集裝箱碼頭前沿智能作業系統

邱謀杰

港航業素有國民經濟“晴雨表”之稱。近年來，劇烈動蕩的世界經濟形勢和急劇變化的航運市場給國內集裝箱碼頭帶來嚴峻挑戰。本文針對集裝箱碼頭前沿傳統作業模式的弊端，從信息化和自動化的角度出發，提出集裝箱碼頭前沿智能作業系統，以實現現場作業中的人機分離，并提高碼頭作業效率，從而提升集裝箱碼頭競爭力。

1 集裝箱碼頭前沿傳統作業模式的弊端

2008年國際金融危機爆發后，世界主要經濟體經濟增長乏力，集裝箱運量難以持續增長，集裝箱碼頭無法單純依靠作業量的增長來賺取利潤。國內集裝箱碼頭的生產成本（包括人工成本和安全成本）不斷攀升，裝卸費用卻保持基本穩定，甚至在物流成本下降的大環境下有所降低，這一升一降嚴重影響了集裝箱碼頭的經濟效益；同時，船舶大型化使得集裝箱碼頭單個泊位的裝卸箱量猛增，對集裝箱碼頭的裝卸質量和作業效率提出更高要求。

在這種背景下，集裝箱碼頭前沿主要依靠人員現場指揮作業的傳統作業模式在應對挑戰、提高效率、降低成本等方面已經遇到瓶頸，主要存在以下弊端。

（1）人工操作環節多，信息化水平低，效率難以提升。集卡在橋吊下運送集裝箱、橋吊移動大車、船舶裝卸集裝箱等環節都需要人員參與，而人工操作環節越多，失誤就越多，效率也就越低。例如，橋板頭需要手動翻閱船圖來確定集裝箱是否安裝鎖墊及鎖墊類型，導致效率低下，尤其在雨雪等惡劣天氣下，紙質船圖容易被打濕，對現場作業影響很大。

（2）作業現場人機混雜，安全隱患較大。例如：橋板頭在橋吊下方指揮集卡并拆裝鎖墊，未實現人機分離；當集卡與橋吊配合實施裝卸作業時，由于集卡放行信號不明確，容易發生集卡拖行橋吊吊具的事故。

（3）作業人員配備數量多，勞動強度大，工作環境差，人工成本高。例如，橋板頭的工作內容包括拆裝鎖墊、指揮集卡、確認箱號等，工序繁雜，勞動強度大，工作環境差，安全風險高，且每條作業線都需要配備橋板頭，導致人工成本較高。

2 集裝箱碼頭前沿智能作業系統的設計

思路

集裝箱碼頭前沿智能作業系統充分發揮信息化和自動化的優勢，以最大限度地減少人工操作環節，降低人員作業強度，改善作業環境，保障作業安全。本文以青島港前灣集裝箱碼頭為例，介紹其集裝箱碼頭前沿智能作業系統的設計思路。

第一，設計作業指揮系統，由作業指揮系統向橋吊和集卡發送詳細的裝卸信息，以替代人員直接溝通環節。

第二，將拆裝鎖墊作業區域從橋吊下方遷移到碼頭前沿的后方，并設計隔離亭用于拆裝鎖墊作業，從而實現人機分離。

第三，在集卡駕駛室內安裝專用顯示屏，顯示集卡所載集裝箱信息及其鎖墊信息。橋板頭根據顯示信息實施鎖墊拆裝作業，從而實現紙質船圖電子化。

第四，在橋吊司機室內加裝無線終端，顯示橋吊作業指令。橋吊司機根據無線終端顯示的作業指令實施作業，避免指揮人員來回奔波。

第五，在橋吊上安裝自動定位系統，對集卡進行準確定位，以避免人工指揮可能產生的誤差。

3 集裝箱碼頭前沿智能作業系統的組成

模塊

集裝箱碼頭前沿智能作業系統由5個模塊組成，分別為作業指揮系統、車載終端系統、橋吊監控系統、鎖墊拆裝系統和自動定位系統（見圖1）。

3.1 作業指揮系統

作業指揮系統是集裝箱碼頭前沿智能作業系統的核心控制部分，主要實現以下三大功能：（1）生成橋吊作業車道信息，并將信息發送至橋吊作業終端和集卡作業終端；（2）生成裝卸船順序指令，并將指令發送至橋吊作業終端和集卡作業終端；（3）生成鎖墊類型和安裝信息，并將信息發送至集卡顯示屏。

3.2 車載終端系統

車載終端系統是集裝箱碼頭前沿智能作業系統的人機交互界面，按照安裝設備的不同分為以下3類：（1）橋吊作業終端（見圖2），用于顯示裝卸船順序指令，便于橋吊司機確認集裝箱的裝卸順序和堆存位置等信息，并能連接短信和微信推送平臺，當橋吊發生故障時，將橋吊司機錄入的故障信息推送至維修管理人員；（2）集卡車載終端，用于顯示集裝箱是否安裝鎖墊、安裝鎖墊后能否裝船（集卡排隊）、集卡前往橋吊的所屬車道等信息；（3）集卡車載顯示屏（見圖3），用于顯示集卡所載集裝箱的編號、鎖墊類型等信息。

3.3 橋吊監控系統

橋吊監控系統（見圖4）的監控區域基本覆蓋整個橋吊，分別在橋吊連續梁、海側上橫梁、前大梁、小車架、大機房和電氣房內安裝攝像頭，在橋吊司機室內安裝監視屏和硬盤錄像機。當橋吊作業時，橋吊司機通過橋吊監控系統觀察車道內的集卡動態和高壓卷盤的運動狀態，防止意外發生。橋吊監控系統連接碼頭的安全視頻系統，便于監控現場作業和抓拍違章情況。

3.4 鎖墊拆裝系統

隔離亭（見圖5）是鎖墊拆裝系統的主要組成部分，其作用主要體現在：（1）橋板頭在隔離亭內進行鎖墊拆裝作業，與集卡實現安全隔離；（2）隔離亭內配備座椅，供橋板頭休息使用；（3）隔離亭前端配備顯示屏，顯示相關船舶的裝卸信息；（4）隔離亭配備紅綠信號燈，信號燈由橋板頭控制，提示集卡司機明確的安全通行信息；（5）隔離亭配備太陽能充電裝置，不僅節約能源，而且便于搬移或調整位置。

3.5 自動定位系統

在橋吊上安裝自動定位系統（見圖6）：橋吊左側連續梁安裝可旋轉的激光掃描定位儀；橋吊海陸兩側大梁兩端安裝4塊顯示屏，用于顯示集裝箱位置信息和橋吊運行狀態。

4 結束語

集裝箱碼頭前沿智能作業系統已在青島港前灣集裝箱碼頭得到應用。實踐證明，該智能作業系統能夠有效實現碼頭作業中的人機分離，減少現場作業中的安全隱患，提高集裝箱碼頭的裝卸質量和作業效率，進而提升集裝箱碼頭綜合競爭力。

（編輯：許玲 收稿日期：2017-03-14）