岸邊集裝箱起重機人員上機安全管理系統設計

洪輝

岸邊集裝箱起重機（以下簡稱岸橋）是在集裝箱船舶與碼頭前沿之間裝卸集裝箱的主要設備，岸橋作業具有設備結構復雜、設備使用頻度高、多工種人員聚集等特點，容易引發安全事故。例如：在岸橋維修作業中，維修人員與岸橋司機溝通不暢易導致人員傷亡；維修人員上機盲目指揮或未授權人員上機等均易造成設備損壞或人員傷亡。為此，寧波港股份有限公司北侖第二集裝箱碼頭分公司（以下簡稱北侖第二集裝箱碼頭）研發岸橋人員上機安全管理系統，以強化岸橋人員上機安全管理。

1 岸橋人員上機安全管理系統設計

1.1 功能設計

鑒于使用人工掛牌的方式提醒岸橋設備狀態變化的效率較低且安全性較差，對上機人員以及由上機人員導致的岸橋設備狀態變化進行管理是岸橋人員上機安全管理系統功能設計的重點。為此，該系統應具備以下功能：

（1）辨識授權人員，只有授權人員才能上機；

（2）顯示岸橋當前的狀態（如操作、維修、動態檢查、清潔等），在狀態變化后及時通知司機和新上機人員；

（3）確定并顯示上機人員的上機任務；

（4）記錄上機人員的上下機時間以及岸橋狀態改變的時間；

（5）遠程顯示岸橋上機人員和設備狀態。

1.2 系統設計

1.2.1 硬件系統

（1）在登機口（見圖1）安裝磁吸鐵門、集成電路（Integrated Circuit，IC）卡讀卡器、上機任務選擇器、單紅發光二極管（Light Emitting Diode，LED）顯示屏。采用IC卡刷卡的方式進行身份識別，IC卡為存儲員工信息的非接觸式IC卡；讀卡器采用韋根26位十進制輸出格式，輸出4個字節的IC卡信息；刷卡上機人員通過上機任務選擇器上的按鍵來選擇上機任務；單紅LED顯示屏主要顯示刷卡上機人員姓名、上機任務和時間等信息。

（2）在司機室安裝IC卡讀卡器、上機任務選擇器、單紅LED顯示屏。司機室與登機口的IC卡讀卡器、上機任務選擇器的功能一致；司機室與登機口的單紅LED顯示屏類型一致，但亮度調暗，以免影響司機操作。司機可以在司機室完成交接班，顯示屏上顯示的司機姓名會作相應更改。

（3）登機口與司機室的RS485通信總線在電氣房交匯，數據和相關控制軟件安裝在電氣房工控機中，并在工控機中增加系統管理軟件。由于登機口、司機室與電氣房的距離較遠，采用RS485總線控制的方式來實現系統通信。

（4）由于岸橋工作環境復雜，受電磁干擾比較強，加之通信距離較遠，容易引進干擾信號，因此，采用普通光耦TLP181作為通信器件，將傳輸比特率設計為。

（5）采用STM32系列處理器存儲和處理數據。STM32系列處理器的存儲量較大，且能滿足操作系統的編程要求，并具有實時時鐘功能，具有較高性價比。

1.2.2 軟件系統

采用嵌入式實時操作系統 C＼OS處理不同任務權限優先等級、顯示切換、功能更替等操作問題。上機任務按權限優先等級依次為修理、動態檢查、清潔、其他項目、操作（見圖2）。同時，設計3個串口任務：（1）處理個人電腦和控制器的任務，存儲刷卡人信息；（2）處理按鍵和刷卡信息的任務；（3）根據任務（2）中的按鍵值查詢控制器內的記錄數據，處理顯示及顯示切換的任務。例如，當用戶刷IC卡時，顯示屏顯示刷卡人姓名，如果該用戶任務的優先等級較低，系統在左右后會自動切換到優先等級較高的任務。實際應用證明，該多任務操作軟件系統滿足岸橋人員上機安全管理系統的要求，具有可操作性。

1.3 功能設計

（1）人員識別功能 將授權人員的信息存儲在電氣房電腦軟件中，在上機人員刷IC卡時對卡號進行識別，如果卡號顯示為授權人員，則磁吸鐵門打開。

（2）人員分類功能 對授權人員進行分類，確定其任務權限。例如，司機只能操作“操作開始”和“操作結束”按鈕，修理人員只能操作“修理開始”和“修理結束”按鈕以及“動態檢查開始”和“動態檢查結束”按鈕，從而避免誤操作或越權操作造成設備狀態錯誤。

（3）上機人員任務確認功能 上機人員選定上機任務后，如果岸橋當前任務等級低于選定任務等級，則顯示屏顯示的內容轉變為選定任務的內容，人員姓名也轉變為選定任務的上機人員的姓名。任務結束后，人員下機需要在刷卡后按相應任務的結束按鈕，顯示屏顯示原來優先等級較低的任務內容或顯示“無任務”狀態。

（4）人員上機對司機的提醒功能 人員上機開門后，司機室內蜂鳴器會發出蜂鳴聲提醒司機，顯示屏第三行轉變為上機人員姓名；如果岸橋狀態改變，比如由操作狀態轉變為修理狀態，則顯示屏第二行轉變為“狀態：修理中”，第一行轉變為上機人員的姓名。

（5）當前岸橋狀態對司機的提醒功能 司機可以通過司機室的顯示屏了解岸橋當前狀態，確保操作安全。例如：如果顯示屏顯示為修理狀態，司機不能擅自動機；當修理結束后，顯示屏顯示操作狀態，司機方可進行作業。

（6）當前狀態對上機人員的提醒功能 上機人員在刷卡上機前，可通過登機口顯示屏（見圖3）得知岸橋當前狀態，如果顯示屏顯示為修理狀態，則已有修理人員上機，新來修理人員須與原修理人員取得聯系后，司機方能指揮動機。

（7）岸橋機上人員和狀態在遠程后臺的顯示功能 通過岸橋上的網絡，可以將岸橋機上人員和當前狀態發送至后臺并在電腦上顯示，方便后臺管理人員對岸橋現場的管理。

（8）人員上下機時間和岸橋狀態轉換時間記錄功能 可以通過電氣房的電腦來記錄、統計和查詢人員上下機時間及岸橋狀態轉換時間。

2 岸橋人員上機安全管理系統的應用意義

岸橋人員上機安全管理系統以主動控制取代被動監視，通過對主要通道的控制有效阻止非授權人員登機。該系統的應用意義顯著：能使上機人員對岸橋狀態一目了然，避免盲目指揮引發安全事故；便于司機及時了解人員上機后引起的設備狀態改變，有助于司機按指令或顯示屏的提示安全作業；便于后臺管理人員對岸橋作業人員、修理人員、岸橋狀態等進行監控，提升設備作業管理水平；通過與碼頭考勤管理系統和安全防衛報警系統等聯網，實現碼頭多系統聯動控制；通過減少人為誤操作，提高設備檢修效率，保障設備檢修過程中的人員和設備安全，提高碼頭岸橋安全管理水平。

（編輯：曹莉瓊 收稿日期：2013-10-28）