載波技術(shù)在海工繞樁吊機上的應(yīng)用

羌建兵

南通潤邦重機有限公司

1 引言

海工繞樁吊機是位于海上移動平臺的特殊重載型海上作業(yè)吊機，海上作業(yè)時，移動平臺通過4根樁腿頂升離開水面，其中1根樁腿從吊機回轉(zhuǎn)中心橫穿而過。吊機通過中心滑環(huán)從船上引電，考慮到樁腿的直徑，中心滑環(huán)是直徑很大的圓柱供電體，一般4 000 t平臺中心滑環(huán)直徑達到7 500 mm，且中心滑環(huán)跟隨回轉(zhuǎn)平臺360°全回轉(zhuǎn),CCTV信號如何通過銅環(huán)傳輸成了關(guān)鍵問題。

2 結(jié)構(gòu)簡介

中心滑環(huán)由主結(jié)構(gòu)筒體、銅環(huán)、碳刷及接線箱組成。主結(jié)構(gòu)筒體是銅環(huán)的安裝主體，銅環(huán)安裝在筒體外壁，組裝完成后稱“中心滑環(huán)”，整個滑環(huán)懸掛在吊機回轉(zhuǎn)下方，跟隨回轉(zhuǎn)平臺360°回轉(zhuǎn)(見圖1)。

在滑環(huán)周圍配有接線箱，接線箱固定安裝在基座里，整個基座和接線箱是靜止不動的。接線箱外側(cè)配有導電碳刷，船上供電電纜進接線箱，從接線箱內(nèi)部與碳刷相導通，再用電纜與銅環(huán)相連接送至吊機配電柜，通過碳刷與銅環(huán)的接觸供電并進行控制信號傳輸(見圖2)。

1.中心滑環(huán) 2.基座圖1 中心滑環(huán)布置剖視圖

1.銅環(huán) 2.碳刷 3.接線箱圖2 銅環(huán)碳刷示意圖

3 CCTV滑環(huán)傳統(tǒng)傳輸方式

傳統(tǒng)的CCTV滑環(huán)傳輸系統(tǒng)由攝像機、綜合電纜、交換機、網(wǎng)線、中心滑環(huán)(8根)、接線箱等組成(見圖3)。CCTV圖像信號為數(shù)字信號，通過銅環(huán)傳輸?shù)酱w總控室，受銅環(huán)直徑大、動力電纜磁場干擾、碳刷與滑環(huán)的電氣間隙的影響，難以保證攝像畫面的分辨率及傳輸速度，船體總控室收到的畫面時常會出現(xiàn)顫抖、停滯、雪花點等不良現(xiàn)象。

圖3 CCTV滑環(huán)傳輸示意圖

4 載波傳輸方案

圖4為載波傳輸示意圖。此系統(tǒng)由攝像機、綜合電纜、交換機、網(wǎng)線、載波控制器、中心滑環(huán)(3根)、濾波器等組成，在滑環(huán)前后端加了載波控制器。載波控制器有效解決了電磁干擾問題，攝像畫面的數(shù)字信號經(jīng)過載波控制器轉(zhuǎn)換成了模擬電信號，模擬電信號通過銅環(huán)傳輸后再經(jīng)過載波控制器轉(zhuǎn)換成畫面數(shù)字信號，然后通過網(wǎng)線(或光纖)傳輸給船體總控室，載波控制器的電源經(jīng)過三相變頻隔離器濾波。

圖4 載波傳輸示意圖

載波控制器的功能傳輸距離遠、傳輸頻段覆蓋廣、靜電放電抗擾度強、電快速瞬變脈沖群抗擾度強、浪涌(沖擊)抗擾度強[1]。

三相變頻隔離器可以抑制公共接地、變頻器、電磁閥及不明脈沖對設(shè)備的干擾，濾出干擾和無用信號，使輸出信號為標準正弦波，且對下級設(shè)備具有限壓、分流的功能，是變送器、儀表、變頻器、電磁閥PLC/DCS輸入輸出及通訊接口的防護設(shè)備。

三相變頻隔離器給載波控制器提供穩(wěn)定的載波電源，載波控制器可以數(shù)模信號切換，給信號抗干擾提供了有力屏障，且傳輸帶寬可達1 200 Mb/s，能有效地克服傳統(tǒng)滑環(huán)傳輸過程中的弊端，保證了遠距離圖像傳輸質(zhì)量[2]。

5 兩種方案對比

設(shè)備差異對比見表1。

表1 設(shè)備差異對比表

兩個方案的成本差異對比見表2。

表2 成本差異對比表

通過以上對比表數(shù)據(jù)可知：載波技術(shù)不僅能抗干擾，保持1 200 Mbps帶寬長距離地傳輸圖像信號，而且還能節(jié)約成本。

6 技術(shù)應(yīng)用

我司承建的馬尾船廠600 t海工繞樁吊機，共11臺攝像機，最遠的攝像機到總控室距離250 m,中心滑環(huán)約處在中間位置，載波控制箱安裝在中心滑環(huán)的接線箱內(nèi)。本系統(tǒng)是一套高清視頻信號的吊機電視監(jiān)視系統(tǒng)，系統(tǒng)由前端的攝像機和攝像機后端的控制主機、監(jiān)視器和控制鍵盤組成。攝像機分別安裝在吊臂、A字架、絞車平臺、機房和滑環(huán)室。前端攝像機通過綜合線纜將視頻信號送入到視頻控制主機，控制主機將視頻信號輸出到顯示器，控制主機與控制鍵盤對接。用戶可以觀看并同時控制前端攝像機，系統(tǒng)組成見圖5。

圖5 馬尾600 t繞樁吊機CCTV系統(tǒng)圖

圖像信號傳輸首次采用載波技術(shù)，通過中心滑環(huán)傳輸至船體總控室，有效地克服了傳統(tǒng)傳輸?shù)谋锥?，船體總控室能收到穩(wěn)定、高清的圖像。

7 結(jié)語

實際應(yīng)用證明，載波傳輸技術(shù)在中心滑環(huán)上的運用是成功的、可靠的、經(jīng)濟的、環(huán)保的，解決了海工繞樁吊機CCTV信號傳輸?shù)碾y題，可為后續(xù)項目提供參考。