自動化集裝箱瑪頭人機交互安全機制探討

張玉龍　耿衛(wèi)寧

隨著集裝箱碼頭自動化趨勢的發(fā)展，如何轉變傳統(tǒng)集裝箱碼頭安全生產(chǎn)管理的固有觀念，形成適應自動化集裝箱碼頭安全生產(chǎn)管理的新思維，通過自動化技術降低港口安全操作成本和提高港口作業(yè)效率，成為集裝箱碼頭前進道路上的又一難題。近年來，集裝箱碼頭不斷投入自動化設備，應用自動化技術，并采用信息管理系統(tǒng)，以實現(xiàn)集裝箱碼頭裝卸作業(yè)和生產(chǎn)管理的自動化。人工設定并管理自動化技術以及集裝箱碼頭生產(chǎn)的復雜性，導致自動化集裝箱碼頭仍有個別作業(yè)環(huán)節(jié)須人工介入，即通過人機交互完成。只要存在人機交互，就會存在安全隱患；要確保安全生產(chǎn)，就必須解決人機交互中的安全問題。因此，在人機交互設計過程中，需要制訂以人機交互安全邏輯為基礎的安全管理措施，將安全邏輯嵌入自動化設備的系統(tǒng)設計、作業(yè)流程的各個節(jié)點以及安全管理的規(guī)范制度中，形成完善的、立體化的人機交互安全機制，從而為自動化集裝箱碼頭安全、順暢、高效運營提供保障。

1 自動化集裝箱碼頭人機交互安全邏輯

邏輯指思維的規(guī)律、規(guī)則。安全邏輯是運用邏輯的方法研究安全生產(chǎn)、勞動保護和安全工作，將安全與生產(chǎn)按照一定的規(guī)律和規(guī)則相結合，從而實現(xiàn)人安合一。安全生產(chǎn)指在生產(chǎn)經(jīng)營活動中，為了避免造成人員傷害和財產(chǎn)損失而采取相應的事故預防和控制措施，從而在符合規(guī)定的條件下開展生產(chǎn)活動，以保證從業(yè)人員的人身安全與健康、設備和設施免受損壞以及環(huán)境免遭破壞，進而保證生產(chǎn)經(jīng)營活動順利進行。

傳統(tǒng)集裝箱碼頭和自動化集裝箱碼頭的主營業(yè)務是裝卸生產(chǎn)作業(yè)，均須避免人員傷害和財產(chǎn)損失，以保障生產(chǎn)活動順利開展；由此看出，自動化集裝箱碼頭與傳統(tǒng)集裝箱碼頭的安全邏輯目的是一致的。盡管兩者安全邏輯目的具有一致性，但是自動化集裝箱碼頭與傳統(tǒng)集裝箱碼頭實現(xiàn)安全防護的手段大有不同。自動化集裝箱碼頭的設備運行與信息系統(tǒng)的關聯(lián)性較傳統(tǒng)集裝箱碼頭強，一旦某個環(huán)節(jié)發(fā)生安全事故，極易導致整個生產(chǎn)中斷，進而對生產(chǎn)活動造成很大影響；因此，自動化裝卸生產(chǎn)對安全提出更高、更嚴的標準和要求，體現(xiàn)在自動化集裝箱碼頭規(guī)劃、設備和信息系統(tǒng)設計以及操作流程和管理標準制訂等方面。

2 自動化集裝箱碼頭裝卸設備安全防護

自動化裝卸設備的安全防護通過工業(yè)化和信息化融合實現(xiàn)：基于人機交互安全邏輯，結合機電一體化設計以及安全校驗邏輯，再輔以物理安全防護，為自動化集裝箱碼頭裝卸作業(yè)提供最大的安全保障。

2.1 自動化雙小車岸橋

傳統(tǒng)岸橋指在集裝箱碼頭前沿，可沿岸邊移動，且以對準船舶箱位進行裝卸作業(yè)的集裝箱起重機。區(qū)別于傳統(tǒng)岸橋，自動化雙小車岸橋配備2臺具有單獨起升機構且能在各自軌道上獨立運行的起重小車，通過遠程和自動控制技術完成集裝箱在中轉平臺上的接力式裝卸作業(yè)。通過對比傳統(tǒng)岸橋與自動化雙小車岸橋的相關結構及應用技術（見表1），可以看出兩者的安全設計思路截然不同。

表1 傳統(tǒng)岸橋與自動化雙小車岸橋對比

2.2 集裝箱自動導引車

集裝箱自動導引車指具備電磁或光學等自動導引裝置，由計算機控制，以輪式移動為特征，并且能夠沿規(guī)定的導引路徑自動行駛的集裝箱運輸車輛。集裝箱自動導引車具備自動導航、自動定位、自動避碰防撞等功能，其底盤較低，且前后安裝防護架，確保將安全防護放在首位，既滿足生產(chǎn)活動的基本需求和環(huán)保需求，又兼顧設備的安全自動運行。

2.3 堆場自動堆垛機

堆場自動堆垛機指行走部分采用鋼輪支撐，且通過自動控制技術完成自動行走和集裝箱裝卸的門式起重機。堆場自動堆垛機采用自動掃描、自動防撞、自動激光探測、自動定位、自動電子防搖以及遠程控制等技術確保設備安全運行。

3 自動化集裝箱碼頭人機交互安全機制

3.1 自動化集裝箱碼頭人機交互系統(tǒng)

人機交互系統(tǒng)是信息技術發(fā)展的產(chǎn)物，指利用通信、計算機等媒介實現(xiàn)設備遠程控制以及信息管理服務等功能。自動化集裝箱碼頭人機交互系統(tǒng)體現(xiàn)在集裝箱碼頭生產(chǎn)各方面，包括多形態(tài)輸入/輸出模式、智能接口、視覺獲取、對話系統(tǒng)、信息服務和數(shù)據(jù)處理等，具體體現(xiàn)在：從機電一體化系統(tǒng)到遠程控制系統(tǒng)，從設備調度系統(tǒng)到設備監(jiān)控系統(tǒng)，從單機控制界面到集成管理界面，從數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)到中央控制系統(tǒng)，從高空監(jiān)控到實時監(jiān)控，從第四代通信系統(tǒng)到視頻對話系統(tǒng)，從人員出入門禁系統(tǒng)到現(xiàn)場安全監(jiān)護系統(tǒng)等。

自動化集裝箱碼頭人機交互系統(tǒng)安全邏輯體現(xiàn)在以下幾點。

（1）合規(guī)性、正確性校驗：人機交互系統(tǒng)任何一個輸入口均有合規(guī)性、正確性數(shù)據(jù)或指令校驗，錯誤數(shù)據(jù)或指令將被拒絕。

（2）征兆或異常提示：當現(xiàn)場設備運轉出現(xiàn)問題或信息流程出現(xiàn)異常無法繼續(xù)運行時，人機交互系統(tǒng)立即發(fā)出警示，以便操作人員第一時間發(fā)現(xiàn)并處理異常情況。

（3）安全隔離：任何人員和其他設備未經(jīng)授權不得進入設備自動運行限制區(qū)域。

（4）多維處理：當任何區(qū)域出現(xiàn)緊急情況時，操作人員通過閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)、高頻對講機或視頻對話隨時連線，快速處理緊急事件，避免事態(tài)擴大或失控。

（5）趨勢預測：運用數(shù)據(jù)模型或運算方法分析后臺設備和作業(yè)數(shù)據(jù)，從而得出設備安全狀態(tài)以及發(fā)展趨勢，及時消除安全隱患。

3.2 自動化集裝箱碼頭人機交互安全操作制度

除了優(yōu)良的設備、周全的系統(tǒng)以及合理的安全防護措施外，還須制訂安全操作制度，包括：（1）制訂各種設備的標準化操作程序，例如自動化雙小車岸橋、自動堆垛機等安全操作規(guī)程，確保設備、系統(tǒng)被正確、規(guī)范地使用；（2）制訂安全生產(chǎn)管理制度及各個崗位的安全責任書，將安全責任具體到崗、落實到人，確保安全防護措施落在實處；（3）建立安全考核機制，量化考核違反操作規(guī)程和安全規(guī)定的行為。

（編輯：許玲 收稿日期：2017-07-25）endprint