(上海振华重工（集团）股份有限公司 上海市浦东新区 200125)
摘要：随着我国科学技术的不断进步，基于集成化、智能化、简单化、精准化等特点的远程操控岸桥控制系统正逐渐兴起，通过技术创新，不仅能够减少运营成本，提高整体生产效率，还改善了操作人员的工作舒适度，成为码头现代化的重要体现，也将是未来港口起重机行业技术发展的重要方向。
关键词：远程无线;监控系统;岸桥;应用
引言
随着电力电子、计算机、网络等现代科技的迅速发展，信息采集自动化已经成为港口设备管理的大趋势。大连集装箱码头有限公司（以下简称“大连集装箱码头”）岸桥已使用20余年，设备报警、故障、运行状态等技术信息仍靠人工查看，既浪费人力，又浪费时间。随着无线网络技术的成熟，从优化设备管理的角度来看，有必要应用无线网络技术实现对岸桥设备的远程监控，从而达到预防性管理和维护岸桥的目的。
1岸桥远程无线监控系统构建
根据岸桥远程监控无线网络设计方案，在大连集装箱码头8号岸桥与大连集发港口技术服务有限公司之间（两者间距离约3km）测试远程无线连接岸桥可编程逻辑控制器状态。测试结果显示，可编程逻辑控制器与起重机管理系统成功连接，设备状态信息传输流畅，这证明设计方案是可行的。鉴于岸桥的视频监控信号、风速信号和烟雾报警器信号等均通过无线网络传输，在岸桥上架设奥维通无线网桥，技术参数如下：（1）采用正交频分复用调制技术，该技术面向多路径条件，并支持在非视距环境下应用，有助于降低安装成本，扩大用户覆盖范围；（2）调制类型有BPSK、QPSK、16QAM、64QAM等4种，支持最小6Mb/s、最大54Mb/s的多级速率；（3）采用自适应调制方式，设置8个调制级别，客户端速率可根据信号质量自动调整达到最高速率，并可根据环境条件平滑改变速率；（4）自动控制发射功率，AU路由器和SU路由器自动测量并调节发射功率；（5）客户端和中心基站网络接口均为10/100Base-T。该无线网桥具备以下功能：支持802.1Q虚拟局域网；通过共享媒介为远端用户提供专用带宽；为用户提供保证速率，并设定最大信息速率；可分别配置上行链路和下行链路参数值，根据客户需求提供不同服务；通过选择最佳AU路由器来优化链路，若同步失败，SU路由器能够自动同步连接列表上的下一个AU路由器；自动检测距离，并调整相应的系统延时。岸桥上的无线网桥架设完成后，为了节约建设成本和设备维护成本，优化设计网络组网方式，实现岸桥无线信号传输网络共享，将所有岸桥与各个应用部门连接在同一个网段内，实现各部门与各岸桥间互访，构建岸桥远程无线监控系统。
2架设岸桥远程监控无线网络的要求
岸桥远程监控无线网络的无线网桥采取传输距离3~5km以内点对点架设方案，覆盖小角度（水平45°以内）、近距离（1000m以内）主无线访问接入点，可传输数字摄像机或网络视频信号，实现对岸桥设备的远程无线监控。岸桥远程监控无线网桥的技术参数如下：工作模式为802.11bgn；传输速率为300Mb/s；最大发射功率为650mW；中央处理器型号为AR7241；DDR内存容量为32MB；闪存容量为8MB；射频模块型号为AR9287；室外内置天线增益18dBi；室外内置天线水平方向90°，垂直方向90°；供电模式为15V直流电有源以太网供电。
2.1无线网桥信号要求
无线网络传输对信号稳定性要求较高。为了测试搭建岸桥远程监控无线网络的可行性，在大连集装箱码头14号岸桥上测试近距离无线网桥信号，测试方案见图1，测试现场见图2。随后，在大连集装箱码头8号岸桥与大连集发港口技术服务有限公司之间测试远距离（约3km）无线网桥信号。测试结果表明，无线信号传输流畅，效果良好。在岸桥部署无线网桥的优点是架设简单，无须改动可编程逻辑控制器，且无线网络独立，安全性较高；缺点是需要额外购买硬件，性能良好的网桥价格较高，并且需要人工维护。
2.2摄像机的选择
网络数字摄像机：相比于传统的模拟摄像机，现今的网络数字摄像机具备众多的优势和先进的功能，更高质量图像能够更好的帮助岸桥司机对准锁孔抓箱；可远程访问功能使得岸桥维护人员能够在任何地方随时查看工作实况以及视频记录；智能防抖动功能可以非常有效的减小小车运行时抖动给摄像机带来的共振影响等。适合岸桥操作环境：由于岸桥是室外作业，所以摄像机的监控场景亮度会不断的发生变化，夜晚、烟雾、雨水等外部环境条件都会影响摄像机的图像质量，所以所选择摄像机需要有很强镜头聚光能力、光圈自动控制更好、日夜自动切换技术、宽动态技术。
2.3无线网络软硬件要求
在设计岸桥远程监控无线网络时，须全面考虑软硬件配置：硬件方面，外部信号收发装置除了须尽量避免钢结构设备对信号的干扰外，还应充分考虑作业时设备震动所带来的高空坠物隐患；软件方面，需要配备发射端网桥和接收端网桥供电系统（有源以太网接口与网桥连接并为之供电）。岸桥远程监控无线网络搭建完成后，通过通信软件调试发射和接收信号强度。岸桥远程监控无线网络设计方案如图3所示。
图3岸桥远程监控无线网络设计方案
3远程无线监控系统在岸桥上的应用
3.1辅助操作系统(OAS)
通过辅助操作系统设置作业信息。岸桥作业信息的源头是港口的生产系统TOS，司机利用操作台上的手柄，通过OAS的图形化界面显示大车、小车、起升的位置信息;轮船上集装箱的轮廓信息;作业的源地址、目标地址信息来设置作业信息;同时显示PLC的工作状态:开锁、闭锁、起升速度、小车速度、吊具下降减速等信息。通过辅助操作系统数据库中的信息，包括从PLC收到的各种作业任务信息来获得岸桥的运行状态，并发送给PLC工作控制指令，同时实现同各个子系统的通信联系。
3.2提高设备管理水平。通过远程无线监控系
统可以查看岸桥电流、电压、温度、报警、故障等各项数据，由此判断各机构运行状态，确保岸桥作业安全；在远程故障诊断方面具有很强的适用性，便于提前准备相关备件；便于远程查看设备工作数据、备份程序和清理历史数据，有助于节省人力，降低人工成本。
3.3保障设备数据完整性和安全性
当岸桥在作业过程中发生故障时，设备运行状态数据是处理故障的重要参考依据。在岸桥远程无线监控系统模式下，设备数据同时保存在本地和远程计算机软件系统，从而有效保障设备数据完整性和安全性。
3.4船舶集装箱轮廓扫描系统(SCP)
在岸桥小车前后侧分别安装2D测距仪，配置扫描参数，在小车行驶过程中记录船舱里集装箱的轮廓图，进行坐标转换，以50mm为坐标单位，检测每个坐标处的最大值，将结果写入PLC，使得PLC控制小车和起升在移动过程中自动选择安全、便捷的路径。本系统采用的测距仪的扫描周期为200ms，其扫描精度为0．0625°。在集装箱轮廓扫描中测距仪距离目标集装箱的距离比较远，以5000cm为例，两个连续扫描点的距离大概为6cm。可以方便地实时查看系统中各个扫描仪的状态信息、实时轮廓信息，可以动态地查看当前吊具运行状态及障碍物信息，系统与PLC之间进行实时数据交互，船舶扫描界面。
3.5远程司机室操作台
远程司机根据港口现有的作业生产系统，通过操作辅助系统，用操作台上的按钮设置岸桥的工作任务信息。GP触摸屏和远程监视器用来显示PLC作业状态，例如新作业、闭锁、开锁、吊具尺寸、小车速度、小车位置、起升速度、起升位置、错误信息等。司机根据GP上显示的状态，利用操作面板操作岸桥的作业。远程司机室中的操作主要分为以下功能模块:(1)视频画面监视器:被监视的视频画面包括:①监视作业集卡到达，确认作业集卡车号监视岸桥大车下方各个车道工作人员及其他非作业集卡通过安全;②监视吊具的正常作业路径，在小车运动过程中监视轮船上的集装箱轮廓信息;③监视吊具下方待作业集装箱、集卡、下层集装箱的锁孔位置等信息，远程司机根据这些信息进行着箱、闭锁操作;④远程司机在移动大车时，需要密切观察大车和俯仰两侧有无障碍物(船舶、其他岸桥等)。(2)GP触摸屏操作台:①触摸屏显示PLC作业状态;②司机通过触摸屏可发送切换视频画面、调整摄像头拍摄参数的控制指令;③司机通过操作面板，根据GP上显示的PLC状态，操作岸桥作业;④利用按钮、手柄等，通过辅助操作系统设置工作任务信息。
结语
远程操控岸桥的应用提高了岸桥司机的操作舒适度，通过摄像设备和扫描监控的应用，扩展了操作人员的视线范围，通过自动化操控系统和TOS系统相连接，达到了岸桥远程自动操作的目的，把岸桥司机从恶劣的现场环境中解放出来。相信远程操控岸桥系统将会有巨大的发展空间。
参考文献:
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[2]李占军,申少鹏,刘建玲.论远程监控系统在港口设备中的应用[J].才智,2017.
[3]网络视频技术指南[EB/OL].http://www.axis.com,2006.
论文作者:王鑫彪,张晓宇
论文发表刊物:《电力设备》2018年第29期
论文发表时间:2019/3/27
标签：作业论文; 无线网络论文; 操作论文; 信息论文; 设备论文; 信号论文; 网桥论文; 《电力设备》2018年第29期论文;