集裝箱碼頭前沿智能作業(yè)系統(tǒng)

邱謀杰

港航業(yè)素有國民經(jīng)濟(jì)“晴雨表”之稱。近年來，劇烈動蕩的世界經(jīng)濟(jì)形勢和急劇變化的航運(yùn)市場給國內(nèi)集裝箱碼頭帶來嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。本文針對集裝箱碼頭前沿傳統(tǒng)作業(yè)模式的弊端，從信息化和自動化的角度出發(fā)，提出集裝箱碼頭前沿智能作業(yè)系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場作業(yè)中的人機(jī)分離，并提高碼頭作業(yè)效率，從而提升集裝箱碼頭競爭力。

1 集裝箱碼頭前沿傳統(tǒng)作業(yè)模式的弊端

2008年國際金融危機(jī)爆發(fā)后，世界主要經(jīng)濟(jì)體經(jīng)濟(jì)增長乏力，集裝箱運(yùn)量難以持續(xù)增長，集裝箱碼頭無法單純依靠作業(yè)量的增長來賺取利潤。國內(nèi)集裝箱碼頭的生產(chǎn)成本（包括人工成本和安全成本）不斷攀升，裝卸費(fèi)用卻保持基本穩(wěn)定，甚至在物流成本下降的大環(huán)境下有所降低，這一升一降嚴(yán)重影響了集裝箱碼頭的經(jīng)濟(jì)效益；同時(shí)，船舶大型化使得集裝箱碼頭單個泊位的裝卸箱量猛增，對集裝箱碼頭的裝卸質(zhì)量和作業(yè)效率提出更高要求。

在這種背景下，集裝箱碼頭前沿主要依靠人員現(xiàn)場指揮作業(yè)的傳統(tǒng)作業(yè)模式在應(yīng)對挑戰(zhàn)、提高效率、降低成本等方面已經(jīng)遇到瓶頸，主要存在以下弊端。

（1）人工操作環(huán)節(jié)多，信息化水平低，效率難以提升。集卡在橋吊下運(yùn)送集裝箱、橋吊移動大車、船舶裝卸集裝箱等環(huán)節(jié)都需要人員參與，而人工操作環(huán)節(jié)越多，失誤就越多，效率也就越低。例如，橋板頭需要手動翻閱船圖來確定集裝箱是否安裝鎖墊及鎖墊類型，導(dǎo)致效率低下，尤其在雨雪等惡劣天氣下，紙質(zhì)船圖容易被打濕，對現(xiàn)場作業(yè)影響很大。

（2）作業(yè)現(xiàn)場人機(jī)混雜，安全隱患較大。例如：橋板頭在橋吊下方指揮集卡并拆裝鎖墊，未實(shí)現(xiàn)人機(jī)分離；當(dāng)集卡與橋吊配合實(shí)施裝卸作業(yè)時(shí)，由于集卡放行信號不明確，容易發(fā)生集卡拖行橋吊吊具的事故。

（3）作業(yè)人員配備數(shù)量多，勞動強(qiáng)度大，工作環(huán)境差，人工成本高。例如，橋板頭的工作內(nèi)容包括拆裝鎖墊、指揮集卡、確認(rèn)箱號等，工序繁雜，勞動強(qiáng)度大，工作環(huán)境差，安全風(fēng)險(xiǎn)高，且每條作業(yè)線都需要配備橋板頭，導(dǎo)致人工成本較高。

2 集裝箱碼頭前沿智能作業(yè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

思路

集裝箱碼頭前沿智能作業(yè)系統(tǒng)充分發(fā)揮信息化和自動化的優(yōu)勢，以最大限度地減少人工操作環(huán)節(jié)，降低人員作業(yè)強(qiáng)度，改善作業(yè)環(huán)境，保障作業(yè)安全。本文以青島港前灣集裝箱碼頭為例，介紹其集裝箱碼頭前沿智能作業(yè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路。

第一，設(shè)計(jì)作業(yè)指揮系統(tǒng)，由作業(yè)指揮系統(tǒng)向橋吊和集卡發(fā)送詳細(xì)的裝卸信息，以替代人員直接溝通環(huán)節(jié)。

第二，將拆裝鎖墊作業(yè)區(qū)域從橋吊下方遷移到碼頭前沿的后方，并設(shè)計(jì)隔離亭用于拆裝鎖墊作業(yè)，從而實(shí)現(xiàn)人機(jī)分離。

第三，在集卡駕駛室內(nèi)安裝專用顯示屏，顯示集卡所載集裝箱信息及其鎖墊信息。橋板頭根據(jù)顯示信息實(shí)施鎖墊拆裝作業(yè)，從而實(shí)現(xiàn)紙質(zhì)船圖電子化。

第四，在橋吊司機(jī)室內(nèi)加裝無線終端，顯示橋吊作業(yè)指令。橋吊司機(jī)根據(jù)無線終端顯示的作業(yè)指令實(shí)施作業(yè)，避免指揮人員來回奔波。

第五，在橋吊上安裝自動定位系統(tǒng)，對集卡進(jìn)行準(zhǔn)確定位，以避免人工指揮可能產(chǎn)生的誤差。

3 集裝箱碼頭前沿智能作業(yè)系統(tǒng)的組成

模塊

集裝箱碼頭前沿智能作業(yè)系統(tǒng)由5個模塊組成，分別為作業(yè)指揮系統(tǒng)、車載終端系統(tǒng)、橋吊監(jiān)控系統(tǒng)、鎖墊拆裝系統(tǒng)和自動定位系統(tǒng)（見圖1）。

3.1 作業(yè)指揮系統(tǒng)

作業(yè)指揮系統(tǒng)是集裝箱碼頭前沿智能作業(yè)系統(tǒng)的核心控制部分，主要實(shí)現(xiàn)以下三大功能：（1）生成橋吊作業(yè)車道信息，并將信息發(fā)送至橋吊作業(yè)終端和集卡作業(yè)終端；（2）生成裝卸船順序指令，并將指令發(fā)送至橋吊作業(yè)終端和集卡作業(yè)終端；（3）生成鎖墊類型和安裝信息，并將信息發(fā)送至集卡顯示屏。

3.2 車載終端系統(tǒng)

車載終端系統(tǒng)是集裝箱碼頭前沿智能作業(yè)系統(tǒng)的人機(jī)交互界面，按照安裝設(shè)備的不同分為以下3類：（1）橋吊作業(yè)終端（見圖2），用于顯示裝卸船順序指令，便于橋吊司機(jī)確認(rèn)集裝箱的裝卸順序和堆存位置等信息，并能連接短信和微信推送平臺，當(dāng)橋吊發(fā)生故障時(shí)，將橋吊司機(jī)錄入的故障信息推送至維修管理人員；（2）集卡車載終端，用于顯示集裝箱是否安裝鎖墊、安裝鎖墊后能否裝船（集卡排隊(duì)）、集卡前往橋吊的所屬車道等信息；（3）集卡車載顯示屏（見圖3），用于顯示集卡所載集裝箱的編號、鎖墊類型等信息。

3.3 橋吊監(jiān)控系統(tǒng)

橋吊監(jiān)控系統(tǒng)（見圖4）的監(jiān)控區(qū)域基本覆蓋整個橋吊，分別在橋吊連續(xù)梁、海側(cè)上橫梁、前大梁、小車架、大機(jī)房和電氣房內(nèi)安裝攝像頭，在橋吊司機(jī)室內(nèi)安裝監(jiān)視屏和硬盤錄像機(jī)。當(dāng)橋吊作業(yè)時(shí)，橋吊司機(jī)通過橋吊監(jiān)控系統(tǒng)觀察車道內(nèi)的集卡動態(tài)和高壓卷盤的運(yùn)動狀態(tài)，防止意外發(fā)生。橋吊監(jiān)控系統(tǒng)連接碼頭的安全視頻系統(tǒng)，便于監(jiān)控現(xiàn)場作業(yè)和抓拍違章情況。

3.4 鎖墊拆裝系統(tǒng)

隔離亭（見圖5）是鎖墊拆裝系統(tǒng)的主要組成部分，其作用主要體現(xiàn)在：（1）橋板頭在隔離亭內(nèi)進(jìn)行鎖墊拆裝作業(yè)，與集卡實(shí)現(xiàn)安全隔離；（2）隔離亭內(nèi)配備座椅，供橋板頭休息使用；（3）隔離亭前端配備顯示屏，顯示相關(guān)船舶的裝卸信息；（4）隔離亭配備紅綠信號燈，信號燈由橋板頭控制，提示集卡司機(jī)明確的安全通行信息；（5）隔離亭配備太陽能充電裝置，不僅節(jié)約能源，而且便于搬移或調(diào)整位置。

3.5 自動定位系統(tǒng)

在橋吊上安裝自動定位系統(tǒng)（見圖6）：橋吊左側(cè)連續(xù)梁安裝可旋轉(zhuǎn)的激光掃描定位儀；橋吊海陸兩側(cè)大梁兩端安裝4塊顯示屏，用于顯示集裝箱位置信息和橋吊運(yùn)行狀態(tài)。

4 結(jié)束語

集裝箱碼頭前沿智能作業(yè)系統(tǒng)已在青島港前灣集裝箱碼頭得到應(yīng)用。實(shí)踐證明，該智能作業(yè)系統(tǒng)能夠有效實(shí)現(xiàn)碼頭作業(yè)中的人機(jī)分離，減少現(xiàn)場作業(yè)中的安全隱患，提高集裝箱碼頭的裝卸質(zhì)量和作業(yè)效率，進(jìn)而提升集裝箱碼頭綜合競爭力。

（編輯：許玲 收稿日期：2017-03-14）