激光傳感器在自動(dòng)化港口中的應(yīng)用研究

王家喜

摘 要：隨著社會的發(fā)展、科技的進(jìn)步，各種高科技技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，為各行各業(yè)帶來了極大的便利。現(xiàn)今自動(dòng)化港口的興起，將無人操作變成了現(xiàn)實(shí)，極大的提高了港口工作效率，而這一切都要?dú)w功于激光傳感器。激光傳感器顧名思義，就是使用激光技術(shù)進(jìn)行測量的傳感器。本文就激光傳感器在自動(dòng)化港口中的應(yīng)用展開探究，希望為自動(dòng)化港口的發(fā)展提供理論支持。

關(guān)鍵詞：激光傳感器；自動(dòng)化港口；應(yīng)用

在我國有大量的港口，每天貨運(yùn)量巨大，如果全部用人工操作，港口及港口作業(yè)人員都將承受巨大的壓力。而自動(dòng)化港口的誕生，極大的緩解了港口作業(yè)的負(fù)載，提高了作業(yè)效率，降低運(yùn)營成本，同時(shí)也為港口帶來了豐厚的效益，推動(dòng)著港口的發(fā)展。因此我國作為航運(yùn)吞吐量大國，更應(yīng)當(dāng)注重激光技術(shù)在港口的運(yùn)用和發(fā)展。

一、激光傳感器簡述

當(dāng)前內(nèi)河船舶正在不斷發(fā)展與進(jìn)步，但革新船舶工作的開展只是其中一部分，更重要的是港口革新工作，該項(xiàng)工作對增強(qiáng)內(nèi)河航運(yùn)有著至關(guān)重要的作用。隨著激光傳感器不斷的普及與進(jìn)步，各個(gè)行業(yè)都逐步開始投入使用，其中也包括港口自動(dòng)化工作實(shí)施。而該傳感器因一維的激光測距儀與二維、三維的激光掃描儀這幾種不同功能整合在一起運(yùn)用在港口領(lǐng)域，促使全自動(dòng)化港口的誕生。而自動(dòng)化港口是在整個(gè)港區(qū)從橋吊到集裝箱卡車及碼頭內(nèi)的各個(gè)環(huán)節(jié)都實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)自動(dòng)管理、監(jiān)控，全程實(shí)現(xiàn)了無人操作。[ 1 ]

二、激光傳感器在自動(dòng)化港口中的應(yīng)用

通常港口在日常中作業(yè)時(shí)的基本流程有以下幾個(gè)環(huán)節(jié)。卸船時(shí)候，港口岸邊集裝箱起重機(jī)（岸橋）將集裝箱從船舶上卸下，裝在集裝箱牽引車上，牽引車將集裝箱運(yùn)至相應(yīng)的堆場；再由堆場設(shè)備卸在指定的位置。裝船時(shí)候流程相反。在傳統(tǒng)的港口的許多工作都需要人工來操作機(jī)械完成，而將激光傳感器運(yùn)用到自動(dòng)化港口中的每個(gè)環(huán)節(jié)中，最大程度全面實(shí)現(xiàn)無人操控、全自動(dòng)作業(yè)，促使整個(gè)港口作業(yè)的效率得到極大的提高，且省時(shí)省力安全，作業(yè)過程更流暢。

（一）岸橋作業(yè)的自動(dòng)化

激光傳感器應(yīng)用到岸橋作業(yè)時(shí)，是將兩個(gè)二維激光掃描儀安裝在岸橋的大梁上，當(dāng)船舶靠岸時(shí)，對裝載的集裝箱進(jìn)行掃描測量。掃描完成后，再將得到的信息、數(shù)據(jù)反饋到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)軟件根據(jù)掃描結(jié)果進(jìn)行處理，在計(jì)算機(jī)上可以清晰的看到集裝箱的排列次序及高度。通過處理后，將集裝箱的輪廓圖像更直觀的展現(xiàn)出來。得到這些準(zhǔn)確的信息后，岸邊的起重機(jī)才能夠更準(zhǔn)確、飛速的卸載貨物，卸載時(shí)間大大縮短，而卸載效率大幅提高。

在未應(yīng)用激光傳感器之前，集裝箱的大體位置、高低等信息，所以裝卸作業(yè)既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力，不僅如此，起重機(jī)的司機(jī)因不了解所有集裝箱的分布情況，從而經(jīng)常發(fā)生一些碰撞事故，如果，遭到碰撞的集裝箱內(nèi)是易碎物品，就會造成巨大的損失。而激光掃描儀的應(yīng)用，使得整個(gè)集裝箱的分布、排列都清晰可見，從而很好的規(guī)避了這種風(fēng)險(xiǎn)。[ 2 ]

（二）軌道式集裝箱門式起重機(jī)作業(yè)的自動(dòng)化

自動(dòng)化港口的碼頭在應(yīng)用激光傳感器時(shí)，都是將幾個(gè)三維的激光掃描儀安裝在堆場合適的位置，對所有的集裝箱與各個(gè)自動(dòng)導(dǎo)引小車進(jìn)行立體空間掃描，以獲得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)及坐標(biāo)。一旦確定要運(yùn)送的集裝箱選好目標(biāo)后，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)就會馬上調(diào)派一輛自動(dòng)導(dǎo)引小（agv）車前去轉(zhuǎn)運(yùn)，同時(shí)設(shè)定最為恰當(dāng)?shù)穆肪€指示其前行。

通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的調(diào)配，整個(gè)碼頭運(yùn)轉(zhuǎn)將更加快速，暢通無阻。在碼頭內(nèi)部的每臺門式起重機(jī)的橫梁兩端位置，也將安裝一臺三維掃描儀，通過這兩臺三維掃描儀能夠更精準(zhǔn)的獲得每個(gè)集裝箱的具體位置及信息狀況，從而在卸載集裝箱時(shí)，可以準(zhǔn)確的找到目標(biāo)。找到目標(biāo)后快速的抓取，將目標(biāo)集裝箱放在集裝箱轉(zhuǎn)運(yùn)平臺上，再由轉(zhuǎn)運(yùn)平臺放置AGV上，AGV會依照系統(tǒng)給出的最佳路線，將集裝箱快速的運(yùn)到制定位置，裝船和卸船的流程剛好相反。在傳統(tǒng)的集裝箱碼頭上，都是依靠手工操作機(jī)械完成集裝箱的運(yùn)輸、裝載及卸載等工作，而自動(dòng)化碼頭使用自動(dòng)化機(jī)械進(jìn)行裝卸、運(yùn)輸工作，不僅更安全可靠，同時(shí)低碳環(huán)保，實(shí)現(xiàn)了高效運(yùn)作。

激光傳感器在自動(dòng)化港口中的應(yīng)用，使無人操作成為現(xiàn)實(shí)。并在整個(gè)港口內(nèi)，實(shí)施了全面監(jiān)控，更好的調(diào)動(dòng)、調(diào)整、控制，不但為港口節(jié)省了大量的人力、物力和時(shí)間，同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)、抓取更加的準(zhǔn)確，降低了失誤發(fā)生的幾率，港口作業(yè)效率大幅度提高。[ 3 ]

自動(dòng)化港口的優(yōu)勢顯而易見，但是在運(yùn)作當(dāng)中，仍存在一些問題需要解決，如AGV的避讓措施、連續(xù)工作是工況下AGV的充電問題。調(diào)度規(guī)則、安全距離以及合適的數(shù)量等，這些問題也成為當(dāng)下研究的熱點(diǎn)，只有不斷完善，才能確保港口作業(yè)平穩(wěn)、快速的開展。

三、結(jié)語

眾所周知，港口是一個(gè)密集型物流的核心及中轉(zhuǎn)站，一直以來，肩負(fù)著很大的重任。而社會的發(fā)展，使得港口作業(yè)負(fù)載急劇加重，而對其作業(yè)效率要求也在不斷的提升。而激光傳感器的運(yùn)用，發(fā)揮了其優(yōu)良的特性，使港口實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化作業(yè)。不但緩解了港口作業(yè)壓力，節(jié)省了人力物力，更推動(dòng)港口快速的發(fā)展。但作為相關(guān)部門及研究人員還應(yīng)繼續(xù)努力，不斷優(yōu)化、創(chuàng)新激光技術(shù)，使港口自動(dòng)化設(shè)施更加完善，真正將自動(dòng)化設(shè)備全面覆蓋到港口的各個(gè)角落，為國家和社會創(chuàng)造更多的利益。

參考文獻(xiàn)：

[1] 薛苗苗.機(jī)電自動(dòng)化在港口中的實(shí)際應(yīng)用[J].企業(yè)導(dǎo)報(bào)，2016，（20）：55.

[2] 龔永祥.關(guān)于自動(dòng)化控制技術(shù)在港口輸送系統(tǒng)中的應(yīng)用與分析[J].信息系統(tǒng)工程，2016，（06）：24.

[3] 許驥平.激光傳感器在自動(dòng)化港口中的應(yīng)用[A].上海市激光學(xué)會.上海市激光學(xué)會2013年學(xué)術(shù)年會論文集[C].上海市激光學(xué)會，2013：1.