洪輝

岸邊集裝箱起重機(jī)（以下簡(jiǎn)稱岸橋）是在集裝箱船舶與碼頭前沿之間裝卸集裝箱的主要設(shè)備，岸橋作業(yè)具有設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、設(shè)備使用頻度高、多工種人員聚集等特點(diǎn)，容易引發(fā)安全事故。例如：在岸橋維修作業(yè)中，維修人員與岸橋司機(jī)溝通不暢易導(dǎo)致人員傷亡；維修人員上機(jī)盲目指揮或未授權(quán)人員上機(jī)等均易造成設(shè)備損壞或人員傷亡。為此，寧波港股份有限公司北侖第二集裝箱碼頭分公司（以下簡(jiǎn)稱北侖第二集裝箱碼頭）研發(fā)岸橋人員上機(jī)安全管理系統(tǒng)，以強(qiáng)化岸橋人員上機(jī)安全管理。

1 岸橋人員上機(jī)安全管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 功能設(shè)計(jì)

鑒于使用人工掛牌的方式提醒岸橋設(shè)備狀態(tài)變化的效率較低且安全性較差，對(duì)上機(jī)人員以及由上機(jī)人員導(dǎo)致的岸橋設(shè)備狀態(tài)變化進(jìn)行管理是岸橋人員上機(jī)安全管理系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。為此，該系統(tǒng)應(yīng)具備以下功能：

（1）辨識(shí)授權(quán)人員，只有授權(quán)人員才能上機(jī)；

（2）顯示岸橋當(dāng)前的狀態(tài)（如操作、維修、動(dòng)態(tài)檢查、清潔等），在狀態(tài)變化后及時(shí)通知司機(jī)和新上機(jī)人員；

（3）確定并顯示上機(jī)人員的上機(jī)任務(wù)；

（4）記錄上機(jī)人員的上下機(jī)時(shí)間以及岸橋狀態(tài)改變的時(shí)間；

（5）遠(yuǎn)程顯示岸橋上機(jī)人員和設(shè)備狀態(tài)。

1.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.2.1 硬件系統(tǒng)

（1）在登機(jī)口（見(jiàn)圖1）安裝磁吸鐵門、集成電路（Integrated Circuit，IC）卡讀卡器、上機(jī)任務(wù)選擇器、單紅發(fā)光二極管（Light Emitting Diode，LED）顯示屏。采用IC卡刷卡的方式進(jìn)行身份識(shí)別，IC卡為存儲(chǔ)員工信息的非接觸式IC卡；讀卡器采用韋根26位十進(jìn)制輸出格式，輸出4個(gè)字節(jié)的IC卡信息；刷卡上機(jī)人員通過(guò)上機(jī)任務(wù)選擇器上的按鍵來(lái)選擇上機(jī)任務(wù)；單紅LED顯示屏主要顯示刷卡上機(jī)人員姓名、上機(jī)任務(wù)和時(shí)間等信息。

（2）在司機(jī)室安裝IC卡讀卡器、上機(jī)任務(wù)選擇器、單紅LED顯示屏。司機(jī)室與登機(jī)口的IC卡讀卡器、上機(jī)任務(wù)選擇器的功能一致；司機(jī)室與登機(jī)口的單紅LED顯示屏類型一致，但亮度調(diào)暗，以免影響司機(jī)操作。司機(jī)可以在司機(jī)室完成交接班，顯示屏上顯示的司機(jī)姓名會(huì)作相應(yīng)更改。

（3）登機(jī)口與司機(jī)室的RS485通信總線在電氣房交匯，數(shù)據(jù)和相關(guān)控制軟件安裝在電氣房工控機(jī)中，并在工控機(jī)中增加系統(tǒng)管理軟件。由于登機(jī)口、司機(jī)室與電氣房的距離較遠(yuǎn)，采用RS485總線控制的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)通信。

（4）由于岸橋工作環(huán)境復(fù)雜，受電磁干擾比較強(qiáng)，加之通信距離較遠(yuǎn)，容易引進(jìn)干擾信號(hào)，因此，采用普通光耦TLP181作為通信器件，將傳輸比特率設(shè)計(jì)為。

（5）采用STM32系列處理器存儲(chǔ)和處理數(shù)據(jù)。STM32系列處理器的存儲(chǔ)量較大，且能滿足操作系統(tǒng)的編程要求，并具有實(shí)時(shí)時(shí)鐘功能，具有較高性價(jià)比。

1.2.2 軟件系統(tǒng)

采用嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) C＼OS處理不同任務(wù)權(quán)限優(yōu)先等級(jí)、顯示切換、功能更替等操作問(wèn)題。上機(jī)任務(wù)按權(quán)限優(yōu)先等級(jí)依次為修理、動(dòng)態(tài)檢查、清潔、其他項(xiàng)目、操作（見(jiàn)圖2）。同時(shí)，設(shè)計(jì)3個(gè)串口任務(wù)：（1）處理個(gè)人電腦和控制器的任務(wù)，存儲(chǔ)刷卡人信息；（2）處理按鍵和刷卡信息的任務(wù)；（3）根據(jù)任務(wù)（2）中的按鍵值查詢控制器內(nèi)的記錄數(shù)據(jù)，處理顯示及顯示切換的任務(wù)。例如，當(dāng)用戶刷IC卡時(shí)，顯示屏顯示刷卡人姓名，如果該用戶任務(wù)的優(yōu)先等級(jí)較低，系統(tǒng)在左右后會(huì)自動(dòng)切換到優(yōu)先等級(jí)較高的任務(wù)。實(shí)際應(yīng)用證明，該多任務(wù)操作軟件系統(tǒng)滿足岸橋人員上機(jī)安全管理系統(tǒng)的要求，具有可操作性。

1.3 功能設(shè)計(jì)

（1）人員識(shí)別功能 將授權(quán)人員的信息存儲(chǔ)在電氣房電腦軟件中，在上機(jī)人員刷IC卡時(shí)對(duì)卡號(hào)進(jìn)行識(shí)別，如果卡號(hào)顯示為授權(quán)人員，則磁吸鐵門打開(kāi)。

（2）人員分類功能 對(duì)授權(quán)人員進(jìn)行分類，確定其任務(wù)權(quán)限。例如，司機(jī)只能操作“操作開(kāi)始”和“操作結(jié)束”按鈕，修理人員只能操作“修理開(kāi)始”和“修理結(jié)束”按鈕以及“動(dòng)態(tài)檢查開(kāi)始”和“動(dòng)態(tài)檢查結(jié)束”按鈕，從而避免誤操作或越權(quán)操作造成設(shè)備狀態(tài)錯(cuò)誤。

（3）上機(jī)人員任務(wù)確認(rèn)功能 上機(jī)人員選定上機(jī)任務(wù)后，如果岸橋當(dāng)前任務(wù)等級(jí)低于選定任務(wù)等級(jí)，則顯示屏顯示的內(nèi)容轉(zhuǎn)變?yōu)檫x定任務(wù)的內(nèi)容，人員姓名也轉(zhuǎn)變?yōu)檫x定任務(wù)的上機(jī)人員的姓名。任務(wù)結(jié)束后，人員下機(jī)需要在刷卡后按相應(yīng)任務(wù)的結(jié)束按鈕，顯示屏顯示原來(lái)優(yōu)先等級(jí)較低的任務(wù)內(nèi)容或顯示“無(wú)任務(wù)”狀態(tài)。

（4）人員上機(jī)對(duì)司機(jī)的提醒功能 人員上機(jī)開(kāi)門后，司機(jī)室內(nèi)蜂鳴器會(huì)發(fā)出蜂鳴聲提醒司機(jī)，顯示屏第三行轉(zhuǎn)變?yōu)樯蠙C(jī)人員姓名；如果岸橋狀態(tài)改變，比如由操作狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樾蘩頎顟B(tài)，則顯示屏第二行轉(zhuǎn)變?yōu)椤盃顟B(tài)：修理中”，第一行轉(zhuǎn)變?yōu)樯蠙C(jī)人員的姓名。

（5）當(dāng)前岸橋狀態(tài)對(duì)司機(jī)的提醒功能 司機(jī)可以通過(guò)司機(jī)室的顯示屏了解岸橋當(dāng)前狀態(tài)，確保操作安全。例如：如果顯示屏顯示為修理狀態(tài)，司機(jī)不能擅自動(dòng)機(jī)；當(dāng)修理結(jié)束后，顯示屏顯示操作狀態(tài)，司機(jī)方可進(jìn)行作業(yè)。

（6）當(dāng)前狀態(tài)對(duì)上機(jī)人員的提醒功能 上機(jī)人員在刷卡上機(jī)前，可通過(guò)登機(jī)口顯示屏（見(jiàn)圖3）得知岸橋當(dāng)前狀態(tài)，如果顯示屏顯示為修理狀態(tài)，則已有修理人員上機(jī)，新來(lái)修理人員須與原修理人員取得聯(lián)系后，司機(jī)方能指揮動(dòng)機(jī)。

（7）岸橋機(jī)上人員和狀態(tài)在遠(yuǎn)程后臺(tái)的顯示功能 通過(guò)岸橋上的網(wǎng)絡(luò)，可以將岸橋機(jī)上人員和當(dāng)前狀態(tài)發(fā)送至后臺(tái)并在電腦上顯示，方便后臺(tái)管理人員對(duì)岸橋現(xiàn)場(chǎng)的管理。

（8）人員上下機(jī)時(shí)間和岸橋狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)間記錄功能 可以通過(guò)電氣房的電腦來(lái)記錄、統(tǒng)計(jì)和查詢?nèi)藛T上下機(jī)時(shí)間及岸橋狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)間。

2 岸橋人員上機(jī)安全管理系統(tǒng)的應(yīng)用意義

岸橋人員上機(jī)安全管理系統(tǒng)以主動(dòng)控制取代被動(dòng)監(jiān)視，通過(guò)對(duì)主要通道的控制有效阻止非授權(quán)人員登機(jī)。該系統(tǒng)的應(yīng)用意義顯著：能使上機(jī)人員對(duì)岸橋狀態(tài)一目了然，避免盲目指揮引發(fā)安全事故；便于司機(jī)及時(shí)了解人員上機(jī)后引起的設(shè)備狀態(tài)改變，有助于司機(jī)按指令或顯示屏的提示安全作業(yè)；便于后臺(tái)管理人員對(duì)岸橋作業(yè)人員、修理人員、岸橋狀態(tài)等進(jìn)行監(jiān)控，提升設(shè)備作業(yè)管理水平；通過(guò)與碼頭考勤管理系統(tǒng)和安全防衛(wèi)報(bào)警系統(tǒng)等聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)碼頭多系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制；通過(guò)減少人為誤操作，提高設(shè)備檢修效率，保障設(shè)備檢修過(guò)程中的人員和設(shè)備安全，提高碼頭岸橋安全管理水平。

（編輯：曹莉瓊 收稿日期：2013-10-28）