目前，國內各集裝箱碼頭均不同程度存在司機大齡化、設備老化等諸多問(wèn)題。越來(lái)越多的岸橋設備開(kāi)始采用遠程操控技術(shù)，今天就讓我們一起來(lái)看看廈門(mén)集裝箱碼頭集團為提高集裝箱岸橋遠程操控作業(yè)效率，所采用的遠程操控系統組成和功能、提升遠程操控作業(yè)效率的技術(shù)。
01集裝箱岸橋遠程操作現狀
操作上的困境
國內港口普遍追求岸邊操作高效率，而在效率方面岸橋遠程操控暫時(shí)無(wú)法達到人工操作的水平。
技術(shù)上的困境
遠程操控主要難點(diǎn)是水平方向上的操作。司機在設備上作業(yè)時(shí)，可以通過(guò)接觸器、制動(dòng)器、車(chē)輪與軌道的聲音、小車(chē)的振動(dòng)和三維視覺(jué)等來(lái)判斷操作。司機在遠程操控臺操作時(shí)，只能通過(guò)電腦屏幕來(lái)操作。
02提高岸橋遠程操控作業(yè)效率的技術(shù)
在遠程操控模式下提高作業(yè)效率的方法就是盡量減少司機手動(dòng)操作，增加岸橋自動(dòng)運行部分，在這個(gè)方向上可以做一些技術(shù)改進(jìn)。
岸橋遠程操控系統組成
廈門(mén)集裝箱碼頭集團岸橋遠程操控主系統組成見(jiàn)圖1。
自動(dòng)化控制系統是岸橋遠程操控系統的核心，它根據作業(yè)指令并利用所獲取的掃描信息對作業(yè)路徑進(jìn)行規劃，在允許的安全作業(yè)路徑內，通過(guò)自動(dòng)控制小車(chē)和起升機構的運行速度，引導吊具從源位置運行到目標位置。
集卡定位系統的主要功能是引導集卡停在指定位置，并反饋集卡、集裝箱的姿態(tài)信息給自動(dòng)化控制系統。
船形掃描系統通過(guò)實(shí)時(shí)掃描障礙物的位置，提供半自動(dòng)系統運行路徑的障礙物信息，保證半自動(dòng)系統安全可靠運行。
吊具姿態(tài)檢測系統利用傳感器技術(shù)，并根據定位系統所檢測到的岸橋陸側集裝箱或集卡的位置信息，自動(dòng)調整吊具傾轉角度和水平位置。
吊具防搖系統利用傳感器技術(shù)獲取吊具與小車(chē)之間的相對位置信息，自動(dòng)調整小車(chē)運行速度，實(shí)現在規定的時(shí)間周期內使吊具與小車(chē)之間的相對位置處于設定偏差范圍內。
吊具防扭系統利用傳感器技術(shù)獲取吊具與小車(chē)之間的相對角度信息，自動(dòng)調整鋼絲繩進(jìn)行補償，實(shí)現吊具與小車(chē)之間的相對角度值保持在設定偏差范圍內。
視頻識別系統采集集裝箱的箱號，輔助系統判斷當前作業(yè)集裝箱是否符合作業(yè)順序，參與遠程智能交接和遠程智能理貨的信息交互。
遠程操作臺集成船舶的具體作業(yè)信息、岸橋工作狀態(tài)信息、CMS內容、生產(chǎn)管理系統、操作手柄和按鈕等。
視頻監控系統利用視頻技術(shù)為司機提供實(shí)時(shí)監控畫(huà)面，監控所有岸橋作業(yè)中的重要視角，識別起重機周?chē)h(huán)境。
安全管理系統主要有2個(gè)功能：一是利用傳感器技術(shù)識別操作人員，通過(guò)機械裝置禁止無(wú)關(guān)人員進(jìn)入岸橋作業(yè)區域；二是利用傳感器技術(shù)識別周?chē)矬w，防止岸橋發(fā)生各種碰撞。
廈門(mén)集裝箱碼頭集團6臺遠程操控岸橋配置比較見(jiàn)表1。
提高作業(yè)效率的技術(shù)
要使遠程操控岸橋真正能夠常態(tài)化應用，遠程操控的作業(yè)效率就需要達到或接近人工平均作業(yè)效率。這樣遠程操控的每個(gè)環(huán)節，包括岸橋陸側對箱放箱、小車(chē)起升聯(lián)動(dòng)運行、海側對箱放箱等，都必須接近或超過(guò)人工操作的速度。陸側對箱放箱是最有條件實(shí)現的。在集卡定位系統中采用雙維度集卡姿態(tài)識別技術(shù)，實(shí)現陸側作業(yè)安全監控下的“一鍵”著(zhù)箱，大幅提高遠程操控的作業(yè)效率。
（1）雙維度集卡姿態(tài)識別技術(shù)。以往的集卡定位系統功能主要是引導集卡停在指定位置，并沒(méi)有檢測集卡在岸橋小車(chē)方向上的位置和相對于岸橋吊具的傾斜角度的功能。新型集卡定位系統具備雙維度集卡姿態(tài)識別能力，它利用激光掃描儀配合轉動(dòng)機構實(shí)時(shí)掃描車(chē)道上的集卡，實(shí)現2個(gè)方向上的坐標定位。它主要實(shí)現以下3個(gè)功能：
準確引導集卡停到指定位置；
將集卡在岸橋小車(chē)方向上的位置坐標發(fā)送給自動(dòng)化控制系統；
通過(guò)綜合計算集卡在岸橋大車(chē)方向上的坐標和小車(chē)方向上的坐標，得到集卡停止時(shí)相對于吊具的傾斜角度，并發(fā)送給自動(dòng)化控制系統。
（2）岸橋陸側安全監控下的“一鍵”著(zhù)箱。在裝船作業(yè)時(shí)，集卡定位系統引導目標集卡到達準確位置，同時(shí)得到集裝箱小車(chē)方向上的坐標和傾斜角度。自動(dòng)控制系統根據小車(chē)方向上的坐標指揮小車(chē)移動(dòng)到位，再根據傾斜角度啟動(dòng)自動(dòng)防扭功能，調整吊具姿態(tài)以匹配集裝箱傾斜角度。當吊具自動(dòng)運行到目標集裝箱正上方安全高度時(shí)，系統提示司機按住手動(dòng)按鈕，吊具將自動(dòng)減速運行接近集裝箱，直至精確對箱。在卸船作業(yè)時(shí)，利用岸橋在海側抓箱的時(shí)間，集卡定位系統引導目標集卡到達準確位置，同時(shí)得到集卡小車(chē)方向上的坐標和傾斜角度。自動(dòng)控制系統根據小車(chē)方向上的坐標指揮小車(chē)移動(dòng)到位，再根據傾斜角度啟動(dòng)自動(dòng)防扭功能，調整吊具姿態(tài)以匹配集卡傾斜角度。當岸橋自動(dòng)運行到集卡正上方安全高度時(shí)，系統提示司機按住手動(dòng)按鈕，岸橋將自動(dòng)減速運行接近集卡，直至集裝箱安全放到集卡上。岸橋陸側安全監控下的“一鍵”著(zhù)箱流程見(jiàn)圖2。
岸橋遠程操控作業(yè)效率
岸橋C遠程操控作業(yè)效率見(jiàn)表2。將2019年7月14—21日岸橋C遠程操控作業(yè)效率與人工機上作業(yè)效率進(jìn)行對比，岸橋C遠程操控平均作業(yè)效率為22.11 TEU/h，距離人工機上平均作業(yè)效率大約有3 TEU的差距。
岸橋E和岸橋F遠程操控作業(yè)效率見(jiàn)表4。2019年7月12—18日岸橋F遠程操控平均作業(yè)效率為21.23 TEU/h，距離人工機上平均作業(yè)效率大約有12 TEU的差距。
從表2和表4可以看出，岸橋遠程操控作業(yè)效率比人工機上作業(yè)效率低，只在個(gè)別情況下遠程操控作業(yè)效率是超過(guò)人工機上作業(yè)效率的。岸橋遠程操控作業(yè)效率是在遠程操控作業(yè)模式未全面強制使用、大部分司機遠程操作技能尚不熟練、操作工藝尚未完善的情況下取得的。隨著(zhù)司機遠程操作技能的提高、相關(guān)操作工藝進(jìn)一步完善，岸橋遠程操控作業(yè)效率應能接近或達到人工機上作業(yè)效率，甚至超過(guò)人工機上作業(yè)效率。
03未來(lái)技術(shù)展望
通過(guò)建立船舶信息數據庫，形成高精船圖，實(shí)現海側作業(yè)智能化
如果遠程操控系統能獲得船舶各種尺寸的準確信息，依據這些信息系統能形成高精船圖，并將TOS提供的船圖與高精船圖匹配合成實(shí)際尺寸的高精裝卸船圖。在遠程作業(yè)時(shí)，通過(guò)船形掃描系統得到初始位置，小車(chē)起升機構就可以根據高精裝卸船圖的實(shí)際尺寸使吊具自動(dòng)達到指定裝卸位置，大車(chē)也可以根據高精裝卸船圖實(shí)現自動(dòng)換貝動(dòng)作，整個(gè)海側裝卸船作業(yè)可實(shí)現自動(dòng)操作。
通過(guò)融合多種識別技術(shù)，制作智能吊具，準確識別位置
現有岸橋遠程操控系統已經(jīng)使用激光掃描儀和視頻攝像頭，但沒(méi)有對這2種識別技術(shù)進(jìn)行融合。未來(lái)可將這2種識別技術(shù)融合應用在智能吊具上，在吊具四角安裝攝像頭用于視頻識別，在吊具中間和兩端安裝激光掃描儀精確掃描目標輪廓。所采集的數據通過(guò)吊具電纜卷盤(pán)回傳給遠程操控系統用于精確定位。
