ＧＰＳ技術(shù)在集裝箱碼頭的應(yīng)用

王　彤

0引言

隨著國(guó)際航運(yùn)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，遠(yuǎn)洋集裝箱船舶日趨大型化，對(duì)集裝箱碼頭裝卸技術(shù)的要求也越來(lái)越高。當(dāng)前全球正經(jīng)歷百年不遇的金融危機(jī)，國(guó)際航運(yùn)市場(chǎng)進(jìn)入萎縮期，港口企業(yè)應(yīng)該以此為機(jī)遇，從技術(shù)和管理創(chuàng)新上增強(qiáng)企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力。

1RTG作業(yè)中存在的問(wèn)題

目前國(guó)內(nèi)集裝箱碼頭較多使用龍門起重機(jī)（RTG）。

RTG的作業(yè)高度由早先的“堆三過(guò)四”和“堆四過(guò)五”發(fā)展到“堆五過(guò)六”和“堆六過(guò)七”，起升速度由15~/min提高到20~/min，吊具下起升重量從增加到，作業(yè)能力顯著提升，但由于其自身機(jī)械結(jié)構(gòu)的限制，一直存在如下問(wèn)題難以解決。

1.1無(wú)法探測(cè)堆場(chǎng)吊具的實(shí)時(shí)位置

RTG沒(méi)有探測(cè)吊具位置的裝置，司機(jī)作業(yè)時(shí)，需要手工輸入集裝箱位置，影響裝卸效率，有時(shí)，由于場(chǎng)位地標(biāo)的磨損或污損，司機(jī)會(huì)因?yàn)榭床磺鍒?chǎng)位號(hào)而裝錯(cuò)箱或卸錯(cuò)位。

1.2不具備防碰撞功能

在碼頭作業(yè)繁忙時(shí)，常常需要幾臺(tái)RTG近距離工作，在這個(gè)過(guò)程中，要防止RTG相互碰撞只能依靠司機(jī)加強(qiáng)注意，在司機(jī)勞累過(guò)度或麻痹大意時(shí)很容易造成機(jī)械和人員傷害。此外，RTG吊具起升高度無(wú)法自動(dòng)控制，一旦刮碰周圍的集裝箱，很可能造成嚴(yán)重?fù)p失。

1.3無(wú)法自動(dòng)糾偏

RTG沒(méi)有固定的運(yùn)行軌道，如果行駛時(shí)輪壓不對(duì)稱，就很容易偏離跑道，司機(jī)必須不斷調(diào)整方向以糾正偏差，作業(yè)難度因此加大，裝卸效率隨之降低。此外，當(dāng)作業(yè)堆箱層數(shù)增加時(shí)，集裝箱可能阻擋司機(jī)的視線，特別是雨霧雪天和黃昏無(wú)燈照時(shí)操作更加困難。

1.4難以準(zhǔn)確定位作業(yè)箱

由于無(wú)法監(jiān)控RTG的吊具位置，不能檢查實(shí)際作業(yè)與系統(tǒng)指令的箱位是否相符，誤操作難以避免。

2集裝箱碼頭應(yīng)用GPS輔助RTG作業(yè)

近幾年，全球定位技術(shù)（GPS）發(fā)展迅速，已在許多領(lǐng)域得到廣泛使用。

如何既保證RTG運(yùn)行穩(wěn)定、安全可靠，又準(zhǔn)確定位集裝箱?GPS精確定位技術(shù)是一種較為理想的解決方案。

2.1運(yùn)用GPS偵測(cè)箱位

箱位偵測(cè)系統(tǒng)（Position Detecting System，PDS）可以探測(cè)RTG吊具相對(duì)于場(chǎng)地的精確三維立體坐標(biāo)并將坐標(biāo)數(shù)據(jù)換算為集裝箱生產(chǎn)管理系統(tǒng)的箱位代碼，與指令進(jìn)行核對(duì)。

2.2防止機(jī)械碰撞

當(dāng)幾臺(tái)RTG同時(shí)近距離作業(yè)時(shí)，GPS可通過(guò)偵測(cè)各自場(chǎng)位計(jì)算出彼此間距，如果兩車間距接近設(shè)定的安全距離，RTG發(fā)出聲光警報(bào)；如果兩車間距小于安全距離，RTG自動(dòng)減速停車，避免相撞。

2.3提高RTG行駛準(zhǔn)確性

GPS輔助RTG沿著跑道基準(zhǔn)線行駛，使其如同RMG一樣安全穩(wěn)定。自動(dòng)糾偏系統(tǒng)能根據(jù)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行輪壓和方向的微調(diào)，保證行駛穩(wěn)定，司機(jī)不必耗費(fèi)時(shí)間低頭目測(cè)進(jìn)行手動(dòng)糾偏，勞動(dòng)強(qiáng)度大大降低。

2.4避免吊箱誤操作

RTG通過(guò)PDS獲取吊具的實(shí)時(shí)三維立體坐標(biāo)，再換算為系統(tǒng)箱位代碼，如果吊具不在作業(yè)指令描述的箱位，司機(jī)不能開(kāi)閉鎖進(jìn)行提放箱，這能解決因RTG沒(méi)有位置監(jiān)控裝置而造成的提錯(cuò)箱和放錯(cuò)位的問(wèn)題。

3集裝箱生產(chǎn)管理系統(tǒng)與GPS的結(jié)合

GPS技術(shù)不但能強(qiáng)化集裝箱RTG的安全運(yùn)行和自動(dòng)控制，而且能完善集裝箱生產(chǎn)管理系統(tǒng)的自動(dòng)化管理功能。

3.1裝卸作業(yè)指令的自動(dòng)選擇

以前，RTG司機(jī)必須肉眼觀測(cè)需要作業(yè)的集裝箱，然后選定系統(tǒng)作業(yè)指令，在裝卸完成后，還需要手動(dòng)確認(rèn)；司機(jī)不僅要操作機(jī)械吊箱，還要觀察箱號(hào)、車號(hào)、場(chǎng)位等，在雨霧雪天氣中很容易發(fā)生裝卸錯(cuò)誤。PDS能隨時(shí)探測(cè)吊具的位置，將其換算成箱位代碼傳送至集裝箱生產(chǎn)管理系統(tǒng)，系統(tǒng)據(jù)此查出所在場(chǎng)位的作業(yè)指令，幫助RTG司機(jī)選定待作業(yè)指令。如果當(dāng)時(shí)場(chǎng)位有多個(gè)待作業(yè)指令，生產(chǎn)管理系統(tǒng)能按場(chǎng)地作業(yè)規(guī)則作出選擇。卸箱入場(chǎng)的規(guī)則是先遠(yuǎn)后近（距集卡車道）、先低后高；裝箱出場(chǎng)反之。如果RTG在行駛過(guò)程中，那就要等PDS確定其位置后，系統(tǒng)才選定作業(yè)指令，否則，系統(tǒng)不會(huì)響應(yīng)。

3.2裝卸作業(yè)指令的自動(dòng)確認(rèn)

以前，RTG司機(jī)在裝卸集裝箱時(shí)，只能通過(guò)對(duì)講機(jī)獲得中控調(diào)度室的作業(yè)指令，包括船名、航次、車號(hào)、箱號(hào)和場(chǎng)位等。隨著無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的推廣，RTG的無(wú)線終端（Radio Data Terminal，RDT）可以顯示中控員分配的裝卸箱計(jì)劃，在實(shí)際作業(yè)完成后，再將數(shù)據(jù)傳回中控室，達(dá)到RTG及調(diào)度室雙方系統(tǒng)作業(yè)指令的無(wú)線傳輸和交互確認(rèn)。隨著吊具的開(kāi)閉鎖，集裝箱生產(chǎn)管理系統(tǒng)相應(yīng)的指令也自動(dòng)確認(rèn)完成。司機(jī)只需專心操縱機(jī)械，無(wú)須點(diǎn)擊終端。

3.3吊具位置的實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)

以前，為了保證作業(yè)準(zhǔn)確性，RTG司機(jī)都是裝卸完集裝箱后才確認(rèn)指令。如果他們事后點(diǎn)錯(cuò)指令或忘記確認(rèn)指令，那么中控室監(jiān)控會(huì)顯示錯(cuò)誤的堆存信息，誤導(dǎo)調(diào)度員，并且影響以后的提箱和裝船作業(yè)，增加不必要的翻搗。有了GPS的支持以后，其PDS系統(tǒng)隨時(shí)偵測(cè)吊具所在的行、列、高，與集裝箱生產(chǎn)管理系統(tǒng)作業(yè)指令的場(chǎng)位核對(duì)一致，才能開(kāi)閉吊具的轉(zhuǎn)鎖，完成裝卸工作。

3.4調(diào)度監(jiān)控界面的實(shí)時(shí)顯示

以前，中控室調(diào)度員通過(guò)集裝箱生產(chǎn)管理系統(tǒng)監(jiān)控界面得到的RTG位置，其實(shí)是RTG司機(jī)登錄無(wú)線終端確認(rèn)集裝箱裝卸指令后傳回系統(tǒng)的指令位置，不一定能準(zhǔn)確地反映RTG的實(shí)際位置。利用PDS，能實(shí)時(shí)獲得RTG二維坐標(biāo)，換算成場(chǎng)位代碼傳回集裝箱生產(chǎn)管理系統(tǒng)，調(diào)度員就能對(duì)場(chǎng)地所有作業(yè)機(jī)械進(jìn)行統(tǒng)籌管理和科學(xué)分配，調(diào)用最近的空閑機(jī)械，減少空車行駛，降低生產(chǎn)成本。

綜上所述，GPS精確定位技術(shù)成功應(yīng)用于集裝箱碼頭的裝卸作業(yè)過(guò)程后，不僅使機(jī)械作業(yè)更加安全、穩(wěn)定和高效，促進(jìn)集裝箱自動(dòng)化裝卸的發(fā)展，而且提高集裝箱生產(chǎn)管理系統(tǒng)監(jiān)控和管理的準(zhǔn)確性，完善碼頭生產(chǎn)體系，提高服務(wù)水平和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，提升企業(yè)形象。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李明峰,馮寶紅,劉三枝. GPS定位技術(shù)及其應(yīng)用. 北京: 國(guó)防工業(yè)出版社,2006.

[2] 楊茅甄. 國(guó)際集裝箱港口管理實(shí)務(wù). 上海: 上海人民出版社,2007.

[3] 李谷音. 港口起重機(jī)械. 北京:人民交通出版社,2007.

（編輯：吳磊明收稿日期：2009-01-24）