胡宗宝

摘 要 随着集装箱码头自动化技术的发展，我司工程技术部根据公司轨道吊的特点，开展了轨道吊远程控制半自动化前期技术研究，总体规划采用以太网通讯方式，通过后台服务器程序远程控制，实现一对多的轨道吊远程控制半自动化集装箱吊装作业。

关键词 远程控制;半自动;ECS系统;VCMS系统

前言及总体构架

轨道吊远程控制半自动化研究就是把原有的一人一机的驾驶室操作模式，改变为远程操控台一人控制多台轨道吊吊装集装箱作业的生产模式，实现一台操作台可以远程控制几台轨道吊实现半自动生产作业。

码头生产管理系统（TOS）根据将作业指令发送到轨道吊远程半自动智能控制系统（ECS），ECS根据轨道吊位置及目标箱位置做出判断，寻找完成该目标箱指令的最适宜的轨道吊，同时ECS系统会将TOS指令分解成为一条条轨道吊每个机构相应的动作指令，依次传给轨道吊，通过轨道吊执行相应指令实现：轨道吊根据指令自动运行大车到目标贝位;吊具自动运行到目标箱尺寸;小车自动运行到目标箱排位上方;起升机构自动下降到目标箱上方安全位置;最后点动抓、放箱及开闭锁的操作由该远程操作台的司机手动完成。

1项目方案

1.1 智能控制中枢ECS系统

轨道吊远程半自动智能控制系统简称ECS，主要负责和码头生成管理系统（TOS）通信，控制整个堆场轨道吊的运行，ECS主要是采用VS（Microsoft Visual Studio）工具编写。

ECS系统通过与NTOS系统的通讯，实现轨道吊“一对多”，“半自动”的远程控制，同时拥有设备安全防护、警告故障提示、防吊错箱及运行日志记录等功能。ECS系统在任何中断条件下再次进入自动状态时，会检测当前相关状态，继续完成后续的作业流程。手动与自动状态可以随时切换，在任何情况下，操控台的指令优先级最高，设备处于自动状态时操控台可随时介入接管控制[1]。

1.2 远程操控可视化VCMS系统

（1）基于WEB页面开发的CMS系统

VCMS系统即远程操控可视化系统，能将设备运行状态、TOS指令信息及ECS指令执行步骤等信息传送到司机眼前。VCMS界面由WEB页面展现，WEB技术能将文本、图像、动画、视频等多种媒体信息集一体，用户只需在电脑浏览器输入网址就能随时进入VCMS界面。

VCMS界面框架由HTML设计语言构建，是整个界面的基础，通过HTML和CSS两种语言基本实现整个VCMS界面的静态样式。动态部分主要通过AJAX技术实现WEB页面与数据库的异步通讯，可以不刷新网页实现VCMS界面的异步更新。JavaScript语言实现动态效果和数据判断等，界面内大车、小车、起升等机构的移动动画效果就是由该语言实现。

（2）基于页面平台开发的视频监控

根据司机操作时的视角习惯，在轨道吊各机构关键位置安装前端摄像头，对起升、小车、大车、吊具等视频画面进行采集并传输至监控端。考虑到成本及后期功能扩展性差等因素，本次项目采用web技术，无须安装客户端，开发者通过HTML里的多媒体标签语言，将所需的监控画面根据需求调用视频排布在网页上，再根据操作要求实现画面的无缝切换。不同设备之间的画面切换时，网页可以通过读取数据库上的机号选择开关信号，将相应设备画面的多媒体z-index 重叠顺序属性进行排序，以达到优先显示的效果，切换时间为毫秒级。

1.3 设备定位系统

设备各机构要实现远程控制半自动，必须实现位置精准定位，轨道吊轨道式大车和自行式轨道小车因为滑动等原因造成位置累计误差不可避免，我们通过研究、技术论证、实验，最终确定了以下几种办法来实现各机构精准定位和位置校验。

（1）大车定位

采用绝对值编码器定位+flag板绝对位置校正模式。以轨道吊大车运行轨道为基准，测出整根轨道的长度，根据测量数据将长度进行等分，在程序中将每个flag板赋予一个固定的绝对位置值，用此绝对位置值对大车编码器的值进行校正，达到大车精准定位的目的。

（2）小车定位

小车定位模式与大车一样，采用绝对值编码器定位+flag板绝对位置校正模式。以轨道为基准，测出整根轨道的长度，根据测量将长度进行等分，在程序中将每个flag板赋予一个固定的绝对位置值，用此绝对位置值对小车编码器值进行校正，达到小车精准定位的目的。

（3）起升定位

起升定位主要采用绝对值编码器定位，起升机构短时间内位置累积偏差较小，本项目用测距激光限位作为编码器定位的检验装置。在小车平台上安装激光测距限位，在吊具上架安装一块白板用于激光限位的反光板，对测距激光限位的数值与编码器的数值进行比较，计算偏差量，使用效果较好[2]。

1.4 视频系统

参照司机原有操作视角，根据位置、视角需求，在设备上合适的安装位置，安装合适的视频摄像头，最大限度实现司机原有的操作视角，并对作业区域以及周边场地进行实时监测，尽可能减少视觉盲区。

1.5 保护系统

（1）设备大车之间防撞保护

设备之间大车防撞在原有光电防撞的基础上，我们增设了三层防撞保护：ECS大脑层防撞保护、远程控制台PLC防撞保护、设备之间雷达监测防撞。ECS大脑层防撞保护和远程控制臺PLC防撞保护都是采集相同轨道上的设备大车位置值，对位置值和大车宽度值进行处理后实现大车之间的减速停止防撞保护功能。

雷达测距防撞直接采用雷达测出来的距离值与设定值进行比较，实现大车之间的减速停止防撞保护功能。

（2）设备和物体之间的防撞保护

设备和物体之间防撞采用U型隔离墩保护，有效防止集卡、叉车等车辆闯入，破坏FLAG板和设备碰撞[3]。

2结束语

该系统研究涉及的设计、研发、安装、测试等均由我司技术人员和班组员工独立自主实施。轨道吊远程操控不仅可以节约人员成本，提高设备使用效率，还能改善司机工作环境，降低劳动强度，得到了一致好评。项目组针对本次轨道吊远程半自动控制的研究目标已初步完成，并攻克了多系统通讯检测、机构精确定位以及半自动化运行等相关课题，本次研究过程中的成果与经验，将为下一步集装箱码头的全自动化发展，奠定良好的理论与实践基础。

参考文献

[1] 吴照阳，金帅，戴正辉，陈志伟.集装箱码头自动化轨道吊定位技术及参数设定[J].水运工程，2016，（9）：116-121.

[2] 马会军，信毅，王洪亮.集装箱轨道吊远程自动控制系统设计及优化[J]. 集装箱化，2014，（12）：43-45.

[3] 马会军，信毅，王洪亮.集装箱轨道吊远程自动控制系统设计及优化[J].集装箱化，2014，25（12）：43-45.