耿衛(wèi)寧

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

1 傳統(tǒng)集裝箱碼頭調(diào)箱門作業(yè)方式及其缺點

在傳統(tǒng)集裝箱碼頭調(diào)箱門作業(yè)方式下，當(dāng)因集裝箱箱門方向錯誤無法進行下一步裝卸作業(yè)時，需要用正面吊、重箱叉車或龍門吊進行調(diào)箱門作業(yè)：用正面吊或重箱叉車設(shè)備吊起拖車上的集裝箱，拖車調(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?、袑嵧〔燃夃、调度无序禑徜^?；乃炪叼嬩脪侘耶?dāng)曜薊⒊絳蚧⒅悄芑⒆遠棖?。?/p>

2 青島港自動化集裝箱碼頭全自動調(diào)箱門系統(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，自動化集裝箱碼頭集裝箱堆碼要求箱門一律朝向海側(cè)，船上積載集裝箱大多要求箱門朝向船尾，集裝箱裝貨要求箱門朝向便于貨物裝卸，不能滿足要求的集裝箱在進閘后或出閘前須將箱門調(diào)轉(zhuǎn)180啊5饗涿拋饕凳粲詡跋瀆臚繁曜甲饕搗凍搿H遠饗涿畔低秤閃牌鷸鼗岷仙鞫認低場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)箱門作業(yè)的標準化、程序化、智能化和自動化。

2.1 根據(jù)業(yè)務(wù)需要定制設(shè)備

青島港自動化集裝箱碼頭全自動調(diào)箱門系統(tǒng)基于自動化集裝箱碼頭的作業(yè)特點設(shè)計而成，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，增強設(shè)備運行穩(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、接近開關(guān)等方式觸發(fā)調(diào)箱門設(shè)備和控制系統(tǒng)啟動。集卡司機接收調(diào)箱門指令后，駕駛集卡接近或進入調(diào)箱門區(qū)，觸發(fā)系統(tǒng)感知集卡調(diào)箱門設(shè)備和控制系統(tǒng)。

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

（3）實現(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、安全、高效地完成指令。

（4）實現(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)箱門龍門吊的吊具上安裝多傳感器和起升機構(gòu)高度編碼器，控制吊具自動檢測與集裝箱箱頂?shù)木嚯x，并具有在設(shè)定距離內(nèi)減速保護、微調(diào)小車、防止猛烈碰撞等功能，實現(xiàn)吊具一次性柔性著箱，從而最大程度地保護吊具和箱體；在集裝箱起吊和旋轉(zhuǎn)過程中，吊具上安裝的多傳感器自動檢測箱體質(zhì)量偏差，并自動調(diào)整吊具傾轉(zhuǎn)角度，實現(xiàn)集裝箱平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)。

（5）采用智能分析儀實施安全防護。作業(yè)區(qū)域設(shè)置雙重防護：當(dāng)外來物進入二級作業(yè)區(qū)域時，設(shè)備語音系統(tǒng)發(fā)出警報；當(dāng)外來物進入一級作業(yè)區(qū)域時，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，激光掃描系統(tǒng)根據(jù)集卡車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：自動精確引導(dǎo)集卡對位，輔助集卡司機準確泊車。當(dāng)集卡進入激光測距儀的測距范圍時，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位置的偏差，集卡司機按照LED顯示屏的提示實現(xiàn)準確停車；集卡司機停車到位后，LED顯示屏顯示“停車到位、嚴禁動車”等信息。

2.3 系統(tǒng)操作流程設(shè)計

（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)配置和箱門朝向生成調(diào)箱門指令。

（2）集卡司機接收調(diào)箱門指令后，駕駛車輛駛往調(diào)箱門區(qū)。

（3）集卡接近調(diào)箱門區(qū)，觸發(fā)系統(tǒng)接收信息，啟動調(diào)箱門設(shè)備和控制系統(tǒng)。觸發(fā)系統(tǒng)可采用地面感應(yīng)線圈、紅外線對射、接近開關(guān)、激光掃描等多種方式。

（4）RFID系統(tǒng)識別集卡身份，由碼頭生產(chǎn)管理系統(tǒng)校驗相關(guān)指令、費用等信息：若校驗通過，則集卡定位系統(tǒng)啟動；若校驗不通過，則LED顯示屏給出提示信息，提示集卡駛?cè)刖彌_區(qū)進行相應(yīng)處理。

（5）集卡定位系統(tǒng)根據(jù)碼頭生產(chǎn)管理系統(tǒng)給出的集裝箱車牌、位置等信息，輔助集卡停車到位；然后，司機進入交互亭，調(diào)箱門機啟動。

（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。

（7）調(diào)箱門機完成箱門調(diào)轉(zhuǎn)，碼頭生產(chǎn)管理系統(tǒng)記錄箱門新朝向。

3 青島港自動化集裝箱碼頭全自動調(diào)箱門系統(tǒng)優(yōu)點

（1）實現(xiàn)集裝箱調(diào)箱門作業(yè)的標準化、程序化、智能化和自動化。

（2）全自動控制技術(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、接近開關(guān)設(shè)備、激光掃描設(shè)備等方式觸發(fā)調(diào)箱門系統(tǒng)啟動，使設(shè)備適時啟動，從而有效降低設(shè)備等待作業(yè)能耗和整機輔助設(shè)備能耗，延長設(shè)備使用壽命。

（5）RFID系統(tǒng)識別信息準確、快速，且在識別集卡身份的過程中，集卡無須停車，從而提高作業(yè)準確率和效率。

（6）碼頭生產(chǎn)管理系統(tǒng)與設(shè)備控制系統(tǒng)間的信息交互實現(xiàn)人工指令轉(zhuǎn)化為計算機優(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)箱門機之間通過網(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)用實現(xiàn)吊具柔性著箱以及集裝箱在旋轉(zhuǎn)過程中自動調(diào)整平衡，從而對設(shè)備、箱體起到保護作用。

（9）采用智能分析儀實現(xiàn)雙重安全防護，變?nèi)朔罏榧挤?，使安全防護更加全面、嚴密。

（10）采用邏輯控制技術(shù)實現(xiàn)遠程操作。

4 結(jié)束語

青島港自動化集裝箱碼頭全自動調(diào)箱門系統(tǒng)針對自動化集裝箱碼頭的作業(yè)特點，集成多項各種成熟技術(shù)，實現(xiàn)箱門調(diào)轉(zhuǎn)自動化。該系統(tǒng)實現(xiàn)調(diào)箱門控制與碼頭生產(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)堆場箱門朝向設(shè)定調(diào)箱門策略，并根據(jù)光學(xué)字符識別系統(tǒng)采集的箱門實際朝向、外集卡司機的客戶化需求等自動生成調(diào)箱門指令，自動控制調(diào)箱門系統(tǒng)執(zhí)行調(diào)箱門指令，實現(xiàn)調(diào)箱門作業(yè)的標準化、程序化、智能化和自動化。

（編輯：曹莉瓊 收稿日期：2015-11-04）