目前，國內(nèi)各集裝箱碼頭均不同程度存在司機(jī)大齡化、設(shè)備老化等諸多問題。越來越多的岸橋設(shè)備開始采用遠(yuǎn)程操控技術(shù)，今天就讓我們一起來看看廈門集裝箱碼頭集團(tuán)為提高集裝箱岸橋遠(yuǎn)程操控作業(yè)效率，所采用的遠(yuǎn)程操控系統(tǒng)組成和功能、提升遠(yuǎn)程操控作業(yè)效率的技術(shù)。
01集裝箱岸橋遠(yuǎn)程操作現(xiàn)狀
操作上的困境
國內(nèi)港口普遍追求岸邊操作高效率，而在效率方面岸橋遠(yuǎn)程操控暫時(shí)無法達(dá)到人工操作的水平。
技術(shù)上的困境
遠(yuǎn)程操控主要難點(diǎn)是水平方向上的操作。司機(jī)在設(shè)備上作業(yè)時(shí)，可以通過接觸器、制動(dòng)器、車輪與軌道的聲音、小車的振動(dòng)和三維視覺等來判斷操作。司機(jī)在遠(yuǎn)程操控臺操作時(shí)，只能通過電腦屏幕來操作。
02提高岸橋遠(yuǎn)程操控作業(yè)效率的技術(shù)
在遠(yuǎn)程操控模式下提高作業(yè)效率的方法就是盡量減少司機(jī)手動(dòng)操作，增加岸橋自動(dòng)運(yùn)行部分，在這個(gè)方向上可以做一些技術(shù)改進(jìn)。
岸橋遠(yuǎn)程操控系統(tǒng)組成
廈門集裝箱碼頭集團(tuán)岸橋遠(yuǎn)程操控主系統(tǒng)組成見圖1。
自動(dòng)化控制系統(tǒng)是岸橋遠(yuǎn)程操控系統(tǒng)的核心，它根據(jù)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(guī)劃，在允許的安全作業(yè)路徑內(nèi)，通過自動(dòng)控制小車和起升機(jī)構(gòu)的運(yùn)行速度，引導(dǎo)吊具從源位置運(yùn)行到目標(biāo)位置。
集卡定位系統(tǒng)的主要功能是引導(dǎo)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(tǒng)。
船形掃描系統(tǒng)通過實(shí)時(shí)掃描障礙物的位置，提供半自動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行路徑的障礙物信息，保證半自動(dòng)系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行。
吊具姿態(tài)檢測系統(tǒng)利用傳感器技術(shù)，并根據(jù)定位系統(tǒng)所檢測到的岸橋陸側(cè)集裝箱或集卡的位置信息，自動(dòng)調(diào)整吊具傾轉(zhuǎn)角度和水平位置。
吊具防搖系統(tǒng)利用傳感器技術(shù)獲取吊具與小車之間的相對位置信息，自動(dòng)調(diào)整小車運(yùn)行速度，實(shí)現(xiàn)在規(guī)定的時(shí)間周期內(nèi)使吊具與小車之間的相對位置處于設(shè)定偏差范圍內(nèi)。
吊具防扭系統(tǒng)利用傳感器技術(shù)獲取吊具與小車之間的相對角度信息，自動(dòng)調(diào)整鋼絲繩進(jìn)行補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)吊具與小車之間的相對角度值保持在設(shè)定偏差范圍內(nèi)。
視頻識別系統(tǒng)采集集裝箱的箱號，輔助系統(tǒng)判斷當(dāng)前作業(yè)集裝箱是否符合作業(yè)順序，參與遠(yuǎn)程智能交接和遠(yuǎn)程智能理貨的信息交互。
遠(yuǎn)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(nèi)容、生產(chǎn)管理系統(tǒng)、操作手柄和按鈕等。
視頻監(jiān)控系統(tǒng)利用視頻技術(shù)為司機(jī)提供實(shí)時(shí)監(jiān)控畫面，監(jiān)控所有岸橋作業(yè)中的重要視角，識別起重機(jī)周圍環(huán)境。
安全管理系統(tǒng)主要有2個(gè)功能：一是利用傳感器技術(shù)識別操作人員，通過機(jī)械裝置禁止無關(guān)人員進(jìn)入岸橋作業(yè)區(qū)域；二是利用傳感器技術(shù)識別周圍物體，防止岸橋發(fā)生各種碰撞。
廈門集裝箱碼頭集團(tuán)6臺遠(yuǎn)程操控岸橋配置比較見表1。
提高作業(yè)效率的技術(shù)
要使遠(yuǎn)程操控岸橋真正能夠常態(tài)化應(yīng)用，遠(yuǎn)程操控的作業(yè)效率就需要達(dá)到或接近人工平均作業(yè)效率。這樣遠(yuǎn)程操控的每個(gè)環(huán)節(jié)，包括岸橋陸側(cè)對箱放箱、小車起升聯(lián)動(dòng)運(yùn)行、海側(cè)對箱放箱等，都必須接近或超過人工操作的速度。陸側(cè)對箱放箱是最有條件實(shí)現(xiàn)的。在集卡定位系統(tǒng)中采用雙維度集卡姿態(tài)識別技術(shù)，實(shí)現(xiàn)陸側(cè)作業(yè)安全監(jiān)控下的“一鍵”著箱，大幅提高遠(yuǎn)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(tǒng)功能主要是引導(dǎo)集卡停在指定位置，并沒有檢測集卡在岸橋小車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(tǒng)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(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)時(shí)掃描車道上的集卡，實(shí)現(xiàn)2個(gè)方向上的坐標(biāo)定位。它主要實(shí)現(xiàn)以下3個(gè)功能：
準(zhǔn)確引導(dǎo)集卡停到指定位置；
將集卡在岸橋小車方向上的位置坐標(biāo)發(fā)送給自動(dòng)化控制系統(tǒng)；
通過綜合計(jì)算集卡在岸橋大車方向上的坐標(biāo)和小車方向上的坐標(biāo)，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(tǒng)。
（2）岸橋陸側(cè)安全監(jiān)控下的“一鍵”著箱。在裝船作業(yè)時(shí)，集卡定位系統(tǒng)引導(dǎo)目標(biāo)集卡到達(dá)準(zhǔn)確位置，同時(shí)得到集裝箱小車方向上的坐標(biāo)和傾斜角度。自動(dòng)控制系統(tǒng)根據(jù)小車方向上的坐標(biāo)指揮小車移動(dòng)到位，再根據(jù)傾斜角度啟動(dòng)自動(dòng)防扭功能，調(diào)整吊具姿態(tài)以匹配集裝箱傾斜角度。當(dāng)?shù)蹙咦詣?dòng)運(yùn)行到目標(biāo)集裝箱正上方安全高度時(shí)，系統(tǒng)提示司機(jī)按住手動(dòng)按鈕，吊具將自動(dòng)減速運(yùn)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(cè)抓箱的時(shí)間，集卡定位系統(tǒng)引導(dǎo)目標(biāo)集卡到達(dá)準(zhǔn)確位置，同時(shí)得到集卡小車方向上的坐標(biāo)和傾斜角度。自動(dòng)控制系統(tǒng)根據(jù)小車方向上的坐標(biāo)指揮小車移動(dòng)到位，再根據(jù)傾斜角度啟動(dòng)自動(dòng)防扭功能，調(diào)整吊具姿態(tài)以匹配集卡傾斜角度。當(dāng)岸橋自動(dòng)運(yùn)行到集卡正上方安全高度時(shí)，系統(tǒng)提示司機(jī)按住手動(dòng)按鈕，岸橋?qū)⒆詣?dòng)減速運(yùn)行接近集卡，直至集裝箱安全放到集卡上。岸橋陸側(cè)安全監(jiān)控下的“一鍵”著箱流程見圖2。
岸橋遠(yuǎn)程操控作業(yè)效率
岸橋C遠(yuǎn)程操控作業(yè)效率見表2。將2019年7月14—21日岸橋C遠(yuǎn)程操控作業(yè)效率與人工機(jī)上作業(yè)效率進(jìn)行對比，岸橋C遠(yuǎn)程操控平均作業(yè)效率為22.11 TEU/h，距離人工機(jī)上平均作業(yè)效率大約有3 TEU的差距。
岸橋E和岸橋F遠(yuǎn)程操控作業(yè)效率見表4。2019年7月12—18日岸橋F遠(yuǎn)程操控平均作業(yè)效率為21.23 TEU/h，距離人工機(jī)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(yuǎn)程操控作業(yè)效率比人工機(jī)上作業(yè)效率低，只在個(gè)別情況下遠(yuǎn)程操控作業(yè)效率是超過人工機(jī)上作業(yè)效率的。岸橋遠(yuǎn)程操控作業(yè)效率是在遠(yuǎn)程操控作業(yè)模式未全面強(qiáng)制使用、大部分司機(jī)遠(yuǎn)程操作技能尚不熟練、操作工藝尚未完善的情況下取得的。隨著司機(jī)遠(yuǎn)程操作技能的提高、相關(guān)操作工藝進(jìn)一步完善，岸橋遠(yuǎn)程操控作業(yè)效率應(yīng)能接近或達(dá)到人工機(jī)上作業(yè)效率，甚至超過人工機(jī)上作業(yè)效率。
03未來技術(shù)展望
通過建立船舶信息數(shù)據(jù)庫，形成高精船圖，實(shí)現(xiàn)海側(cè)作業(yè)智能化
如果遠(yuǎn)程操控系統(tǒng)能獲得船舶各種尺寸的準(zhǔn)確信息，依據(jù)這些信息系統(tǒng)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(yuǎn)程作業(yè)時(shí)，通過船形掃描系統(tǒng)得到初始位置，小車起升機(jī)構(gòu)就可以根據(jù)高精裝卸船圖的實(shí)際尺寸使吊具自動(dòng)達(dá)到指定裝卸位置，大車也可以根據(jù)高精裝卸船圖實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換貝動(dòng)作，整個(gè)海側(cè)裝卸船作業(yè)可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)操作。
通過融合多種識別技術(shù)，制作智能吊具，準(zhǔn)確識別位置
現(xiàn)有岸橋遠(yuǎn)程操控系統(tǒng)已經(jīng)使用激光掃描儀和視頻攝像頭，但沒有對這2種識別技術(shù)進(jìn)行融合。未來可將這2種識別技術(shù)融合應(yīng)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(biāo)輪廓。所采集的數(shù)據(jù)通過吊具電纜卷盤回傳給遠(yuǎn)程操控系統(tǒng)用于精確定位。
