使用遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，遠(yuǎn)程的自動控制系統(tǒng)及故障系統(tǒng)會大幅度提高安全作業(yè)操作效率，而且能夠進(jìn)一步提高碼頭的整體運(yùn)轉(zhuǎn)效率。國內(nèi)集裝箱船舶的大型化發(fā)展，運(yùn)輸量逐年增大，并且碼頭的吞吐量也逐年提高，因此對于提高碼頭內(nèi)部的裝卸效率有更高的要求。傳統(tǒng)單吊具的吊裝方式難以滿足現(xiàn)有碼頭裝卸量及增長需求，使用吊橋內(nèi)的雙吊機(jī)的裝卸作業(yè)方法得到了普及，使用雙吊具吊裝方式具備實(shí)用性，操作便捷性提升方面有明顯的優(yōu)勢效果，因此自動控制技術(shù)已經(jīng)在國內(nèi)有廣泛的應(yīng)用。碼頭運(yùn)營企業(yè)引入自動化的控制系統(tǒng)，在起重機(jī)設(shè)備內(nèi)部嵌入系統(tǒng)，以便可以提高設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)效率，減少碼頭人員數(shù)量，降低碼頭貨物裝卸的人力成本。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳建明，陸逸東.自動化碼頭岸邊集裝箱起重機(jī)雙吊具作業(yè)工藝[J].港口裝卸，2019，000（001）：67-70.

[2]趙斌，馬矜.自動化碼頭岸邊集裝箱起重機(jī)控制技術(shù)[J].港口裝卸，2019（5）.

[3]黎志勇，羅勛杰.自動化岸邊集裝箱起重機(jī)調(diào)試過程與方法 [J].港口裝卸，2019，000（001）：20-22.

（作者單位 ：上海振華重工（集團(tuán)）股份有限公司 ）