廣東省第一建筑工程有限公司 邱偉斌

一、工程應用

本人參與施工管理的廣東惠州港荃灣港區(qū)煤炭碼頭一期工程就采用新型激光輔助靠泊系統(tǒng)，作為碼頭靠泊系統(tǒng)。該工程建設2個7萬噸級煤炭卸船泊位及相應配套設施，設計年卸船能力為1500萬噸，泊位長度550m。在施工前我司針對工程需要以及設計要求，對整個系統(tǒng)進行深化設計，并從施工、調(diào)試等關鍵環(huán)節(jié)進行技術研究，制定出激光輔助靠泊系統(tǒng)的施工方案及具體技術應用措施，令系統(tǒng)施工過程得以順利進行，驗收效果達到設計要求。

本技術利用先進的激光傳感器測量船舶靠岸的距離、角度等方面，從實際的施工效果來看，由于激光探測儀器體積小且安裝靈活、施工便捷、能有效縮短工期、增加使用壽命、有效降低安裝及維護費用，能夠?qū)崿F(xiàn)激光輔助靠泊系統(tǒng)技術的測量距離長，測量精度高等特點。與傳統(tǒng)靠泊系統(tǒng)技術相比，具有測量精度高、探測距離長、抗干擾性強、保密性好、質(zhì)量可靠、安裝靈活等優(yōu)點，方便船岸人員對碼頭作業(yè)環(huán)境以及船舶信息的了解，大大提高碼頭作業(yè)效率，保障港口作業(yè)安全。

二、特點分析

到目前為止，靠泊輔助系統(tǒng)經(jīng)歷了雷達技術、聲吶技術、空氣聲波技術等，但由于這些技術或多或少存在一些不足，因此難以被大規(guī)模普及使用。

激光靠泊系統(tǒng)能夠?qū)崟r準確地測出船舶在靠岸過程中的橫移速度、距離以及船舶與碼頭的夾角，這些信息將顯示在碼頭中控室的電腦屏幕上、碼頭的大屏幕顯示板上和手提便攜式數(shù)字顯示器上。

在船舶靠岸后，該系統(tǒng)可與系纜荷載監(jiān)測系統(tǒng)相結合，對船舶進行漂移監(jiān)測，還可與海洋水文和氣象監(jiān)測儀器系統(tǒng)相結合，實時顯示流速、流向、風速、風向等信息。

三、工藝原理

激光輔助靠泊系統(tǒng)主要由激光探頭、控制室電腦、控制主機、環(huán)境測量儀、數(shù)據(jù)處理轉換器、大型顯示屏、系統(tǒng)軟件、無線電發(fā)射機、便攜式數(shù)據(jù)接收機等組成。

激光探頭用于發(fā)射激光并接收碰到目標反射回來的激光束?？刂浦鳈C負責計算由各個傳感器傳輸過來的各種數(shù)據(jù)，主機通過軟件處理數(shù)據(jù)，并以此為依據(jù)模擬現(xiàn)場實際情況在電腦屏幕上進行圖形和數(shù)據(jù)顯示，供調(diào)度人員指揮參考。

環(huán)境測量儀主要是對風向、風速、氣溫、氣壓、降水、能見度等環(huán)境因素進行實時監(jiān)測。環(huán)境測量儀具有自動采集功能，測量數(shù)據(jù)通過傳輸接口納入靠泊系統(tǒng)主機，與靠泊數(shù)據(jù)同屏顯示。

數(shù)據(jù)處理轉換器主要將系統(tǒng)各設備的數(shù)據(jù)：如探頭及各種環(huán)境傳感器集成在一起，經(jīng)過編碼，通過線纜與控制中心相連。同時轉換器內(nèi)置計算機可在處理各種數(shù)據(jù)的同時將原始數(shù)據(jù)存儲。

無線電發(fā)射機通過天線在一定范圍內(nèi)發(fā)射圖、數(shù)據(jù)信息、操作指令或警告，船舶上引航員使用手中的便攜式數(shù)據(jù)接收機接收數(shù)據(jù)，使工作人員更加了解船舶以及港口氣象水文信息。

大型顯示屏幕推送船舶動態(tài)信息，可令碼頭管理人員更好了解船舶靠岸動態(tài)，方便船舶引航員近距離靠近碼頭時接收信息，從而能更好地引導船舶安全靠岸。

四、施工流程及操作要點

1、施工流程

系統(tǒng)深化設計→施工準備→材料、機具準備→橋架、配管安裝→線纜敷設→設備安裝→系統(tǒng)調(diào)試。

2、操作要點

（1）圖紙深化設計

熟悉施工圖紙和設計說明，充分了解碼頭安全監(jiān)控系統(tǒng)設備以及機柜的安裝位置以及功能。確定系統(tǒng)產(chǎn)品品牌及規(guī)格，向廠家咨詢深化后靠泊系統(tǒng)的可行性與實用性是否能滿足設計及規(guī)范要求。系統(tǒng)深化包括通過在環(huán)境測量儀上增加RS232通信傳輸接口，環(huán)境測量儀測量數(shù)據(jù)傳輸至靠泊系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口單元（LMS4），將環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)與靠泊系統(tǒng)相結合；利用碼頭無線發(fā)射基站增加系統(tǒng)信息無線收發(fā)功能，通過天線將靠泊系統(tǒng)監(jiān)控數(shù)據(jù)在一定范圍內(nèi)發(fā)送發(fā)射圖、數(shù)據(jù)信息、操作指令或警告至船舶引航員的便攜式數(shù)據(jù)接收機上；通過在PAC控制器上增加RS485接口以及在碼頭前沿增加現(xiàn)場采集控制模塊，實現(xiàn)靠泊系統(tǒng)對圍油欄自動布放裝置進行動態(tài)監(jiān)控的功能。

（2）設備安裝

①激光探頭安裝

A、每個泊位需安裝兩個激光傳感器，傳感器的安裝位置應對稱安裝于泊位首尾兩端，傳感器之間距離應為50米。

B、本工程共安裝4個激光探頭，每激光探頭需分別放置于4個不銹鋼箱內(nèi)。不銹鋼箱安裝位置與碼頭施工單位及設計溝通后決定，并劃出具體預埋位置。根據(jù)廠家提供的激光探頭安裝圖紙和現(xiàn)場實際情況，確定不銹鋼箱尺寸。不銹鋼箱需帶防水蓋并預埋相應的管道、孔洞及激光照射孔洞，以及在箱體底部預留與激光探頭底座安裝板孔的螺栓孔。

C、每個激光探頭配有一個電鍍支座可安裝于預埋的不銹鋼箱內(nèi)，用M20螺栓將激光探頭固定。利用水平儀對激光探頭進行校準，調(diào)節(jié)傳感器水平調(diào)整螺栓整螺栓，確保激光探頭射出激光線保持水平。

②大型顯示屏安裝

A、大屏幕顯示器安裝于位于碼頭前沿的轉運站屋面上。

B、在屋面平臺大屏幕指定安裝位置上，預埋屏幕支架地腳螺栓，按圖紙要求預埋地腳螺栓及鋼管并引入線纜。

C、大屏幕顯示器應在碼頭平臺上，將屏幕與支架組裝完畢，再通過吊車將大屏幕直接吊裝到轉換站屋頂上并緊固螺栓。為便于船上工作人員查看，屏幕面板與船舶靠泊方向呈15度角。

③氣象站安裝

A、氣象站安裝于附近的變電所屋面上方，在圖紙指定位置上預埋地腳螺栓以及鋼管。

B、將氣象站立桿固定于圖紙指定位置后，按廠家設備圖紙對氣象站進行組裝。氣象站傳感器安裝于立桿頂端，并用螺栓緊固。按廠家圖紙要求，安裝能見度傳感器與接線盒并接好傳感器與線盒間線纜。

C、氣象站安裝完畢后，校對氣象傳感器，將傳感器校準標記調(diào)校至其指向北方向。

④天線安裝

A、無線天線立桿由三種三種規(guī)格的鋼管焊接組成，立桿上避雷針應不小于5米。

B、本系統(tǒng)天線采用偶極子同軸全向天線，固定端填為豎直1米長管狀，利用廠家提供U型管夾固定于立桿兩端，天線與線纜連接處增加熱縮套管作保護。

⑤控制設備及機柜安裝

A、機柜安裝方法

機柜安裝完畢后，水平、垂直度應符合廠家規(guī)定。如無廠家規(guī)定時，垂直度偏差不大于3mm。安裝機柜面板，架前留有1.5m空間，機柜背面離墻距離大于0.8m，以便于安裝和施工。壁掛式機柜底距地面宜為300mm-800mm。

B、配線設備機柜安裝方法

采用下走線方式時，架底位置與電纜上線孔相對應，各直列垂直傾斜誤差不應大于3mm，底座水平誤差每平方米不大于2mm，接線端子各種標志齊全。交接箱或暗線箱暗設在墻體內(nèi)，預留墻洞安裝，箱底高出地面為500mm-1000mm。

C、各類接線模塊安裝方法

模塊設備完整，安裝就位，標志齊全。安裝螺絲必須擰緊，面板保持在一個水平面上。

D、控制臺安裝方法

控制臺位置應符合設計要求；控制臺應豎直安裝，臺面水平；附件完整，無損傷，螺絲緊固，臺面整潔無滑痕；臺內(nèi)插件和設備應可靠，安裝應牢固；內(nèi)部接線應符合設計要求，無扭曲脫落現(xiàn)象。

（3）系統(tǒng)調(diào)試

系統(tǒng)施工完畢，經(jīng)施工、監(jiān)理及業(yè)主三方聯(lián)合驗收，確保線路敷設正確無誤、設備安裝質(zhì)量、安裝位置符合設計及規(guī)范要求后，可聯(lián)系廠家技術人員到場進行系統(tǒng)調(diào)試。

①首先將操作臺機柜內(nèi)電源接通，再將“數(shù)據(jù)交換終端”前的電源開啟后，查看“PAC 控制器”前面的指示燈是否亮起，亮起狀態(tài)是否為正常。

②再開啟電腦，進入靠泊主界面，點選“工作”進入系統(tǒng)，進入待機主界面。

③參數(shù)設置”：進入靠泊主界面“設置”對系統(tǒng)進行警告設置、系統(tǒng)參數(shù)、用戶管理及船舶管理參數(shù)更改。

④然后按主界面上的“開始靠泊”按鈕后在出現(xiàn)的對話框中選擇“是”進入下一個對話框，再輸入或下拉選擇相應的船舶名稱和航次，然后按“確定”即可進入靠泊狀態(tài)。

⑤利用物體遮擋碼頭激光探測器，觀測系統(tǒng)界面數(shù)據(jù)以及大屏幕顯示數(shù)據(jù)是否正確。準備能見度測量儀，風速儀等氣象測量器具，觀測系統(tǒng)讀取的環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)與測量器具所得數(shù)據(jù)是否一致。

⑥通知業(yè)主準備與碼頭平時靠泊船只噸位、大小相仿的船只進行靠泊調(diào)試。利用DGPS板卡獲取船只準確定位，并將系統(tǒng)獲得數(shù)據(jù)與之相比較，觀測數(shù)據(jù)是否在誤差范圍內(nèi)。

⑦船上便攜式移動設備安裝系統(tǒng)程序，連接上碼頭激光靠泊系統(tǒng)的無線信號源后，點擊圖標，靠泊系統(tǒng)客戶端將運行。只要以上設置和操作都無誤，并且信號連接穩(wěn)定的情況下，通訊指示將為綠色，并且顯示當前連接的服務器上的（風速風向）數(shù)據(jù)及碼頭名稱；當靠泊開始后，激光傳感器收到距離信號后，距離、速度及角度數(shù)據(jù)即能顯示出來。

五、結束語

國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展為國內(nèi)港口碼頭提供了前所未有的發(fā)展機遇。因此，為了進一步提高和改善國內(nèi)港口碼頭的運作效益和效率，國內(nèi)大部分港口碼頭陸續(xù)使用激光靠泊監(jiān)測系統(tǒng)來提高生產(chǎn)效率。激光輔助靠泊系統(tǒng)比其他靠泊系統(tǒng)提高了監(jiān)測長度以及探測精度，并增加無線通信功能、圍油欄開閉功能以及加入氣象信息，令碼頭以及船上工作人員能夠更加及時地掌握更詳盡的船舶靠泊信息，大大減少船舶因靠泊失誤造成的事故，保護碼頭設施免受破壞，減少人員傷亡及財務損失，為碼頭可靠運行提供又一保障。

同時通過對系統(tǒng)進行深化設計，也可將碼頭環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)與靠泊系統(tǒng)進行合并，無需再為環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)另外設置控制器、監(jiān)控器等設備，減少線纜以及線管的使用，有利于弱電機房布置的綜合協(xié)調(diào)，有效降低施工成本，為港口碼頭的作業(yè)安全起到了保駕護航的作用。