岸邊集裝箱起重機(jī)自動化遠(yuǎn)程控制改造研究

摘 要：本文首先簡要闡述了自動化碼頭岸橋控制技術(shù)和應(yīng)用意義，進(jìn)而分別從優(yōu)化子系統(tǒng)和岸橋作業(yè)流程兩個方面分析如何實現(xiàn)岸邊集裝箱起重機(jī)自動化遠(yuǎn)程控制改造，旨在通過技術(shù)研究，切實改善岸橋自動化作業(yè)效能，保障碼頭作業(yè)安全，全方位、多角度的提高岸橋作業(yè)效率。

關(guān)鍵詞：岸邊集裝箱起重機(jī);集裝箱碼頭;自動化遠(yuǎn)程控制

引言：伴隨著各種現(xiàn)代信息技術(shù)的應(yīng)用和普及，船舶開始朝向大型化、規(guī)?；姆较虬l(fā)展，在此情況下，需要切實提高港口裝卸效率和碼頭自身的環(huán)保節(jié)能效果，推動岸橋也能夠朝向智能化的方向發(fā)展。而為了推動自動化港口建設(shè)，我國也開始不斷加強(qiáng)技術(shù)研究，帶動自動化遠(yuǎn)程控制改造，從而優(yōu)化作業(yè)流程和工作效率。

1 自動化遠(yuǎn)程控制的應(yīng)用意義

岸邊集裝箱起重機(jī)又可以將其稱之為岸橋，本身主要應(yīng)用于橋梁工程中，工作人員進(jìn)行集裝箱裝卸的專用設(shè)備類別。過去，當(dāng)岸橋司機(jī)展開裝卸作業(yè)時，工作環(huán)境較為復(fù)雜、工作強(qiáng)度加大，很容易由于操作不當(dāng)引發(fā)各種風(fēng)險，也有可能在長期辛苦工作下，使得司機(jī)引發(fā)一系列職業(yè)病。將自動化遠(yuǎn)程控制技術(shù)應(yīng)用其中，能夠有效破除傳統(tǒng)模式的桎梏，減輕岸橋司機(jī)的工作壓力，打造自動化集裝箱碼頭，改善工作環(huán)境、精簡工作環(huán)節(jié)，切實提高岸橋作業(yè)效率，推動行業(yè)發(fā)展建設(shè)。

2 自動化碼頭岸橋控制技術(shù)

隨著各種技術(shù)手段的應(yīng)用和普及，自動化碼頭相應(yīng)建造形成，本身的安全可靠性更高，作業(yè)成本也能夠更好地控制，成為當(dāng)前階段碼頭建造的主要發(fā)展趨勢。而岸橋本身位置特殊，整體作業(yè)難度較高，對于工作人員的技術(shù)要求較高，是實現(xiàn)自動化碼頭作業(yè)的關(guān)鍵內(nèi)容。自動化碼頭岸橋控制技術(shù)本身能夠切實優(yōu)化工作環(huán)境促使維修保養(yǎng)效率也能夠顯著提高，而自動化碼頭岸橋控制技術(shù)又可以將其劃分為不同的部分。其中自動化岸橋控制系統(tǒng)，是整個系統(tǒng)的核心功能，能夠完成小車的靈活調(diào)控和自動運行。還可以完成和 MS 信息、岸橋內(nèi)部各個系統(tǒng)的交互作用。

3 優(yōu)化方案

3.1 優(yōu)化子系統(tǒng)

3.1.1 增設(shè)閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)

岸邊集裝箱起重機(jī)自動化遠(yuǎn)程控制改造著重于改善工作環(huán)境，促使岸橋司機(jī)操作更加簡單、方便，對于各種設(shè)備設(shè)施的維修保養(yǎng)也能夠更加迅速，促使岸橋作業(yè)能夠朝向節(jié)能環(huán)保、高效智能的方向前進(jìn)。想要實現(xiàn)自動化遠(yuǎn)程控制改造的目的，首要便可以通過增加子系統(tǒng)，切實強(qiáng)化岸橋作業(yè)效率效能。通常而言，自動化遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)類別多樣，不僅有日常生活中較為常見的閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)（CCTV），而且還有專門應(yīng)用于船舶行業(yè)的船型掃描系統(tǒng)（SPSS），此外還有半自動運行系統(tǒng)、防搖防扭系統(tǒng)等[1]。這些類別多樣的子系統(tǒng)共同作用到一起，形成相互配合、共同發(fā)揮作用，能夠為后續(xù)展開岸邊集裝箱起重機(jī)自動化遠(yuǎn)程控制提供基本保障。

其中，閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用最為廣泛，當(dāng)在岸橋各個部位上配置安裝攝像頭后，岸橋司機(jī)可以直接實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，了解作業(yè)貝位、俯仰機(jī)構(gòu)運行軌跡等基本參數(shù)信息。需要注意的是，當(dāng)岸橋司機(jī)處于遠(yuǎn)程控制時，還是會存在視覺盲區(qū)，特別是在攝像距離過遠(yuǎn)時，縮孔很難直接看清楚，為后續(xù)工作埋下安全隱患。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計報告了解到，應(yīng)用岸邊集裝箱起重機(jī)進(jìn)行施工作業(yè)，一般來講每位岸橋司機(jī)自身的平均著箱時間處于36.5秒左右，還應(yīng)當(dāng)不斷加強(qiáng)技術(shù)研究，切實提高著箱效率，減少著箱耗時。而為了切實提高岸橋司機(jī)自身的工作水平、強(qiáng)化遠(yuǎn)程操控著箱水平，可以直接增設(shè)攝像頭在側(cè)面位置，予以岸橋司機(jī)全方位、多角度的體驗，便于觀察著箱情況、提高著箱效率。通產(chǎn)將攝像頭安裝在海側(cè)、陸側(cè)。

與此同時，還可以在閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)中安裝可編程邏輯控制器中的相應(yīng)插件，提高作業(yè)效能。第一種則為可編程邏輯控制器中的TextBar插件，通過TextBar插件，能夠直接通過顯示器，將岸橋起升高度等信息進(jìn)行直觀顯示，方便岸橋司機(jī)展開后續(xù)的著箱操作。第二種則為可編程邏輯控制器中的Text插件，Text插件能夠通過高清攝像頭直接展開自動變焦，并借助遠(yuǎn)控操作臺顯示器靈活且智能化地進(jìn)行畫面切換，促使岸橋吊具始終處于整個畫面的關(guān)鍵位置，予以岸橋司機(jī)更加全面的視覺體驗，切實避免出現(xiàn)視覺盲區(qū)。

3.1.2 部署三維集卡對位系統(tǒng)

過去，基于傳統(tǒng)港口作業(yè)模式，對于岸橋陸側(cè)著箱，往往需要捆扎工和岸橋司機(jī)的相互配合。具體來講，捆扎工需要預(yù)先選定好參照物，通常是將一根標(biāo)桿選為整個著箱作業(yè)的參照物，進(jìn)而配合集卡、完成碼頭集卡引導(dǎo)。其中，無論是捆扎工和司機(jī)雙方的溝通不暢，抑或是在集卡引導(dǎo)環(huán)節(jié)耗費時間過長，都有可能直接影響到后續(xù)的著箱作業(yè)。在此情況下，通過部署三維集卡對位系統(tǒng)能夠在一定程度上提高一次著箱成功率，切實減少能源消耗，提升作業(yè)效率。

集卡對位系統(tǒng)本身具有多方面的應(yīng)用優(yōu)勢，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)自動檢測集卡，而且還能夠?qū)⒓ㄎ恢眯畔⒅苯觽魉偷絾螜C(jī)自動化控制系統(tǒng)，并能夠通過岸邊集裝箱起重機(jī)支腿兩側(cè)的顯示器，輔助岸橋司機(jī)展開后續(xù)工作，向岸橋司機(jī)提示當(dāng)前所處位置、集卡方向等基本數(shù)據(jù)信息，整個工作都變得更加穩(wěn)定可靠，并能夠完成精準(zhǔn)化、穩(wěn)定化的集卡停靠[2]。

當(dāng)岸橋司機(jī)處于實際著箱作業(yè)時，隨著岸橋司機(jī)將小車從海側(cè)方向朝向陸側(cè)方向前進(jìn)，并處于陸側(cè)車道上方時，如果集卡本身并不在正中央的位置，將會促使岸橋小車出現(xiàn)對箱不夠準(zhǔn)確、穩(wěn)定的情況，影響后續(xù)工作。而當(dāng)二維集卡對位系統(tǒng)已經(jīng)完成初步化的集卡引導(dǎo)工作后，還需要岸橋司機(jī)不斷調(diào)整小車位置，從而明確具體位置，完成對箱作業(yè)。采用三維集卡對位系統(tǒng)，能夠有效破除二維集卡對位系統(tǒng)的桎梏，實現(xiàn)自動化的引導(dǎo)功能，并能夠靈活切換吊具，計算得到陸側(cè)目標(biāo)位，促使岸橋司機(jī)能夠在回歸途中，結(jié)合實際情況自動調(diào)整吊具姿態(tài)、下放導(dǎo)板，幫助岸橋司機(jī)完成整個吊具升降著箱。

3.1.3 陸側(cè)自動著箱系統(tǒng)

除了增設(shè)閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)、三維集卡對位系統(tǒng)，還可以通過應(yīng)用陸側(cè)自動著箱系統(tǒng)，切實強(qiáng)化整體作業(yè)效率。通常而言，對于港口裝卸作業(yè)，如果岸橋司機(jī)自身在著箱階段耗費的時間過長，將會直接影響到岸橋作業(yè)效率，影響自動化遠(yuǎn)程控制發(fā)揮效用。需要注意的是，隨著技術(shù)發(fā)展和變革，港口裝卸自動化也開始進(jìn)入快速發(fā)展時期，進(jìn)一步改進(jìn)和優(yōu)化陸側(cè)自動著箱方案，能夠切實提升岸橋自動化水平，促使整個工作效率也能夠顯著提高，更好地適應(yīng)行業(yè)建設(shè)和發(fā)展。與此同時，對于陸側(cè)自動著箱系統(tǒng)的研究和應(yīng)用，也已經(jīng)成為當(dāng)今社會研究的主要議題。

基于三維集卡對位系統(tǒng)、船型掃描系統(tǒng)，岸橋陸側(cè)自動著箱系統(tǒng)開始將陸側(cè)目標(biāo)檢測系統(tǒng)應(yīng)用其中，從而在陸側(cè)一方，構(gòu)建形成符合現(xiàn)實發(fā)展情況的三維目標(biāo)模型。與此同時，還可以結(jié)合實際發(fā)展情況，在系統(tǒng)內(nèi)部配備相應(yīng)的防搖防扭系統(tǒng)，岸邊集裝箱起重機(jī)自身的防搖和防扭功能，能夠更好地應(yīng)用于自動化遠(yuǎn)程控制改造工作中，切實消除著箱作業(yè)時吊具自身的晃動程度。通常而言，可以直接應(yīng)用LPS探頭完成吊具搖晃程度的檢測工作，并透過應(yīng)用程序，控制操作手柄，靈活調(diào)配小車的實際運行情況，切實消除晃動情況，完成精準(zhǔn)對箱、高效著箱。

3.2 優(yōu)化作業(yè)流程

3.2.1 智能理貨系統(tǒng)

想要實現(xiàn)岸邊集裝箱起重機(jī)自動化遠(yuǎn)程控制改造，還需要展開整個作業(yè)鏈的改造工作，變革碼頭作業(yè)模式、調(diào)整作業(yè)鏈，促使岸橋硬件配置和軟件配置能夠相適應(yīng)，切實推動岸橋作業(yè)朝向智能化、現(xiàn)代化、規(guī)范化的方向發(fā)展。其中，智能理貨系統(tǒng)不同于傳統(tǒng)的理貨方式，將現(xiàn)代信息技術(shù)應(yīng)用其中，借助多種智能化模塊，完成各種數(shù)據(jù)信息的采集、傳輸和儲存等功能，破除傳統(tǒng)人工理貨方式的桎梏，采用技術(shù)手段直接完成箱號核對、箱體殘損查驗等各個工作環(huán)節(jié)，采用智能理貨系統(tǒng)也能夠促使整個集裝箱裝卸作業(yè)更具本身具備可追溯性。

現(xiàn)階段，日常工作中光學(xué)字符識別系統(tǒng)得到了更為廣泛的應(yīng)用，通過該系統(tǒng)，隨著光學(xué)字符識別系統(tǒng)自身的識別速度不斷變高，岸橋作業(yè)效率也會相應(yīng)提高。光學(xué)字符識別系統(tǒng)的識別成功率最高能夠處于98%，應(yīng)用效果較好，同時使用功能多樣，不僅能夠完成自動識別、自動傳輸，而且還能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)實時監(jiān)控，一旦識別出系統(tǒng)錯誤，也能夠自覺進(jìn)行錯誤攔截。

但是需要注意的是，光學(xué)字符識別系統(tǒng)自身的識別率很容易受到外界環(huán)境變化，例如當(dāng)處于惡劣天氣環(huán)境時，光學(xué)字符識別系統(tǒng)的成功率就會相應(yīng)降低。而為了切實應(yīng)對上述問題，提高系統(tǒng)自身的識別成功率，則需要基于光學(xué)字符識別系統(tǒng)的既有功能，結(jié)合實際情況，改善和優(yōu)化相機(jī)拍照邏輯、識別算法。一方面，對于拍照邏輯，可以直接展開多次拍照取優(yōu)的方式，并不斷調(diào)用相鄰相機(jī)，調(diào)整形成無論是清晰度，還是識別度都最高的相片。另一方面，對于識別算法，通過加入深度學(xué)習(xí)識別算法，能夠在一定程度上提高系統(tǒng)自身的識別成功率，最高可以達(dá)到95%的成功率。

3.2.2 作業(yè)面策略

近些年來，技術(shù)研究力度不斷增強(qiáng)，港口建設(shè)也開始朝向自動化、智能化方向前進(jìn)。當(dāng)處于碼頭作業(yè)現(xiàn)場，一般會在重點作業(yè)路段準(zhǔn)備好一定數(shù)量的集卡，保證后續(xù)工作的展開，而大量集卡的存在，可能會出現(xiàn)集卡等待岸橋的情況。而在非重點作業(yè)路段集卡數(shù)量不足，相對出現(xiàn)岸橋等待集卡的情況，無論是上述哪一種情況的發(fā)生，都將會直接影響到碼頭作業(yè)效率。

想要完成岸邊集裝箱起重機(jī)自動化遠(yuǎn)程控制改造，還需要在碼頭運輸現(xiàn)場配置齊全自動導(dǎo)引車、跨運車，并能夠靈活調(diào)度集卡，促使其保持平衡狀態(tài)。如果采用水平運輸多路共享的作業(yè)面策略，能夠在一定程度上便于展開各項工作，實現(xiàn)集卡高效作用和綜合服務(wù)，全面提高作業(yè)效率。作業(yè)面策略應(yīng)用本身具有多方面的應(yīng)用優(yōu)勢，可以直接完成處于不同岸橋作業(yè)路邊裝卸工作，切實提高工作效率，促使整個岸橋作業(yè)都能夠處于流暢且穩(wěn)定的工作狀態(tài)。

4 結(jié)論

綜上所述，對岸邊集裝箱起重機(jī)自動化遠(yuǎn)程控制改造展開分析具有至關(guān)重要的意義。整個碼頭作業(yè)效率影響因素多樣，想要實現(xiàn)高效能的岸橋作業(yè)，則需要展開全面研究，增設(shè)閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)、部署三維集卡對位系統(tǒng)、設(shè)定陸側(cè)自動著箱系統(tǒng)，優(yōu)化作業(yè)流程，從而全面提高岸橋自動化作業(yè)效率效能。

參考文獻(xiàn)：

[1]樓桂龍，王寧杰.自動化遠(yuǎn)程控制輪胎式集裝箱龍門起重機(jī)大車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計[J].集裝箱化，2020，31（07）：22-25.

[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（05）：35-37.

作者簡介：

王佳偉（1985-），男，籍貫：上海，助理工程師;研究方向：機(jī)械工程。