論可視化作業(yè)在流動(dòng)機(jī)械上的應(yīng)用

王欣剛　王文杰　王旭宙　王濤　李鳴久

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)、可視化技術(shù)等廣泛用于機(jī)械作業(yè)，對(duì)于提高工作效率、節(jié)約成本和人員安全方面有著十分重要的意義。面對(duì)復(fù)雜惡劣環(huán)境下的裝載機(jī)械作業(yè)，安全問題始終存在一定隱患，始終制約著裝載效率的提升;通過在裝載機(jī)臂架上安裝可視化攝像頭，對(duì)作業(yè)工況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)人機(jī)分離，既提高了效率，又節(jié)約了成本，還為工作人員的生命安全帶來保障。

關(guān)鍵詞：可視化;攝像頭;平板電腦;臂架裝置

近年來，科技的發(fā)展給工程機(jī)械作業(yè)帶來極大便利。對(duì)于流動(dòng)機(jī)械作業(yè)，存在很大的不確定性因素，通常要面對(duì)極為復(fù)雜、多變的工作環(huán)境，具有一定的危險(xiǎn)系數(shù)。工作人員的生命安全是確保生產(chǎn)安全的重要因素?？梢暬夹g(shù)的發(fā)展和普及，被廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)中?；疖囇b車和市提裝車是一項(xiàng)嚴(yán)苛危險(xiǎn)的工作，為確保工作質(zhì)量和工作安全，以往的裝車作業(yè)需要多人進(jìn)行相互配合，既浪費(fèi)時(shí)間、人力、財(cái)力和物力，工作人員的安全也得不到保障。如今可視化技術(shù)的出現(xiàn)，只需一塊屏幕，便能精準(zhǔn)、方便、快捷、安全地進(jìn)行裝車作業(yè)，這就是科技帶來的力量，國家的強(qiáng)盛，科技的革新，工業(yè)水平有了質(zhì)的發(fā)展。

一、可視化技術(shù)簡介

（一）可視化技術(shù)的基本概念

自科學(xué)計(jì)算可視化從1978年提出以來，得到了廣泛的發(fā)展和眾多領(lǐng)域的應(yīng)用，如機(jī)械作業(yè)、新媒體傳播等?？梢暬侵咐糜?jì)算機(jī)圖形學(xué)和圖像處理技術(shù)，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成圖形或圖像在屏幕上顯示出來，在進(jìn)行交互處理的理論、方法和技術(shù)。涉及計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、圖像處理、計(jì)算機(jī)視覺等多個(gè)領(lǐng)域，已經(jīng)發(fā)展成為研究數(shù)據(jù)表示、數(shù)據(jù)處理、決策分析等綜合技術(shù)。隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，物體的三維表現(xiàn)技術(shù)得到實(shí)現(xiàn)，根據(jù)三維形體的展現(xiàn)，更容易地觀察復(fù)雜的三維信息，進(jìn)行有效信息的提取。

（二）可視化技術(shù)的應(yīng)用

自可視化概念的提出便得到國內(nèi)外科學(xué)家們的一致響應(yīng)，受到高度重視。科學(xué)家們致力于研究可視化的理論和方法，深耕可視化的工具和環(huán)境;將可視化的研究成果運(yùn)用到實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中，廣泛運(yùn)用于機(jī)械機(jī)器、醫(yī)療衛(wèi)生、工業(yè)制造、港口泊船、武器研發(fā)等領(lǐng)域。隨著數(shù)據(jù)傳輸、攝像裝置、圖像處理等設(shè)備及技術(shù)的提高，可視化技術(shù)已在工業(yè)生產(chǎn)、安全衛(wèi)生和日常生活中扮演者越來越重要的角色。

二、 可視化作業(yè)與傳統(tǒng)作業(yè)模式的對(duì)比

（一） 傳統(tǒng)火車裝車工作模式

可視化技術(shù)是一門新發(fā)展起來的技術(shù)，給工作帶來極大的便利性;以往傳統(tǒng)的工作模式是怎樣的呢？如董家口礦石碼頭公司裝載機(jī)火車裝作業(yè)，從剛開始的1條作業(yè)線（礦1線）到現(xiàn)在的3條作業(yè)線（礦1線、煤四線、油品1線）同時(shí)作業(yè)，作業(yè)線數(shù)量增加的同時(shí)，機(jī)械、作業(yè)人員、作業(yè)模式必須進(jìn)行升級(jí)提升。按照傳統(tǒng)作業(yè)模式，最開始的1條作業(yè)線正常作業(yè)需要4-5臺(tái)裝載機(jī)，同時(shí)要配備4-5名指揮手，且指揮手需自始至終陪同裝載機(jī)進(jìn)行工作，裝載機(jī)裝車作業(yè)開始前需指揮手進(jìn)行確認(rèn)車廂內(nèi)是否有人、能否進(jìn)行作業(yè);且每一節(jié)車廂都要指揮手去確認(rèn)，并且裝載機(jī)裝車作業(yè)每一斗都要根據(jù)指揮手的手勢進(jìn)行確認(rèn)是否平衡，如圖1所示。

隨著作業(yè)線拓展，這種作業(yè)模式明顯存在不足：

1、人機(jī)配合存在較大傷人風(fēng)險(xiǎn)，指揮手指揮裝載機(jī)作業(yè)需要站在兩節(jié)車廂中間，裝車過程中車廂晃動(dòng)，人員站立不穩(wěn)，指揮過程中鏟斗容易碰傷指揮人員手臂。

2、效率低下，裝載機(jī)每裝一節(jié)車廂都需要指揮手進(jìn)行確認(rèn)，裝載機(jī)更換作業(yè)地點(diǎn)后需待指揮手就位方可進(jìn)行作業(yè)。在這種作業(yè)模式下整列車裝車時(shí)間需3-4個(gè)小時(shí)。

（二）可視化火車裝車作業(yè)模式

隨著公司裝載機(jī)火車裝車作業(yè)業(yè)務(wù)量的大幅增加，3條作業(yè)線同時(shí)作業(yè)需配備6--8臺(tái)裝載機(jī)，隨之增加的還有裝卸一隊(duì)的指揮手人員。裝卸一隊(duì)的人員緊張問題凸顯，并且隨著參與作業(yè)人員、機(jī)械的增加，導(dǎo)致安全管控難度進(jìn)一步加大。經(jīng)過我與參與火車裝車作業(yè)人員的研究、討論后，向隊(duì)委提出給裝載機(jī)加裝攝像頭，以實(shí)時(shí)自主掌握裝車平衡，車廂內(nèi)有無人員等問題進(jìn)行判斷，將安全作業(yè)這根弦牢牢把握在裝載機(jī)司機(jī)手里。該建議一經(jīng)提出，隊(duì)委立馬同意，并且出臺(tái)相關(guān)政策支持。

一開始將攝像頭安裝在駕駛室上方，安裝后我自己駕駛著試驗(yàn)車裝車試驗(yàn)，但是存在一些不足，裝車過程中晃動(dòng)幅度比較大、攝像頭回傳回來的畫面不穩(wěn)。經(jīng)過我和隊(duì)內(nèi)相關(guān)主管反復(fù)研究并經(jīng)過多次現(xiàn)場調(diào)試最終確定在裝載機(jī)搖臂中間安裝攝像頭，如圖2所示，這不僅解決了畫面的穩(wěn)定性問題，而且距離近畫面更加清晰。調(diào)試成功后隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)大力推廣，截止目前，共有10臺(tái)裝載機(jī)安裝了攝像頭，進(jìn)行火車、市提作業(yè)。司機(jī)反饋效果良好?，F(xiàn)在火車裝車作業(yè)完全擺脫了指揮手，實(shí)現(xiàn)了自主裝車，從最開始的3-4個(gè)小時(shí)才能完成一列車的裝車作業(yè)，裝6臺(tái)裝載機(jī)能在100分鐘就完成整列車的裝車作業(yè)。

可視化技術(shù)的發(fā)展，促進(jìn)了人們的工作方式，只需在裝載機(jī)壁掛上安裝一個(gè)攝像頭，利用可視化技術(shù)將攝像頭拍到的畫面?zhèn)鞑サ窖b載機(jī)控制室內(nèi)的平板電腦上，工作人員可以清晰、及時(shí)的觀察火車車廂內(nèi)的畫面情況，更加清晰直觀，完美避免了與裝載指揮人員的溝通問題。節(jié)省了工作人員，提升了工作效率，工作人員安全也得到了有效保障，實(shí)現(xiàn)了真正地人機(jī)分離。

在裝載機(jī)駕駛室安裝平板電腦，如圖3所示;平板電腦與攝像頭之間進(jìn)行數(shù)據(jù)鏈接，通過可視化技術(shù)，攝像頭能清楚的看到車廂內(nèi)的情況，將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳遞到平板屏幕上，如圖4所示。

類似地，在市提裝車工作中，相應(yīng)地使用可視化技術(shù)，在裝載機(jī)搖臂上安裝攝像頭，可以安裝多個(gè)，進(jìn)行360°無死角監(jiān)控車內(nèi)情況和裝車動(dòng)態(tài)過程，避免車輛的碰撞和人員受傷。這樣的話，工作人員操作室內(nèi)可安裝多個(gè)平板電腦或者使用分屏功能，對(duì)車廂內(nèi)情況進(jìn)行多角度地第一時(shí)間反饋。同樣的有效提高工作效率，節(jié)省工作時(shí)間;由于車廂內(nèi)不需要工作人員，實(shí)現(xiàn)了人機(jī)分離，極大地提高了工作人員的安全。

三、 結(jié)論

科技的革新可謂給可視化技術(shù)注入新生命，不僅豐富了我們的生活，還為人們的工作帶來效益。流動(dòng)機(jī)械設(shè)備在工作中，在合適位置安裝一定量的攝像裝置，通過可視化處理技術(shù)，將攝像頭所采集的信息在駕駛室內(nèi)的平板電腦屏幕上進(jìn)行展示，操作人員根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控信息進(jìn)行操作，及時(shí)規(guī)避危害，一定程度上提高了工作效率，節(jié)省了工作人員，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效益。使用可視化技術(shù)即實(shí)現(xiàn)人機(jī)分離，確保工作人員的人身安全。

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