試論自動化碼頭岸邊集裝箱起重機控制技術

丁家宇

摘要：研究起重機的自動化控制技術，適用于自動化的運營碼頭，在自動化碼頭上可以自動監控各設備運作狀態，并使用遠程的控制信息系統及使用自動處理系統，可以實現在碼頭岸邊利用自動化設備來實現無人化的操作，會大幅度提高起重機的運行效率，也提高了碼頭貨物裝載運輸的效率。

關鍵詞：岸邊集裝箱 起重機 自動集裝碼頭 控制技術

引言

隨著國內船舶業逐步向大型輪船的方向發展，因此要增強碼頭貨物裝載效率，使用自動化設備可以提高后裝載運輸效率，而且能夠縮減人工搬運的成本。近年，國家政府部門要求碼頭實現環保節能的運作，自動化的設備就很好的實現了綠色節能環保的應用效果。自動型的碼頭設施設備比較安全可靠，運營成本可控，這些特征就成為綜合碼頭的發展方向，使用起重機設備。由于起重機可以提升和裝卸大型的大宗貨物，成為了碼頭上的關鍵設施。

一、自動化岸橋控制系統

使用自動的設施設備來控制碼頭上岸橋，如圖 1所示，讓自動系統會成為碼頭中的核心中樞，來負責數據的傳輸，上傳下達。在實際的碼頭運作中，會有岸橋系統、目標系統、吊具檢測系統，這些系統會實現數據的交融交織。

（一）與 MS信息交互

自動岸橋系統會直接接收 MS系統給出的自動化指令，并且將這些信息進行分解，傳輸給不同的起重機設備。在岸橋系統上就能夠用單機的方式來反饋信息，直接傳輸給 MS系統，在岸橋的貨物裝卸作業中，碼頭上所有作業都會從岸橋系統中提取信息之后，再用 MS系統去逐條發送給每個小車，這些運貨的車輛在接收指令之后再執行，將反饋信息實時的發傳送給 MS系統。 MS系統就會接收，小車發送來的指令，由自動安全系統來糾正。將這些質量信息按照一定矯正規則之后，在發送至 PLC系統由小車內 PLC系統來完成各項指令[1]。

（二）與岸橋內部各系統相互交互銜接

ACCS與 SDS、TDS等相關的信息系統進行交互控制，門架小車為全自動運行 SDS，可以通過檢測安裝在吊頂上的紅外結構光源來測算之后在吊具上。獲取吊具空間信息和吊具的姿態信息之后，再將這些數據信息都傳送給自動安全系統、自動控制系統能夠控制各類小車時，小車可以精準快速方式來運作，這會極大促使設備運轉效率和設備的運轉，使安全性得到顯著的提升。

TDS可以使用檢測設備來檢查集裝箱無人運輸車等相關設備，來提取信息傳送給自動控制系統之后，系統在發送指令來給這些設備質量信息，可以在系統內部精準去確定各設備的位置信息。

（三）按橋標稱的信息及安全保護

在碼頭岸橋式設備上，要針對于岸橋具體位置做好參數設計，在一些運輸的小車上要確定好位置信息之后，再由安全系統去完成數據的處理，使用無人車平臺內部。用多種代碼來替換，在岸橋上要設置一定的防撞保護裝置，主要是給小車設置安全防護裝置，給主小車和門架，小車都安放防護的裝置。

（四）平臺管理

在碼頭貨物的裝載過程中，使用雙小車岸橋來進行集裝箱的裝卸，大多數集裝箱都要通過中轉平臺來在輪船一側及碼頭堆場之間裝卸貨物。因此，中轉運輸平臺也比較關鍵，在碼頭上，大多數集裝箱都要進行鎖頭的拆卸，同時還要做好集裝箱的精準確認等相關操作。

二、邏輯控制系統

在碼頭上岸橋設施上，要設計邏輯系統，在日常的貨物裝載中，碼頭上部分運輸小車，在接收按橋系統發布質量信息時，來自動化的運行。在發送常規性指令之后，可以自動形成集裝箱環的排位信息，之后由司機去完成對集裝箱的抓取的相關操作，其余操作都可以由按自動系統來完成。邏輯控制系統是自動化系統中的執行層，它可以讓設備自動運作，而且擁有最新型自動化技術。

（一）自動學習排位功能

排位功能主要是讓小車通過自主學習來自動排位，免去的人員事務數據信息更新工作。排位是指根據輪船船頭位置，及根據集裝箱長寬高體積信息和小車的具體位置，來自動測算出各排位的小車位置信息，并且還要對測算出來的最大成交值，做好合理的控制，避免出現測算數據的出錯。排位信息更新是指要結合輸入當前的排位號及排位范圍，手動更新范圍內部所有排位位置信息，并且應用實際位置來糾正排位的誤差，進而提高對象到位精準度，而且還可以通過選擇適用的相位間隔寬度，來選擇恰當的位置信息[2]。

（二）自動抓箱及放箱的功能

司機通過接收到自動化的指令之后來自動調取設備，當小車接入到系統內部發送的質量信息就會自動去運行到集裝箱位置之后，由司機去操控設備來抓起集裝箱。小車也會自動地運作，之后再從輪船自動放入的碼頭一側，由小車自動回到停車位上。當小車在回到停車位之后，接收到發送的指令，可以繼續執行下一條指令，當小車接收到系統內部發送的裝船指令信息之后，就可以自動運行，自主抓取中轉平臺上的集裝箱。再將其運送到輪船一側，司機只是用手動去操作，放箱就可以完成操作，使用這種方式大幅度縮減人員的工作量，而且可以使得車輛自動化的運作。

三、遠程岸橋監控系統

遠程岸橋是當前自動化岸橋的監控，分別在實際運作中會監督這個安全的運作狀態，包含了下達一部分的操作質量信息和運行狀態及單機故障和按橋的實時信息。如果設備停止運作，這時碼頭工作人員就可以通過該系統去判斷出指令層面的單機故障，避免造成停機，要根據相關信息及時作出一定的反應決策。

在集裝箱裝卸時，單獨安全會做作業整體，如果等級故障影響范圍比較有限，使各項的作業任務，就都要由設備調動員去調整。工作人員要將設備故障帶來影響控制在最小的水平，使用自動控制系統，這時暗橋會成為自動化系統的一個關鍵點。大多數的信號都會被一些子系統的收集，單機故障引起，反而會阻止設備運轉，運行時間的增長而產生更多的疊加，在自動系統內部，可以精準的去判斷故障，快速的處理故障，使得系統運行安全性更高。

自動化的碼頭能夠確定好發生設備故障產生的邏輯，可以極快的去消除各類設備的誤報問題。在自動化的運行系統中，人機界面在合理可以確保人員合規的操作各項設備，精準判別故障的位置。自動化系統內部人機界面能夠設置故障數據的統計工作，而且可以高速協調維修人員了解各個單機設施設備的運作狀態。

四、遠程操作系統

在碼頭上的岸橋車設備的操作上，實際貨物裝載，無需岸橋的操作司機深入到現場來操作，只需要在遠程的操作電腦上去使用手柄，就可以完成所有的操作工作任務，這就大幅度地提高了司機操作的安全性，也減少了司機操作的事故發生。

（一）遠程操作站

在樓宇內安裝通信和監控的設備，通過有線的通信直接將碼頭與辦公樓內部的設備進行連接，通過使用遠程操控站來獲取信息，同時遠程操控站還具備司機室的使用功能，司機可以使用手柄來直接去操控起重機設備。在起重機設備上安放攝像頭，工作人員在遠程的辦公室內，通過顯示大屏就可以發現起重機設備運作的實時狀態，以便可以發現設備的運行狀態信息，發現設備的故障位置，及時告知維護人員故障的詳細信息，以便能夠讓工作人員快速的將故障消除，使起重機設備正常運作。

（二）CCTV系統

在系統監控上，使用大量的監控攝像機，給起重機設備不同的位置如前后大梁、小車架等位置多安裝攝像頭，將所有攝像頭的信息集成于監控室內部顯示大屏上。再將數據集傳送給遠程操控站，這樣就能夠給遠程操控人員提供更全面，更加直觀的起重機或者信息操控人員會面臨面對直接的主畫面來智能切換[3]。當起重機吊裝上升，就會顯示出設備的運行信息，當大車要左右運動，畫面就會切換至大車的左右兩側。

（三）HMI輔助設備

將司機操作頻繁的按鈕都安裝在 HMI的裝備上，這樣就提高了操作便捷性，也使得操作時更加美觀，減少了誤操作的問題，而且提高了整個系統運行的安全性。

五、結束語

自動化的碼頭使用自動控制系統來吊裝集裝箱設備，相比過去傳統的集裝箱吊裝方式，自動化可以大幅度壓縮碼頭上人員成本，而且提高了操作的精準度，減少了安全事故。利用岸橋來實現貨物的裝載，在安全運行中，安裝自動化的安全系統，使用遠程監控系統，遠程的自動控制系統及故障系統會大幅度提高安全作業操作效率，而且能夠進一步提高碼頭的整體運轉效率。國內集裝箱船舶的大型化發展，運輸量逐年增大，并且碼頭的吞吐量也逐年提高，因此對于提高碼頭內部的裝卸效率有更高的要求。傳統單吊具的吊裝方式難以滿足現有碼頭裝卸量及增長需求，使用吊橋內的雙吊機的裝卸作業方法得到了普及，使用雙吊具吊裝方式具備實用性，操作便捷性提升方面有明顯的優勢效果，因此自動控制技術已經在國內有廣泛的應用。碼頭運營企業引入自動化的控制系統，在起重機設備內部嵌入系統，以便可以提高設備運轉效率，減少碼頭人員數量，降低碼頭貨物裝卸的人力成本。

參考文獻：

[1]陳建明，陸逸東.自動化碼頭岸邊集裝箱起重機雙吊具作業工藝[J].港口裝卸，2019，000（001）：67-70.

[2]趙斌，馬矜.自動化碼頭岸邊集裝箱起重機控制技術[J].港口裝卸，2019（5）.

[3]黎志勇，羅勛杰.自動化岸邊集裝箱起重機調試過程與方法 [J].港口裝卸，2019，000（001）：20-22.

（作者單位 ：上海振華重工（集團）股份有限公司 ）