耿衛(wèi)寧

傳統(tǒng)集裝箱碼頭調(diào)箱門(mén)作業(yè)在節(jié)能環(huán)保、作業(yè)效率、操作安全性、勞動(dòng)強(qiáng)度、自動(dòng)化、信息化等方面存在諸多隱患和弊端。隨著自動(dòng)化集裝箱碼頭的發(fā)展，傳統(tǒng)集裝箱碼頭調(diào)箱門(mén)作業(yè)方式已不能適應(yīng)碼頭業(yè)務(wù)發(fā)展的需求，利用自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)調(diào)箱門(mén)作業(yè)的全自動(dòng)化勢(shì)在必行。青島港自動(dòng)化集裝箱碼頭全自動(dòng)調(diào)箱門(mén)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)碼頭調(diào)箱門(mén)作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化、程序化、智能化和自動(dòng)化，具有高效、環(huán)保、安全等優(yōu)點(diǎn)，能夠滿足自動(dòng)化集裝箱碼頭的作業(yè)要求。

1 傳統(tǒng)集裝箱碼頭調(diào)箱門(mén)作業(yè)方式及其缺點(diǎn)

在傳統(tǒng)集裝箱碼頭調(diào)箱門(mén)作業(yè)方式下，當(dāng)因集裝箱箱門(mén)方向錯(cuò)誤無(wú)法進(jìn)行下一步裝卸作業(yè)時(shí)，需要用正面吊、重箱叉車(chē)或龍門(mén)吊進(jìn)行調(diào)箱門(mén)作業(yè)：用正面吊或重箱叉車(chē)設(shè)備吊起拖車(chē)上的集裝箱，拖車(chē)調(diào)轉(zhuǎn)180昂螅璞鋼匭陸跋浞嘔贗銑瞪希瓿杉跋湎涿諾髯？80白饕怠T詿斯討校嫻躉蛑叵洳娉底ゾ偌跋淶卻⒓ㄎ扌蛐兇叩染嬖諞歡ò踩跡杭ɑ刈枰愎壞某〉兀諾?、重箱叉车能耗较大且设备笨重Ｙ作人员长时间重复操作容易因艪投齟懟W苤臣跋瀆臚返饗涿拋饕搗絞醬嬖諛芎拇蟆⑿實(shí)汀踩級(jí)?、调度无序禑徜^?；乃炪叼嬩脪侘耶?dāng)曜薊⒊絳蚧⒅悄芑⒆遠(yuǎn)棖??？

2 青島港自動(dòng)化集裝箱碼頭全自動(dòng)調(diào)箱門(mén)系統(tǒng)技術(shù)方案

為提高集裝箱船舶裝卸效率、滿足集裝箱船舶積載要求及方便客戶拆裝箱，自動(dòng)化集裝箱碼頭集裝箱堆碼要求箱門(mén)一律朝向海側(cè)，船上積載集裝箱大多要求箱門(mén)朝向船尾，集裝箱裝貨要求箱門(mén)朝向便于貨物裝卸，不能滿足要求的集裝箱在進(jìn)閘后或出閘前須將箱門(mén)調(diào)轉(zhuǎn)180啊5饗涿拋饕凳粲詡跋瀆臚繁曜甲饕搗凍搿H遠(yuǎn)饗涿畔低秤閃牌鷸鼗岷仙鞫認(rèn)低場(chǎng)⒓す饃枳爸謾⑽尷呱淦凳侗穡≧adio Frequency Identification，RFID）技術(shù)、設(shè)備控制系統(tǒng)構(gòu)成，能夠?qū)崿F(xiàn)調(diào)箱門(mén)作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化、程序化、智能化和自動(dòng)化。

2.1 根據(jù)業(yè)務(wù)需要定制設(shè)備

青島港自動(dòng)化集裝箱碼頭全自動(dòng)調(diào)箱門(mén)系統(tǒng)基于自動(dòng)化集裝箱碼頭的作業(yè)特點(diǎn)設(shè)計(jì)而成，在滿足操作需要和安全規(guī)范的前提下，設(shè)備設(shè)計(jì)尺寸最小化，有利于節(jié)省制造材料，降低能耗，減少占地面積，降低設(shè)備高度，增強(qiáng)設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性。

2.2 集成多種技術(shù)確保系統(tǒng)穩(wěn)定

（1）采用激光掃描裝置、地面感應(yīng)設(shè)備、紅外線設(shè)備、接近開(kāi)關(guān)等方式觸發(fā)調(diào)箱門(mén)設(shè)備和控制系統(tǒng)啟動(dòng)。集卡司機(jī)接收調(diào)箱門(mén)指令后，駕駛集卡接近或進(jìn)入調(diào)箱門(mén)區(qū)，觸發(fā)系統(tǒng)感知集卡調(diào)箱門(mén)設(shè)備和控制系統(tǒng)。

（2）利用RFID技術(shù)識(shí)別集卡身份。集卡駛?cè)隦FID區(qū)域后，RFID系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別集卡信息，鎖定作業(yè)指令。

（3）實(shí)現(xiàn)碼頭生產(chǎn)管理系統(tǒng)、激光掃描系統(tǒng)、RFID系統(tǒng)與設(shè)備控制系統(tǒng)間的信息交互。碼頭生產(chǎn)管理系統(tǒng)根據(jù)調(diào)箱門(mén)作業(yè)狀態(tài)智能地分派作業(yè)指令，設(shè)備控制系統(tǒng)指揮設(shè)備自動(dòng)、安全、高效地完成指令。

（4）實(shí)現(xiàn)可編程邏輯控制器電控系統(tǒng)與多傳感器間的信息交互。在調(diào)箱門(mén)龍門(mén)吊的吊具上安裝多傳感器和起升機(jī)構(gòu)高度編碼器，控制吊具自動(dòng)檢測(cè)與集裝箱箱頂?shù)木嚯x，并具有在設(shè)定距離內(nèi)減速保護(hù)、微調(diào)小車(chē)、防止猛烈碰撞等功能，實(shí)現(xiàn)吊具一次性柔性著箱，從而最大程度地保護(hù)吊具和箱體；在集裝箱起吊和旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，吊具上安裝的多傳感器自動(dòng)檢測(cè)箱體質(zhì)量偏差，并自動(dòng)調(diào)整吊具傾轉(zhuǎn)角度，實(shí)現(xiàn)集裝箱平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)。

（5）采用智能分析儀實(shí)施安全防護(hù)。作業(yè)區(qū)域設(shè)置雙重防護(hù)：當(dāng)外來(lái)物進(jìn)入二級(jí)作業(yè)區(qū)域時(shí)，設(shè)備語(yǔ)音系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)；當(dāng)外來(lái)物進(jìn)入一級(jí)作業(yè)區(qū)域時(shí)，設(shè)備停止作業(yè)。

（6）采用集卡防吊起系統(tǒng)。當(dāng)設(shè)備起吊集裝箱時(shí)，激光掃描系統(tǒng)根據(jù)集卡車(chē)頭的位移情況判斷集卡是否被吊起。

（7）應(yīng)用集卡定位系統(tǒng)。集卡定位系統(tǒng)的作用在于：自動(dòng)精確引導(dǎo)集卡對(duì)位，輔助集卡司機(jī)準(zhǔn)確泊車(chē)。當(dāng)集卡進(jìn)入激光測(cè)距儀的測(cè)距范圍時(shí)，發(fā)光二極管（Light-Emitting Diode，LED）顯示屏顯示集卡所處位置與正確停車(chē)位置的偏差，集卡司機(jī)按照LED顯示屏的提示實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確停車(chē)；集卡司機(jī)停車(chē)到位后，LED顯示屏顯示“停車(chē)到位、嚴(yán)禁動(dòng)車(chē)”等信息。

2.3 系統(tǒng)操作流程設(shè)計(jì)

（1）集卡背箱入閘或在陸側(cè)交換區(qū)裝箱后，系統(tǒng)根據(jù)配置和箱門(mén)朝向生成調(diào)箱門(mén)指令。

（2）集卡司機(jī)接收調(diào)箱門(mén)指令后，駕駛車(chē)輛駛往調(diào)箱門(mén)區(qū)。

（3）集卡接近調(diào)箱門(mén)區(qū)，觸發(fā)系統(tǒng)接收信息，啟動(dòng)調(diào)箱門(mén)設(shè)備和控制系統(tǒng)。觸發(fā)系統(tǒng)可采用地面感應(yīng)線圈、紅外線對(duì)射、接近開(kāi)關(guān)、激光掃描等多種方式。

（4）RFID系統(tǒng)識(shí)別集卡身份，由碼頭生產(chǎn)管理系統(tǒng)校驗(yàn)相關(guān)指令、費(fèi)用等信息：若校驗(yàn)通過(guò)，則集卡定位系統(tǒng)啟動(dòng)；若校驗(yàn)不通過(guò)，則LED顯示屏給出提示信息，提示集卡駛?cè)刖彌_區(qū)進(jìn)行相應(yīng)處理。

（5）集卡定位系統(tǒng)根據(jù)碼頭生產(chǎn)管理系統(tǒng)給出的集裝箱車(chē)牌、位置等信息，輔助集卡停車(chē)到位；然后，司機(jī)進(jìn)入交互亭，調(diào)箱門(mén)機(jī)啟動(dòng)。

（6）吊具在可編程邏輯控制器系統(tǒng)的控制下柔性著箱，集卡防吊起系統(tǒng)和智能分析儀啟動(dòng)。

（7）調(diào)箱門(mén)機(jī)完成箱門(mén)調(diào)轉(zhuǎn)，碼頭生產(chǎn)管理系統(tǒng)記錄箱門(mén)新朝向。

3 青島港自動(dòng)化集裝箱碼頭全自動(dòng)調(diào)箱門(mén)系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)

（1）實(shí)現(xiàn)集裝箱調(diào)箱門(mén)作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化、程序化、智能化和自動(dòng)化。

（2）全自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用有利于降低人力資源成本。

（3）由程序控制設(shè)備系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)防止集卡被吊起、防止相鄰集裝箱相撞等功能，提升調(diào)箱門(mén)作業(yè)安全性。

（4）采用地面感應(yīng)設(shè)備、紅外線設(shè)備、接近開(kāi)關(guān)設(shè)備、激光掃描設(shè)備等方式觸發(fā)調(diào)箱門(mén)系統(tǒng)啟動(dòng)，使設(shè)備適時(shí)啟動(dòng)，從而有效降低設(shè)備等待作業(yè)能耗和整機(jī)輔助設(shè)備能耗，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。

（5）RFID系統(tǒng)識(shí)別信息準(zhǔn)確、快速，且在識(shí)別集卡身份的過(guò)程中，集卡無(wú)須停車(chē)，從而提高作業(yè)準(zhǔn)確率和效率。

（6）碼頭生產(chǎn)管理系統(tǒng)與設(shè)備控制系統(tǒng)間的信息交互實(shí)現(xiàn)人工指令轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)優(yōu)化指令，使指令系統(tǒng)更加科學(xué)、合理、智能。

（7）碼頭生產(chǎn)管理系統(tǒng)與調(diào)箱門(mén)機(jī)之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸指令，使指令傳輸更加快捷、安全和穩(wěn)定。

（8）可編程邏輯控制器電控技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)吊具柔性著箱以及集裝箱在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中自動(dòng)調(diào)整平衡，從而對(duì)設(shè)備、箱體起到保護(hù)作用。

（9）采用智能分析儀實(shí)現(xiàn)雙重安全防護(hù)，變?nèi)朔罏榧挤?，使安全防護(hù)更加全面、嚴(yán)密。

（10）采用邏輯控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作。

4 結(jié)束語(yǔ)

青島港自動(dòng)化集裝箱碼頭全自動(dòng)調(diào)箱門(mén)系統(tǒng)針對(duì)自動(dòng)化集裝箱碼頭的作業(yè)特點(diǎn)，集成多項(xiàng)各種成熟技術(shù)，實(shí)現(xiàn)箱門(mén)調(diào)轉(zhuǎn)自動(dòng)化。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)調(diào)箱門(mén)控制與碼頭生產(chǎn)管理系統(tǒng)指令的關(guān)聯(lián)：碼頭生產(chǎn)管理系統(tǒng)根據(jù)堆場(chǎng)箱門(mén)朝向設(shè)定調(diào)箱門(mén)策略，并根據(jù)光學(xué)字符識(shí)別系統(tǒng)采集的箱門(mén)實(shí)際朝向、外集卡司機(jī)的客戶化需求等自動(dòng)生成調(diào)箱門(mén)指令，自動(dòng)控制調(diào)箱門(mén)系統(tǒng)執(zhí)行調(diào)箱門(mén)指令，實(shí)現(xiàn)調(diào)箱門(mén)作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化、程序化、智能化和自動(dòng)化。

（編輯：曹莉瓊 收稿日期：2015-11-04）