自動化控制系統(tǒng)在港口散貨裝卸設(shè)備中的應(yīng)用

劉鋒

（唐山曹妃甸實業(yè)港務(wù)有限公司，河北 唐山 063200）

1 引言

現(xiàn)代化信息技術(shù)和自動化控制科技的快速發(fā)展給港口的散貨裝卸工作提供了新的機遇，隨著自動化控制系統(tǒng)被普遍應(yīng)用于我國的港口貨物卸載事業(yè)中，我國的碼頭運輸事業(yè)進入一個快速發(fā)展的階段，使港口有關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也邁向了一個新臺階。自動化控制系統(tǒng)是具有很強的綜合性的技術(shù)，需要很多技術(shù)的支持與維護。因此，應(yīng)該對其進行深入研究，使其更好地服務(wù)于我國港口散貨裝卸工作。

2 自動化控制系統(tǒng)應(yīng)用在港口散貨裝卸設(shè)備的必要性

自動化控制系統(tǒng)是一種綜合性很強的現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)，目前應(yīng)用于我國的很多行業(yè)，對相關(guān)行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展起到了促進作用。眾所周知，目前我國大力提倡發(fā)展自動化控制系統(tǒng)的設(shè)備，以提高工作效率，促進各行業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展。近年來，隨著我國社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，各行業(yè)在工作中逐漸實現(xiàn)了以現(xiàn)代自動化、智能化控制為主的新型工作流程和工作模式。在這種社會背景下，該系統(tǒng)使港口散貨裝卸工作得到了良好的發(fā)展契機，使我國港口裝卸事業(yè)邁向了一個全新的臺階。自動化控制系統(tǒng)作為一種全新的智能化應(yīng)用技術(shù)，其應(yīng)用于港口散貨裝卸設(shè)備中，具有很多傳統(tǒng)設(shè)備所不具有的特點和優(yōu)勢。其應(yīng)用操作的簡便性、智能化，信息處理的快速性和準(zhǔn)確性都使其在散貨裝卸工作的應(yīng)用中保持了較好的優(yōu)勢，提高了散貨裝卸的工作效率[1]。同時，采用自動化控制系統(tǒng)進行港口散貨的裝卸工作，不僅能夠提高工作的運行效率，而且大大縮減了相關(guān)人力、物力，節(jié)約了相關(guān)成本，實現(xiàn)了港口貨物裝卸工作的全新面貌。

眾所周知，對于很多港口來說，散貨裝卸的效率是其必須要考慮的問題，而港口散貨裝卸設(shè)備是提高散貨裝卸效率的重要因素。目前，港口散貨裝卸自動化控制設(shè)備在水路運輸系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用給散貨裝卸工作帶來了全新的工作流程和工作體系，而傳統(tǒng)的散貨裝卸工作主要依靠于人力和普通的裝卸設(shè)施，在面對很多貨物的裝卸時，如煤炭、礦石等，往往會造成船舶裝卸時間長，船期延誤等不良后果[2]。另外，人工操作的散貨裝卸設(shè)備，其應(yīng)用安全與工作效率完全依靠工作人員的工作經(jīng)驗和熟練度，如果相關(guān)人員的專業(yè)操作不夠熟練，那么就會造成貨物卸載的延誤，給相關(guān)的船只和企業(yè)帶來一定的不良影響[2]。為了改變這種現(xiàn)象，促進港口散貨裝卸工作的高效性，很多企業(yè)引進了自動化控制的裝卸設(shè)備，這種設(shè)備以計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動化控制技術(shù)和智能輔助技術(shù)為基礎(chǔ)，具有很強的綜合功能性，為港口散貨裝卸作業(yè)的高效、快速、便捷流通提供了支撐力，同時也形成了一體化綜合性的工作模式和工作流程。目前我國的港口散貨自動化控制裝卸設(shè)備主要有全自動散貨裝船機、全自動散貨抓斗卸船機、全自動斗輪堆取料機等，同時，我國研究人員也正在對相關(guān)設(shè)備進行進一步研究與開發(fā)，實現(xiàn)更高水平的散貨裝卸設(shè)備的自動化控制，相信我國的港口事業(yè)會進入一個高水平發(fā)展的階段[3]。

3 自動化控制系統(tǒng)在港口散貨裝卸設(shè)備中的應(yīng)用

3.1 港口散貨卸船系統(tǒng)

港口散貨卸船系統(tǒng)基本采用全自動抓斗卸船機，這種設(shè)備是利用激光來識別船舶所在的位置、船艙的位置、艙口的高度以及艙底的深度等，實現(xiàn)多個目標(biāo)的自動監(jiān)測和識別。港口散貨卸船系統(tǒng)的工作流程：第一，使用目標(biāo)位置掃描系統(tǒng)（TPS）對船艙進行掃描，辨識艙口的邊緣，計算出艙口的位置和尺寸，然后將數(shù)據(jù)傳回總指揮中心，將船舶數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫中卸船任務(wù)進行比對，判斷是否為要卸船的船只。第二，使用TPS對船艙內(nèi)料堆進行掃描，獲得堆形數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)返回中央控制室分析后，確定具體的取料點。第三，中央控制室根據(jù)TPS傳回的艙口數(shù)據(jù)和船艙內(nèi)料堆形數(shù)據(jù)，控制大機移動和抓斗移動、起降等，利用抓斗卸船機實現(xiàn)自動化卸船工作。第四，為了降低船艙的損毀率，在自動抓斗卸船機工作到安全閾值時，停止自動卸船，改為人工卸船，對艙內(nèi)進行徹底清倉作業(yè)。目前，從港口散貨卸船的安全性考慮，我國很多港口采用全自動抓斗卸船機，需要專人操作，司機需要踩著腳踏板控制設(shè)備的運行，一旦司機松開了腳踏板，卸船設(shè)備會立即停止工作，這樣保證了船艙免受破壞和人員的安全。港口散貨的卸船流程實現(xiàn)自動化，提高了卸船的效率，大大降低了人工成本，增加了港口碼頭的經(jīng)濟效益[4]。

3.2 散貨裝備自動化掃描和控制技術(shù)

在散貨裝卸操作中，實時監(jiān)視作業(yè)料堆高度、堆型是十分必要的，同時，按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進行精確計算之后可為港口后續(xù)操作提供重要數(shù)據(jù)支持。在港口裝卸操作中人們獲取的數(shù)據(jù)信息有的是用肉眼觀測的，有的則需應(yīng)用機械設(shè)備進行測量。為了確保數(shù)據(jù)信息的測量和獲取不過多受外界環(huán)境的干擾，可以將料堆輪廓自動檢測技術(shù)應(yīng)用到港口散貨裝卸作業(yè)操作中，利用激光測距原理，在港口斗輪堆取料機中安排定位系統(tǒng)，完成對目標(biāo)作業(yè)的檢測。第一，抓斗卸船自動化掃描控制。在TPS的內(nèi)部往往具備兩個偏轉(zhuǎn)鏡，在偏轉(zhuǎn)鏡的作用下能夠?qū)l(fā)射的激光有效反射回來，反射回來的激光會被激光接收器接收。之后通過精密性儀器的測量能夠計算出發(fā)射光、反射光之間的時間差，進而精準(zhǔn)計算出物體和激光器之間的距離。在偏轉(zhuǎn)鏡的作用下能夠?qū)崿F(xiàn)對目標(biāo)物體的連續(xù)掃描，了解目標(biāo)物的三維位置數(shù)據(jù)信息[5]。第二，斗輪堆取自動化掃描控制。斗輪堆取自動化掃描控制技術(shù)在實際應(yīng)用中和卸船機操作一樣，一般都需要借助TPS進行掃描操作。在掃描操作中，TPS會將數(shù)據(jù)信息發(fā)送到相應(yīng)的取料機上，經(jīng)過取料機的處理來獲取更多數(shù)據(jù)信息。之后應(yīng)用立體化表面還原算法獲取整個料堆的形狀、位置信息等，在綜合利用各類數(shù)據(jù)的情況下向人們展示立體化堆料圖形。

3.3 可編程邏輯控制在港口除塵方面的應(yīng)用

對于輸送煤炭資源的港口，在其間堆放的煤炭隨風(fēng)揚塵變化會帶來一系列環(huán)境污染問題。這類環(huán)境問題的一般治理方式是應(yīng)用高壓噴槍定時灑水清理，一方面能夠防止粉塵的飛揚，另一個方面在夏季的時候能夠降低煤堆溫度、減少煤炭自燃現(xiàn)象。可編程邏輯控制在港口除塵中的應(yīng)用能夠在確保除塵質(zhì)量的基礎(chǔ)上實現(xiàn)對灑水操作的及時控制，降低港口除塵工作強度。可編程邏輯控制系統(tǒng)可以通過分布式I/O結(jié)構(gòu)的應(yīng)用實現(xiàn)對整個上位機操作畫面的控制和監(jiān)督，幫助相關(guān)人員更好地了解泵房內(nèi)部水泵的工作狀態(tài)、系統(tǒng)壓力、水池狀態(tài)等，為港口順利生產(chǎn)和運行提供重要支持。

4 結(jié)語

綜上所述，對港口區(qū)域大型機械自動化控制進行完善能夠在一定程度上減少港口區(qū)域工業(yè)發(fā)展成本費用，在港口發(fā)展的過程中減少其對周圍環(huán)境的污染和破壞。本文借助最新技術(shù)形式提出了一種港口區(qū)域大型機械電氣自動化控制工作的抗干擾分析模型，為港口區(qū)域大型機械化發(fā)展提供了重要支持。結(jié)合當(dāng)前港口區(qū)域大型機械自動化控制發(fā)展現(xiàn)狀，提出RTG技術(shù)、可編程控制器、裝卸自動化等技術(shù)在港口大型機械電氣自動化發(fā)展中的應(yīng)用，旨在能夠更好地促進港口自動化發(fā)展。