岸橋起升保護(hù)系統(tǒng)智能化改造研究

（寧波梅山島國(guó)際集裝箱碼頭有限公司，浙江 寧波 315000）

0 引言

隨著近年來(lái)國(guó)內(nèi)進(jìn)出口貿(mào)易量的快速提升，寧波梅山島國(guó)際集裝箱碼頭有限公司集裝箱裝卸作業(yè)量也大幅上升，隨之在作業(yè)過(guò)程中表現(xiàn)出較多的安全隱患，例如起吊時(shí)鋼絲繩斷裂、集卡載箱未開鎖等問題，這些問題對(duì)碼頭工作人員和集裝箱貨物的安全都造成了較大的影響[1]?；诖耍撐膶?duì)岸橋起升保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行了深入的研究，在其中引入智能化技術(shù)，通過(guò)改造提升其運(yùn)行的安全性。因此，該文主要選擇寧波梅山島國(guó)際集裝箱碼頭有限公司作為研究對(duì)象，對(duì)該公司岸橋起升保護(hù)系統(tǒng)智能化改造思路、改造程序以及改造效果進(jìn)行探討，以展示智能化改造的實(shí)際價(jià)值。

1 岸橋起升保護(hù)系統(tǒng)

對(duì)以往集裝箱裝卸作業(yè)發(fā)生安全事故的實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)查，其中超過(guò)80%的安全事故都發(fā)生在起升過(guò)程中，因此為了有效地提升集裝箱起升作業(yè)的安全性，對(duì)岸橋起升過(guò)程添設(shè)保護(hù)系統(tǒng)具有必要性，也就是常說(shuō)的“兩頭?！?，在起吊離地的瞬間和集裝箱將要落地的瞬間停止起落操作，對(duì)場(chǎng)地周邊情況做仔細(xì)觀察，確認(rèn)無(wú)安全隱患之后再行操作，以避免安全事故發(fā)生[2]。但是該操作方式對(duì)岸橋操作人員有較高的要求，需要其控制起吊速度和下落速度，以達(dá)到有效的“兩頭?！保瑢?shí)現(xiàn)對(duì)周邊環(huán)境安全性的監(jiān)察。而在此過(guò)程中無(wú)疑增大岸橋操作人員的工作難度，使得其在長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)作業(yè)的過(guò)程中較容易出現(xiàn)疏忽的情況，進(jìn)而引發(fā)安全事故，因此當(dāng)前在岸橋起升保護(hù)系統(tǒng)中引入自動(dòng)化技術(shù)、智能化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)“兩頭?！弊詣?dòng)化操作，提升其操作的安全性。

2 岸橋起升保護(hù)系統(tǒng)智能化改造思路

結(jié)合岸橋起升保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行工作的實(shí)際情況來(lái)看，其主要實(shí)現(xiàn)的是對(duì)“兩頭?！钡陌踩刂?，因此，在智能化改造過(guò)程中，主要可以從高度、速度和時(shí)間3 項(xiàng)要素來(lái)進(jìn)行控制，從而使其達(dá)到想要的效果。

2.1 高度控制

高度控制主要指的是“兩頭?！钡母叨瓤刂?，在吊起或落下的過(guò)程中，穩(wěn)定兩頭停的高度，便于做安全性檢查。在對(duì)岸橋起升保護(hù)系統(tǒng)做智能化改造的過(guò)程中，需要確保高度控制一鍵化操作，并且保證高度控制數(shù)值的可調(diào)控性，岸橋安全管理人員可以根據(jù)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況對(duì)兩頭停的高度進(jìn)行調(diào)節(jié)，岸橋操作人員只需在操作的過(guò)程中按下對(duì)應(yīng)的按鈕，當(dāng)達(dá)到對(duì)應(yīng)的高度后岸橋起升系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)停止。因此，不僅能夠降低岸橋操作人員的工作難度，而且更有助于保證操作的安全性[3]。

2.2 速度控制

岸橋起升保護(hù)系統(tǒng)在執(zhí)行“兩頭停”時(shí)，為確保在對(duì)應(yīng)的位置順利停止，還需對(duì)運(yùn)行的速度做出控制，使其維持在可控的范圍之內(nèi)，避免集裝箱在慣性作用下發(fā)生安全事故。在以往人為操作控制的過(guò)程中，對(duì)速度的控制和掌握較為困難，不僅容易對(duì)岸橋起升系統(tǒng)造成損傷，而且難以在需要的高度完成“兩頭?！辈僮鱗4]。基于此，在當(dāng)前智能化改造中，還應(yīng)當(dāng)在速度控制上做出改進(jìn)，執(zhí)行“兩頭?！辈僮鲿r(shí)的速度不由操作人員控制，在智能系統(tǒng)中輸入恒定的速度參數(shù)，岸橋操作人員只需操作對(duì)應(yīng)的手柄，給出相應(yīng)的執(zhí)行信號(hào)即可，吊具按照設(shè)定速度穩(wěn)定運(yùn)行。

2.3 時(shí)間控制

在岸橋起升保護(hù)系統(tǒng)智能化改造的過(guò)程中時(shí)間也是重要的控制參數(shù)，吊具在以穩(wěn)定速度上升的過(guò)程，運(yùn)行時(shí)間越長(zhǎng)意味著集裝箱提升的高度越高。在實(shí)際作業(yè)過(guò)程中，關(guān)鍵還需根據(jù)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)情況，在確保作業(yè)安全的前提下，盡量縮短起吊運(yùn)行時(shí)間，以達(dá)到提升作業(yè)效率的目的。而為了能夠?qū)r(shí)間和運(yùn)行高度做出有效的控制，對(duì)其做出智能化改造，通過(guò)參數(shù)設(shè)置、一鍵化操作的方式來(lái)控制，所取得的效果將更加突出。

3 岸橋起升保護(hù)系統(tǒng)智能化程序設(shè)計(jì)

在對(duì)岸橋起升保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行智能化程序設(shè)計(jì)的過(guò)程中，主要將整個(gè)智能化控制系統(tǒng)分為5 個(gè)模塊：總控制模塊、運(yùn)算模塊、開關(guān)模塊、流程控制模塊以及驅(qū)動(dòng)控制器。下面對(duì)各個(gè)模塊的運(yùn)行做具體分析。

3.1 總控制模塊

在總控制模塊中應(yīng)擁有鎖存功能，并通過(guò)頂銷信號(hào)來(lái)觸發(fā)鎖存功能。例如，當(dāng)產(chǎn)生頂銷信號(hào)之后，會(huì)使觸發(fā)端Load 數(shù)值發(fā)生變化，如果數(shù)值由0 變?yōu)?，則表示鎖存模塊開始運(yùn)行工作，對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)信息做出記錄；如果數(shù)值由1 變?yōu)?，則表示鎖存模塊停止工作。在鎖存模塊運(yùn)行工作的情況下，會(huì)將記錄到的起升實(shí)時(shí)位置傳輸?shù)竭\(yùn)算模塊中，以便計(jì)算后完成起吊自動(dòng)控制。

3.2 運(yùn)算模塊

在運(yùn)算模塊中需要實(shí)時(shí)采集總控制模塊中傳遞的起升實(shí)時(shí)位置信息，然后根據(jù)與系統(tǒng)鎖存模塊中設(shè)置的高度參數(shù)數(shù)值信息完成減法計(jì)算，對(duì)所獲得的數(shù)值進(jìn)行比較，以判斷系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)，如果輸出值大于等于上升停止距離時(shí)，則表示進(jìn)入“兩頭停”的“上升停止?fàn)顟B(tài)”。但在數(shù)據(jù)信息設(shè)置輸入的過(guò)程中，應(yīng)注意區(qū)分運(yùn)算模塊的兩路輸入順序，避免出現(xiàn)負(fù)值錯(cuò)誤的問題。

3.3 開關(guān)模塊

開關(guān)模塊主要實(shí)現(xiàn)對(duì)岸橋起吊裝置的啟停操作，具體信號(hào)主要來(lái)源于運(yùn)算模塊計(jì)算后得出的數(shù)值，當(dāng)運(yùn)算模塊輸出到開關(guān)模塊的信息與錄入?yún)?shù)信息相匹配時(shí)，則開關(guān)模塊做出相應(yīng)的操作指示。

3.4 流程控制模塊

流程控制模塊在應(yīng)用的過(guò)程中主要起到延時(shí)控制的作用。岸橋在起吊作業(yè)的過(guò)程中，受到多方面因素的影響，必然會(huì)出現(xiàn)改變運(yùn)行時(shí)間、改變工作情況的現(xiàn)象，此時(shí)為了便于控制實(shí)現(xiàn)，可通過(guò)在輸入端輸入對(duì)應(yīng)的參數(shù)信息，然后調(diào)控其中的時(shí)間參數(shù)，從而完成對(duì)驅(qū)動(dòng)器的控制。

3.5 驅(qū)動(dòng)器

驅(qū)動(dòng)器是岸橋作業(yè)系統(tǒng)的控制中樞，所有動(dòng)作完成都需要通過(guò)驅(qū)動(dòng)器輸出。因此，在實(shí)際設(shè)計(jì)中應(yīng)科學(xué)地選擇驅(qū)動(dòng)器的類型，確保其能夠在各控制指令下順利完成相應(yīng)的控制動(dòng)作。

3.6 參數(shù)設(shè)定

參數(shù)設(shè)定是實(shí)現(xiàn)岸橋起升保護(hù)智能化的重要步驟。在參數(shù)設(shè)定中主要可以分為2 個(gè)部分：系統(tǒng)設(shè)置參數(shù)和自定義參數(shù)。其中，系統(tǒng)設(shè)置參數(shù)主要由系統(tǒng)設(shè)定完成，該參數(shù)在系統(tǒng)中已經(jīng)定義完成，通常情況下無(wú)需對(duì)其做出更改，可直接進(jìn)行取用，例如頂銷信號(hào)、起升實(shí)時(shí)位置屬于系統(tǒng)設(shè)置參數(shù)；自定義參數(shù)主要指的是自行根據(jù)作業(yè)需要設(shè)定的參數(shù)信息，例如停止時(shí)間、上升停止距離和停止驅(qū)動(dòng)器輸出等參數(shù)，可由操作人員做出調(diào)整。此外，在該智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，還為其設(shè)計(jì)和開發(fā)了擴(kuò)展功能，主要為后期運(yùn)行智能化監(jiān)測(cè)連接做準(zhǔn)備，使岸橋操作運(yùn)行能夠與系統(tǒng)運(yùn)行安全性監(jiān)測(cè)結(jié)合，從而真正地實(shí)現(xiàn)岸橋起吊作業(yè)全智能化，提升集裝箱作業(yè)的安全性能。

4 智能化改造效果

結(jié)合該公司對(duì)岸橋起升保護(hù)系統(tǒng)智能化改造后的運(yùn)行效果來(lái)看，其整體表現(xiàn)出較為良好的運(yùn)行效果，見表1。

表1 岸橋起升保護(hù)系統(tǒng)智能化改造前后各項(xiàng)指標(biāo)比較

首先，在岸橋運(yùn)行效率指標(biāo)對(duì)比過(guò)程中，改造后每小時(shí)完成集裝箱起吊作業(yè)多出2.4TEU，通過(guò)智能化改造，在很大程度上提升了岸橋的運(yùn)行效率。

其次，岸橋運(yùn)行故障率主要以6 個(gè)月的時(shí)間做出統(tǒng)計(jì)，記錄在此時(shí)間段內(nèi)改造前和改造后岸橋運(yùn)行維修次數(shù)，從數(shù)據(jù)來(lái)看改造前岸橋運(yùn)行故障率是改造后的2 倍，這也意味著岸橋起升保護(hù)系統(tǒng)在改造后具有更高的運(yùn)行安全性。

再次，在平均能耗上，由于在自動(dòng)化操作控制的過(guò)程中，系統(tǒng)大多數(shù)時(shí)間以穩(wěn)定速度運(yùn)行，啟停控制效果明顯，因此能源損耗也相對(duì)較低，改造后系統(tǒng)的平均能耗明顯低于改造前。

在岸橋操作人員的滿意度方面，在完成改造后大幅降低操作難度，使其在工作中顯得更加輕松，由此獲得更高的滿意度，得到岸橋操作人員的廣泛認(rèn)可。

從表1 中的岸橋運(yùn)行效率、岸橋運(yùn)行故障率、平均能耗和操作人員滿意度4 項(xiàng)指標(biāo)的數(shù)據(jù)對(duì)比來(lái)看，岸橋起升保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行智能化改造后都明顯優(yōu)于改造前，由此可以看出此次針對(duì)岸橋起升保護(hù)系統(tǒng)做出的智能化改造具有較為明顯的效果。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著國(guó)內(nèi)進(jìn)出口貿(mào)易量不斷增長(zhǎng)，各港口企業(yè)集裝箱吞吐量也日漸上升，岸橋起吊作業(yè)更是處于高強(qiáng)度的運(yùn)轉(zhuǎn)下。因此，在作業(yè)過(guò)程中產(chǎn)生的安全事故也不斷增多，給港口企業(yè)造成了較大的經(jīng)濟(jì)損失。當(dāng)前對(duì)岸橋起升保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行智能化改造表現(xiàn)出較高的必要性，而通過(guò)該公司對(duì)岸橋起升保護(hù)系統(tǒng)的智能化改造后，系統(tǒng)不僅運(yùn)行效率、操作人員滿意度更高，而且在故障率和能耗上出現(xiàn)較大幅度的降低，整體改造效果明顯，在實(shí)際中具有較高的推廣價(jià)值。