X光檢查系統在岸邊集裝箱起重機上的應用

黃 璐 陳 杰 龔滌生 桂 軍

上海振華重工(集團)股份有限公司

1 引言

碼頭口岸檢查集裝箱的工位一般設置在碼頭出口處,通過抽檢的方式進行集裝箱的安檢,無法保障安全和高效的檢查貨品。為了達到各碼頭日益嚴格的集裝箱安檢要求,依托雙小車岸邊集裝箱起重機(以下簡稱岸橋)中轉平臺設計岸橋X光檢查系統,在不開箱情況下獲取集裝箱內部貨物的信息,從而提高碼頭口岸集裝箱貨物檢查效率,減少集裝箱安檢人工干預,盡可能實現每箱必檢。

岸橋X光檢查系統是利用X光射線掃描成像原理,不開箱檢查集裝箱內貨物裝載情況的一套系統,由移動門架、X光設備、門架控制柜、數據采集柜、本地控制操作站、主控臺及相關配套設施等部分組成。系統通過X光設備一側的放射源發出扇形射線穿透封閉集裝箱和內部貨物,被另一側的探測器陣列所接收。由于集裝箱內物質密度不同對X光射線吸收也不同,每個探測單元接收到的X射線強度與裝箱及內部貨品吸收能力有關[1]。探測器單元將不同強度的射線通過高精度模數轉換處理,獲得當前位置的圖像掃描數據。通過檢查設備與集裝箱的相對移動,可獲得整個集裝箱內部物品的輪廓和形態,使檢查人員在不開箱的情況下完成對集裝箱貨物的檢查。

2 系統設計

2.1 X光集裝箱檢查系統設備選擇

根據結構形式的不同集裝箱檢查通常可以分為3種形式:固定式集裝箱檢查系統、車載移動式集裝箱檢查系統、組合移動式集裝箱檢查系統。

固定式集裝箱檢查系統一般選擇固定的場所或建筑物安裝X光掃描設備,待查驗集裝箱由集卡或集裝箱列車牽引通過檢查通道,完成對集裝箱的檢查,可用于港口、邊境和機場。為了避免系統X射線產生的輻射,通常采用混凝土結構進行屏蔽。系統安裝調試周期長,配套工程復雜,場地固定,機動性差,系統性能較強。

車載移動式集裝箱檢查系統將X光檢查系統集成在卡車底盤上,可行駛到各關卡檢查集裝箱貨物,適合部署在港口、邊檢、機場和各類需要臨時查驗集裝箱貨物的檢查點。其特點是占地面積小、無需任何土建配套工程、機動性好。

組合移動式集裝箱檢查系統將探測器、放射源、數據采集系統、門架控制系統集成在移動門架上。與固定式集裝箱檢查系統最大的不同在于,被檢查集裝箱放置在固定的檢查位置,X光檢查設備通過預設的軌道往復運動完成掃描作業流程。由于采用自屏蔽結構和模塊化設計,系統功能強大,占地小、易于安裝維護[2]。

雙小車岸橋通常在陸側配置中轉平臺,用于放置來自門架小車或主小車運送過來的集裝箱。組合移動式集裝箱檢查系統可利用岸橋中轉平臺,通過移動門架在集裝箱兩側的軌道往復運動掃描集裝箱內貨物。系統結構緊湊、占地面積小,在岸橋中轉平臺上便于安裝施工;系統運行可靠性高,便于日常維護保養,故障保養時岸橋無需停止作業;系統模塊化設計便于與岸橋控制操作系統集成。故岸橋X光檢查系統宜選擇組合移動式集裝箱檢查系統。

2.2 系統布置與組成

在中轉平臺海陸側每個臺座布置1套X光檢查設備,以檢查單20 ft、單40 ft、單45 ft、雙20 ft集裝箱,其布置圖見圖1。

1.海側X光檢查系統移動門架 2.海側臺座 3.中轉平臺局部4.陸側臺座圖1 中轉平臺X光檢查系統布置圖

中轉平X光檢查系統主要由移動門架、探測器、放射源、數據采集柜、門架控制柜、本地控制操作站、主控臺及其他輔助配套設施組成(見圖2)。

1.移動門架 2.探測器 3.放射源 4.數據采集柜 5.門架控制柜 6.導軌 7.本地控制操作站 8.岸橋PLC 9.主控臺圖2 中轉平臺X光檢查系統結構示意圖

(1)移動門架,在海陸側臺座前后兩側各布置2根導軌,移動門架通過行走機構在導軌上進行往復運動以檢查集裝箱。

(2)X光檢查設備由布置在移動門架兩側的發射源和探測器組成。從門架一側發射源發出的X光射線經過集裝箱及內部物品部分吸收后,到達另一側的探測單元。探測單元將接收的X光射線轉換為與射線強度成正比的電流信號,傳送到數據采集柜。

(3)數據采集柜集成在一側移動門架立柱上,包括信號放大模塊、模數轉換模塊、數據獲取與控制模塊以及數據處理PC。數據采集柜將探測單元傳送的電流信號放大,進行模數轉換,通過數據處理得到集裝箱內部貨物的二維圖像投影,并將圖像傳送到主控臺。

(4)門架控制柜集成在另一側移動門架立柱上,控制移動門架的啟動、加減速、停止,確保整個集裝箱的完整掃描。控制柜包括電源開關、電抗器、變頻器、控制回路等部分。三相電源通過開關斷路器經電抗器接入變頻器,變頻器輸出至移動門架兩側的行走電機。電抗器可抑制高次諧波保護變頻器及移動門架行走電機。

(5)本地控制操作站安裝在中轉平臺海陸側臺座外部,可就地手動控制2個移動門架的運行。

(6)主控臺包括工控機、操作指示臺、顯示器等,可遠程控制監控整個系統的運行和狀態,實時獲取掃描集裝箱內部物品的情況,并與岸橋PLC進行通訊。

(7)其他輔助配套設施,包括中轉平臺X光掃描狀態指示燈、系統緊停、聲光報警、海陸側臺座占箱限位等。

2.3 系統作業流程

當集裝箱被主小車或門架小車放置在中轉平臺臺座時,啟動集裝箱X光檢測系統,在一側的移動門架通過導軌移動,檢查放置在中轉平臺臺座上的集裝箱。一旦系統檢測到集裝箱內有可疑物體時,通過Profibus通訊接口發信息給PLC,PLC中斷ACCS(Automatic Crane Control System,岸橋自動化控制系統)作業,停止主小車或門架小車起升及小車的運行,并報警告知檢查人員。在完成集裝箱檢查流程后,繼續自動化作業。具體流程如下:

(1)裝卸船作業時,主小車或者門架小車將集裝箱放置在中轉平臺臺座,岸橋PLC根據主吊具開閉鎖以及臺座占箱限位信號,判斷是否有集裝箱在海陸側臺座上。

(2)當有集裝箱在中轉平臺臺座上時,岸橋PLC發出檢查指令給X光檢查系統。

(3)X光檢查系統啟動集裝箱檢查流程,中轉平臺海陸側通道門自動關閉,防止人員進入檢查現場直至檢查過程結束;當現場有緊急情況時,系統自動關閉,移動門架停止運動,中斷檢查過程,關閉放射源X光射線,保證人員和設備的安全。

(4)X光掃描系統啟動掃描,發射源發出X射線穿過被檢測集裝箱被另一側的探測器接收,門架控制系統完成移動門架移動檢查整個集裝箱。

(5)數據采集柜將探測器傳送的信號處理后得到集裝箱內部貨物的二維圖像投影,并將圖像傳送到主控臺。

(6)當岸橋中轉平臺X光檢查正常時(即未檢測到集裝箱內有可疑物品),系統輸出正常,岸橋ACCS繼續作業,將指定的集裝箱運至后場AGV(Automated Guided Vehicle,自動引導集卡)或集裝箱貨輪上,完成作業等待下一個指令。

(7)當中轉平臺X光檢測異常時(即檢測到集裝箱內有可疑物品),系統發信號給岸橋PLC,PLC觸發控制回路,控制岸橋ACCS停止動作,并通知人員是否需要開箱檢查;當操作人員完成開箱檢查或者放行按下操作復位按鈕后,岸橋ACCS才能繼續作業流程。

中轉平臺X光檢查系統工作流程圖見圖3。

圖3 中轉平臺X光檢查系統流程圖

3 結語

岸橋X光檢查系統是一種用于雙小車岸橋中轉平臺的X光檢查系統,在自動化碼頭裝卸船作業過程中,利用岸橋中轉平臺配置組合移動式集裝箱檢查系統,在不開箱的情況下對集裝箱貨品進行檢查,減少現場人工,提升運作效率,保證每箱必檢,避免因抽檢而造成的安全隱患,并有效避免了碼頭后場因集裝箱檢查而造成的交通擁堵。