岸橋起升保護系統智能化改造研究

（寧波梅山島國際集裝箱碼頭有限公司，浙江 寧波 315000）

0 引言

隨著近年來國內進出口貿易量的快速提升，寧波梅山島國際集裝箱碼頭有限公司集裝箱裝卸作業量也大幅上升，隨之在作業過程中表現出較多的安全隱患，例如起吊時鋼絲繩斷裂、集卡載箱未開鎖等問題，這些問題對碼頭工作人員和集裝箱貨物的安全都造成了較大的影響[1]。基于此，該文對岸橋起升保護系統進行了深入的研究，在其中引入智能化技術，通過改造提升其運行的安全性。因此，該文主要選擇寧波梅山島國際集裝箱碼頭有限公司作為研究對象，對該公司岸橋起升保護系統智能化改造思路、改造程序以及改造效果進行探討，以展示智能化改造的實際價值。

1 岸橋起升保護系統

對以往集裝箱裝卸作業發生安全事故的實際情況進行調查，其中超過80%的安全事故都發生在起升過程中，因此為了有效地提升集裝箱起升作業的安全性，對岸橋起升過程添設保護系統具有必要性，也就是常說的“兩頭停”，在起吊離地的瞬間和集裝箱將要落地的瞬間停止起落操作，對場地周邊情況做仔細觀察，確認無安全隱患之后再行操作，以避免安全事故發生[2]。但是該操作方式對岸橋操作人員有較高的要求，需要其控制起吊速度和下落速度，以達到有效的“兩頭停”，實現對周邊環境安全性的監察。而在此過程中無疑增大岸橋操作人員的工作難度，使得其在長時間連續作業的過程中較容易出現疏忽的情況，進而引發安全事故，因此當前在岸橋起升保護系統中引入自動化技術、智能化技術，實現“兩頭停”自動化操作，提升其操作的安全性。

2 岸橋起升保護系統智能化改造思路

結合岸橋起升保護系統運行工作的實際情況來看，其主要實現的是對“兩頭停”的安全控制，因此，在智能化改造過程中，主要可以從高度、速度和時間3 項要素來進行控制，從而使其達到想要的效果。

2.1 高度控制

高度控制主要指的是“兩頭停”的高度控制，在吊起或落下的過程中，穩定兩頭停的高度，便于做安全性檢查。在對岸橋起升保護系統做智能化改造的過程中，需要確保高度控制一鍵化操作，并且保證高度控制數值的可調控性，岸橋安全管理人員可以根據作業現場的實際情況對兩頭停的高度進行調節，岸橋操作人員只需在操作的過程中按下對應的按鈕，當達到對應的高度后岸橋起升系統會自動停止。因此，不僅能夠降低岸橋操作人員的工作難度，而且更有助于保證操作的安全性[3]。

2.2 速度控制

岸橋起升保護系統在執行“兩頭停”時，為確保在對應的位置順利停止，還需對運行的速度做出控制，使其維持在可控的范圍之內，避免集裝箱在慣性作用下發生安全事故。在以往人為操作控制的過程中，對速度的控制和掌握較為困難，不僅容易對岸橋起升系統造成損傷，而且難以在需要的高度完成“兩頭停”操作[4]。基于此，在當前智能化改造中，還應當在速度控制上做出改進，執行“兩頭停”操作時的速度不由操作人員控制，在智能系統中輸入恒定的速度參數，岸橋操作人員只需操作對應的手柄，給出相應的執行信號即可，吊具按照設定速度穩定運行。

2.3 時間控制

在岸橋起升保護系統智能化改造的過程中時間也是重要的控制參數，吊具在以穩定速度上升的過程，運行時間越長意味著集裝箱提升的高度越高。在實際作業過程中，關鍵還需根據作業現場情況，在確保作業安全的前提下，盡量縮短起吊運行時間，以達到提升作業效率的目的。而為了能夠對時間和運行高度做出有效的控制，對其做出智能化改造，通過參數設置、一鍵化操作的方式來控制，所取得的效果將更加突出。

3 岸橋起升保護系統智能化程序設計

在對岸橋起升保護系統進行智能化程序設計的過程中，主要將整個智能化控制系統分為5 個模塊：總控制模塊、運算模塊、開關模塊、流程控制模塊以及驅動控制器。下面對各個模塊的運行做具體分析。

3.1 總控制模塊

在總控制模塊中應擁有鎖存功能，并通過頂銷信號來觸發鎖存功能。例如，當產生頂銷信號之后，會使觸發端Load 數值發生變化，如果數值由0 變為1，則表示鎖存模塊開始運行工作，對相關數據信息做出記錄；如果數值由1 變為0，則表示鎖存模塊停止工作。在鎖存模塊運行工作的情況下，會將記錄到的起升實時位置傳輸到運算模塊中，以便計算后完成起吊自動控制。

3.2 運算模塊

在運算模塊中需要實時采集總控制模塊中傳遞的起升實時位置信息，然后根據與系統鎖存模塊中設置的高度參數數值信息完成減法計算，對所獲得的數值進行比較，以判斷系統運行的狀態，如果輸出值大于等于上升停止距離時，則表示進入“兩頭停”的“上升停止狀態”。但在數據信息設置輸入的過程中，應注意區分運算模塊的兩路輸入順序，避免出現負值錯誤的問題。

3.3 開關模塊

開關模塊主要實現對岸橋起吊裝置的啟停操作，具體信號主要來源于運算模塊計算后得出的數值，當運算模塊輸出到開關模塊的信息與錄入參數信息相匹配時，則開關模塊做出相應的操作指示。

3.4 流程控制模塊

流程控制模塊在應用的過程中主要起到延時控制的作用。岸橋在起吊作業的過程中，受到多方面因素的影響，必然會出現改變運行時間、改變工作情況的現象，此時為了便于控制實現，可通過在輸入端輸入對應的參數信息，然后調控其中的時間參數，從而完成對驅動器的控制。

3.5 驅動器

驅動器是岸橋作業系統的控制中樞，所有動作完成都需要通過驅動器輸出。因此，在實際設計中應科學地選擇驅動器的類型，確保其能夠在各控制指令下順利完成相應的控制動作。

3.6 參數設定

參數設定是實現岸橋起升保護智能化的重要步驟。在參數設定中主要可以分為2 個部分：系統設置參數和自定義參數。其中，系統設置參數主要由系統設定完成，該參數在系統中已經定義完成，通常情況下無需對其做出更改，可直接進行取用，例如頂銷信號、起升實時位置屬于系統設置參數；自定義參數主要指的是自行根據作業需要設定的參數信息，例如停止時間、上升停止距離和停止驅動器輸出等參數，可由操作人員做出調整。此外，在該智能系統設計中，還為其設計和開發了擴展功能，主要為后期運行智能化監測連接做準備，使岸橋操作運行能夠與系統運行安全性監測結合，從而真正地實現岸橋起吊作業全智能化，提升集裝箱作業的安全性能。

4 智能化改造效果

結合該公司對岸橋起升保護系統智能化改造后的運行效果來看，其整體表現出較為良好的運行效果，見表1。

表1 岸橋起升保護系統智能化改造前后各項指標比較

首先，在岸橋運行效率指標對比過程中，改造后每小時完成集裝箱起吊作業多出2.4TEU，通過智能化改造，在很大程度上提升了岸橋的運行效率。

其次，岸橋運行故障率主要以6 個月的時間做出統計，記錄在此時間段內改造前和改造后岸橋運行維修次數，從數據來看改造前岸橋運行故障率是改造后的2 倍，這也意味著岸橋起升保護系統在改造后具有更高的運行安全性。

再次，在平均能耗上，由于在自動化操作控制的過程中，系統大多數時間以穩定速度運行，啟停控制效果明顯，因此能源損耗也相對較低，改造后系統的平均能耗明顯低于改造前。

在岸橋操作人員的滿意度方面，在完成改造后大幅降低操作難度，使其在工作中顯得更加輕松，由此獲得更高的滿意度，得到岸橋操作人員的廣泛認可。

從表1 中的岸橋運行效率、岸橋運行故障率、平均能耗和操作人員滿意度4 項指標的數據對比來看，岸橋起升保護系統進行智能化改造后都明顯優于改造前，由此可以看出此次針對岸橋起升保護系統做出的智能化改造具有較為明顯的效果。

5 結語

綜上所述，隨著國內進出口貿易量不斷增長，各港口企業集裝箱吞吐量也日漸上升，岸橋起吊作業更是處于高強度的運轉下。因此，在作業過程中產生的安全事故也不斷增多，給港口企業造成了較大的經濟損失。當前對岸橋起升保護系統進行智能化改造表現出較高的必要性，而通過該公司對岸橋起升保護系統的智能化改造后，系統不僅運行效率、操作人員滿意度更高，而且在故障率和能耗上出現較大幅度的降低，整體改造效果明顯，在實際中具有較高的推廣價值。