橋吊、龍門(mén)吊司機(jī)安全規(guī)范操作識(shí)別及語(yǔ)音提醒系統(tǒng)探討

摘要：前些年，由于碼頭起重設(shè)備操作司機(jī)未嚴(yán)格按設(shè)備操作規(guī)程操作，導(dǎo)致了一些意外情況發(fā)生，造成了一些不必要的損失，因此有必要通過(guò)技術(shù)改進(jìn)強(qiáng)化起重設(shè)備操作司機(jī)的安全操作意識(shí)。改進(jìn)后的系統(tǒng)能智能識(shí)別起重設(shè)備操作司機(jī)是否按規(guī)范作業(yè)操作;及時(shí)用語(yǔ)音提醒起重設(shè)備操作司機(jī)，有助于糾正不安全操作行為;實(shí)時(shí)記錄不安全行為類(lèi)型，為后續(xù)起重設(shè)備操作司機(jī)操作安全評(píng)估提供數(shù)據(jù)支持，十分適用于碼頭起重設(shè)備安全作業(yè)領(lǐng)域。

關(guān)鍵詞：常見(jiàn)安全操作問(wèn)題;智能識(shí)別;語(yǔ)音提醒

0? ? 引言

隨著我國(guó)進(jìn)入“穩(wěn)中求進(jìn)”的經(jīng)濟(jì)發(fā)展新常態(tài)，安全生產(chǎn)成為經(jīng)濟(jì)、社會(huì)持續(xù)健康發(fā)展的基礎(chǔ)。鑒于港口起重作業(yè)的特殊性，如何做好港口起重作業(yè)安全工作，一直是各層級(jí)領(lǐng)導(dǎo)的重要關(guān)切事項(xiàng)。物的安全是起重作業(yè)安全基礎(chǔ)，由于海潤(rùn)集裝箱碼頭目前集中于內(nèi)貿(mào)作業(yè)，面臨作業(yè)船舶、集裝箱、鈕鎖等老、舊、變形各種復(fù)雜情況，在這種安全生產(chǎn)基礎(chǔ)較差的條件下，安全生產(chǎn)還需聚焦于“人的因素”。當(dāng)新增的智能識(shí)別程序識(shí)別出操作司機(jī)存在典型的幾類(lèi)不規(guī)范操作時(shí)，不僅可及時(shí)用語(yǔ)音進(jìn)行提醒，還可在CMS里自動(dòng)記錄對(duì)應(yīng)的警告信息，實(shí)時(shí)記錄不安全行為類(lèi)型，為后續(xù)起重設(shè)備操作司機(jī)操作安全評(píng)估提供數(shù)據(jù)支持，以便進(jìn)行司機(jī)安全操作相關(guān)問(wèn)題的教育、考核。起重設(shè)備操作司機(jī)良好的、合乎規(guī)范的起重設(shè)備操作習(xí)慣，有利于公司“安全第一、預(yù)防為主”的安全生產(chǎn)方針落地。

1? ? 存在的問(wèn)題

前些年，有些港口由于起重設(shè)備操作司機(jī)未嚴(yán)格按設(shè)備操作規(guī)程操作，導(dǎo)致了一些意外情況發(fā)生，造成了一些不必要的損失。主要存在以下幾種常見(jiàn)問(wèn)題：

（1）存在集裝箱起吊未確認(rèn)問(wèn)題。曾經(jīng)有橋吊未執(zhí)行起吊30 cm確認(rèn)動(dòng)作，把船上最海側(cè)要起吊集裝箱下一層的集裝箱鉤掛后掉落海里，物的不安全是主因（起吊的集裝箱與下一層集裝箱之間的一側(cè)鈕鎖黏連），橋吊未執(zhí)行起吊30 cm確認(rèn)動(dòng)作是事故誘因;對(duì)場(chǎng)內(nèi)龍門(mén)吊也一樣，30 cm確認(rèn)動(dòng)作是可減少或避免事故損失的重要措施，也有相關(guān)事故案例：由于拖車(chē)忘了解除車(chē)架與箱子間旋鎖，龍門(mén)吊未30 cm確認(rèn)直接起吊至較高位置，把車(chē)架連同拖車(chē)一起吊起后，車(chē)架與箱子間旋鎖不堪負(fù)重先單邊斷再另一邊斷，導(dǎo)致車(chē)架連同拖車(chē)一起側(cè)翻。

（2）存在減速區(qū)域依賴(lài)設(shè)備自動(dòng)減速功能作業(yè)的問(wèn)題。未主動(dòng)控制手柄進(jìn)行減速操作，若設(shè)備減速功能意外失效，容易造成不必要的損失。

（3）存在未著箱（特別是小車(chē)或起升機(jī)構(gòu)還在運(yùn)行時(shí)）進(jìn)行吊具開(kāi)閉鎖操作的問(wèn)題。

（4）存在龍門(mén)吊檢測(cè)到軌道有異物保護(hù)停止，操作司機(jī)由于觀察視野不全面，盲目打旁路強(qiáng)行走大車(chē)的問(wèn)題。

2? ? 方案與實(shí)施

針對(duì)上述幾種常見(jiàn)問(wèn)題，我們的方案是在設(shè)備原有電控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加橋吊、龍門(mén)吊司機(jī)安全規(guī)范操作識(shí)別程序邏輯設(shè)計(jì)、語(yǔ)音提醒模塊，并在CMS里新增相關(guān)警告顯示信息，遠(yuǎn)程采集CMS非規(guī)范操作記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)統(tǒng)計(jì)等。安全規(guī)范操作識(shí)別程序邏輯能智能識(shí)別橋吊和龍門(mén)吊操作司機(jī)是否按規(guī)范操作，如起吊時(shí)是否進(jìn)行安全確認(rèn)、減速區(qū)是否主動(dòng)減速、進(jìn)行開(kāi)閉鎖變換動(dòng)作請(qǐng)求時(shí)的操作條件是否滿足要求、龍門(mén)吊走大車(chē)檢測(cè)到軌道有異物時(shí)提醒等四種情況，通過(guò)司機(jī)室內(nèi)新增的語(yǔ)音提醒模塊，能自動(dòng)進(jìn)行相應(yīng)語(yǔ)音提醒，強(qiáng)化司機(jī)安全操作意識(shí)，減少因不規(guī)范操作引起的安全隱患，達(dá)到防患于未然的目的。

2.1? ? 軟件程序設(shè)計(jì)方案

由于我港口起重設(shè)備PLC種類(lèi)繁多，程序體現(xiàn)方式也多種多樣（梯形圖、語(yǔ)句表、功能塊等），為適用各型PLC，下面各方案中不以具體的程序來(lái)框定想法，而采用通用設(shè)計(jì)思路來(lái)表達(dá)，例圖的程序作為理解設(shè)計(jì)思路的參考。

（1）智能識(shí)別橋吊司機(jī)是否做好30 cm安全確認(rèn)操作。

通過(guò)采集吊具開(kāi)閉鎖、著箱信號(hào)，結(jié)合司機(jī)各種操作指令如開(kāi)閉鎖指令、吊具升/降指令，根據(jù)起升實(shí)時(shí)位置與相關(guān)指令動(dòng)作瞬時(shí)記憶位置相對(duì)行程情況，應(yīng)用閉鎖吊箱起升判斷、開(kāi)鎖空吊具起升判斷、司機(jī)操作是否符合30 cm安全確認(rèn)操作模型判斷等程序智能識(shí)別司機(jī)是否做好30 cm確認(rèn)操作。具體邏輯思路如下：首先進(jìn)行吊箱下降并著箱后第一次開(kāi)鎖動(dòng)作鎖存記憶，目的是判斷脫箱操作，非第一次脫箱操作（比如開(kāi)鎖狀態(tài)多次對(duì)箱操作）不作起吊確認(rèn)要求;其次把第一次開(kāi)鎖動(dòng)作鎖存記憶和吊箱閉鎖信號(hào)作為并列條件，結(jié)合司機(jī)控制的吊具起升指令，當(dāng)著箱信號(hào)消失瞬間作鎖存記憶，該鎖存記憶為起吊鎖存，起吊鎖存記憶動(dòng)作時(shí)，復(fù)位上面第一次開(kāi)鎖動(dòng)作鎖存記憶，同時(shí)用上升沿瞬間對(duì)當(dāng)時(shí)的起升高度進(jìn)行記憶，并把實(shí)時(shí)的起升高度與記憶的高度不斷進(jìn)行比較計(jì)算，即開(kāi)始實(shí)時(shí)計(jì)算起吊后的起升高度差值，當(dāng)差值大于設(shè)定的、概念上的“30 cm”高度范圍數(shù)值且起吊鎖存記憶還處于動(dòng)作狀態(tài)時(shí)，我們判斷為司機(jī)未做好30 cm確認(rèn)操作，使相應(yīng)警告繼電器動(dòng)作，司機(jī)室響起“請(qǐng)30 cm確認(rèn)”語(yǔ)音提醒;當(dāng)實(shí)時(shí)計(jì)算的起吊后起升高度差值還小于設(shè)定的、概念上的“30 cm”高度范圍數(shù)值時(shí)，司機(jī)有控制手柄歸零使吊具停止上升的情況，如起升機(jī)構(gòu)制動(dòng)器抱閘信號(hào)或起升實(shí)時(shí)速度約等于零或司機(jī)操作控制的起升手柄歸零超過(guò)設(shè)定時(shí)間，則復(fù)位起吊鎖存記憶，我們判斷為司機(jī)已做好30 cm確認(rèn)操作，從而不會(huì)觸發(fā)警告繼電器動(dòng)作。當(dāng)然，只要司機(jī)有控制手柄歸零使吊具停止上升的情況，如起升機(jī)構(gòu)制動(dòng)器抱閘信號(hào)或起升實(shí)時(shí)速度約等于零或司機(jī)操作控制的起升手柄歸零超過(guò)設(shè)定時(shí)間，就復(fù)位所有相關(guān)鎖存記憶，包括警告繼電器，為下次的操作檢測(cè)做準(zhǔn)備。例圖如圖1所示。

對(duì)圖1解說(shuō)如下：第一、第二段程序吊箱下降并著箱后第一次開(kāi)鎖動(dòng)作鎖存記憶，目的是判斷脫箱操作正常開(kāi)鎖狀態(tài)判斷，第三段為閉鎖狀態(tài)下或前面開(kāi)鎖脫箱鎖存動(dòng)作情況下，司機(jī)控制吊具起升，當(dāng)著箱信號(hào)消失瞬間，進(jìn)行起吊鎖存（DB11），同時(shí)復(fù)位第二段開(kāi)鎖脫箱鎖存;第四、五段是起吊鎖存DB11為1瞬間，把吊具起升高度記憶起來(lái)放在DW2存儲(chǔ)器里，第六、七段是起吊鎖存DB11為1時(shí)，比較起升實(shí)時(shí)速度是否等于零;第八段把實(shí)時(shí)的起升高度與記憶的高度不斷進(jìn)行比較計(jì)算，即開(kāi)始實(shí)時(shí)計(jì)算起吊后的起升高度差值;第九、十段是當(dāng)實(shí)時(shí)計(jì)算的起吊后起升高度差值還小于設(shè)定的、概念上的“30 cm”高度范圍數(shù)值時(shí)，司機(jī)有控制手柄歸零使吊具停止上升的情況，如起升機(jī)構(gòu)制動(dòng)器抱閘信號(hào)或起升實(shí)時(shí)速度等于零或司機(jī)操作控制的起升手柄歸零超過(guò)設(shè)定時(shí)間3 s，則復(fù)位起吊鎖存記憶，我們判斷為司機(jī)已做好30 cm確認(rèn)操作，從而不會(huì)觸發(fā)警告繼電器動(dòng)作;當(dāng)差值大于設(shè)定的、概念上的“30 cm”高度范圍數(shù)值（DB12=1）且起吊鎖存記憶DB11=1即還處于動(dòng)作狀態(tài)時(shí)，我們判斷為司機(jī)未做好起吊確認(rèn)操作，使相應(yīng)警告繼電器動(dòng)作。

圖2為司機(jī)操作是否符合起吊確認(rèn)操作模型判斷程序框圖。

（2）智能識(shí)別司機(jī)是否做到不依賴(lài)于設(shè)備自身減速功能，主動(dòng)控制手柄給定速度進(jìn)行減速操作。

通過(guò)采集起升和小車(chē)實(shí)時(shí)速度信息，結(jié)合司機(jī)各種操作指令如吊具升/降指令、小車(chē)前進(jìn)/后退控制指令、吊具升/降和小車(chē)前進(jìn)/后退速度指令，根據(jù)吊具和小車(chē)各機(jī)構(gòu)各處減速區(qū)域數(shù)據(jù)情況，應(yīng)用吊具下降位置與速度匹配判斷、吊具上升位置與速度匹配判斷、小車(chē)前進(jìn)/后退位置與速度匹配判斷智能識(shí)別司機(jī)是否做到不依賴(lài)于設(shè)備自身減速功能，主動(dòng)控制手柄給定速度進(jìn)行減速操作。具體邏輯思路如下：首先根據(jù)不同設(shè)備手柄控制給定對(duì)應(yīng)速度情況，合理設(shè)定檢測(cè)值，把實(shí)時(shí)的起升（小車(chē)）手柄給定與設(shè)定的檢測(cè)值不斷進(jìn)行比較，同時(shí)也把起升（小車(chē)）實(shí)時(shí)的速度與減速檢測(cè)點(diǎn)相適應(yīng)的設(shè)定值不斷進(jìn)行比較，當(dāng)起升（小車(chē)）運(yùn)行在設(shè)備預(yù)設(shè)減速位置時(shí)，如果司機(jī)控制的起升（小車(chē)）手柄給定速度小于設(shè)定值或?qū)嶋H對(duì)應(yīng)機(jī)構(gòu)運(yùn)行速度低于對(duì)應(yīng)的設(shè)定值，可以認(rèn)為司機(jī)有在減速區(qū)主動(dòng)減速操作;相反地，當(dāng)起升（小車(chē)）運(yùn)行在設(shè)備預(yù)設(shè)減速位置時(shí)，如果司機(jī)控制的起升（小車(chē)）手柄給定速度大于設(shè)定值且實(shí)際對(duì)應(yīng)機(jī)構(gòu)運(yùn)行速度高于對(duì)應(yīng)的設(shè)定值，則認(rèn)為司機(jī)沒(méi)在減速區(qū)做主動(dòng)減速操作，觸發(fā)“請(qǐng)減速”警告繼電器動(dòng)作，司機(jī)室響起“請(qǐng)減速”語(yǔ)音提醒。

（3）智能識(shí)別橋吊、龍門(mén)吊司機(jī)在作業(yè)時(shí)是否按照集裝箱開(kāi)閉鎖操作規(guī)范來(lái)進(jìn)行操作。

通過(guò)采集吊具開(kāi)閉鎖信號(hào)、著箱信號(hào)、松繩信號(hào)、重量傳感器信息、起升和小車(chē)實(shí)時(shí)速度信息，結(jié)合司機(jī)各種操作指令如開(kāi)閉鎖指令、吊具升/降指令、小車(chē)前進(jìn)/后退控制指令，根據(jù)吊具開(kāi)閉鎖操作必須在有確認(rèn)著箱，而且無(wú)吊具升降、無(wú)小車(chē)運(yùn)行等工況下才能進(jìn)行，應(yīng)用吊具開(kāi)閉鎖狀態(tài)和指令結(jié)合著箱變化狀態(tài)與司機(jī)各種指令匹配判斷等程序智能識(shí)別司機(jī)是否按規(guī)范執(zhí)行集裝箱開(kāi)閉鎖操作。具體邏輯思路如下：首先不斷檢測(cè)起升機(jī)構(gòu)和小車(chē)機(jī)構(gòu)運(yùn)行是否處于零速以及吊具下負(fù)載是否小于合適的設(shè)定值。吊具開(kāi)（閉）鎖操作指令出現(xiàn)時(shí)需滿足如下條件：1）起升機(jī)構(gòu)和小車(chē)機(jī)構(gòu)運(yùn)行處于零速、吊具下負(fù)載小于合適的設(shè)定值;2）有著箱信號(hào)或吊具上架松繩信號(hào);3）無(wú)吊具升降、無(wú)小車(chē)運(yùn)行等任何工況;4）有開(kāi)鎖或閉鎖正常信號(hào)情況下，司機(jī)室主控、吊具模式以及吊具油泵合信號(hào)都正常。符合上述條件，判斷為正常開(kāi)閉鎖操作，否則判斷為非正常開(kāi)閉鎖操作，鑒于有些設(shè)備開(kāi)閉鎖指令是開(kāi)關(guān)形式（不是按鈕形式）的，還要對(duì)指令進(jìn)行優(yōu)化，比如采用從改變指令狀態(tài)開(kāi)始計(jì)時(shí)，在一段時(shí)間內(nèi)才有效（或旋鎖狀態(tài)對(duì)應(yīng)后失效）進(jìn)行優(yōu)化，當(dāng)不滿足上述條件時(shí)有吊具開(kāi)（閉）鎖操作指令變化（出現(xiàn)），則觸發(fā)“未著箱不能開(kāi)閉鎖”警告繼電器動(dòng)作，司機(jī)室響起“未著箱不能開(kāi)閉鎖”語(yǔ)音提醒。

（4）智能識(shí)別龍門(mén)吊司機(jī)走大車(chē)操作時(shí)是否按照軌道有異物需要主動(dòng)避障的操作規(guī)范來(lái)進(jìn)行作業(yè)。

采集龍門(mén)吊大車(chē)軌道方向障礙物檢測(cè)信號(hào)和側(cè)向糾偏激光防撞檢測(cè)信號(hào)等，當(dāng)保護(hù)程序引發(fā)大車(chē)非司機(jī)操作停止時(shí)，能通過(guò)程序識(shí)別是否是因大車(chē)軌道方向障礙物引起，如果是，通過(guò)語(yǔ)音告知司機(jī)“軌道有異物”，防止個(gè)別司機(jī)盲目打防撞旁路而引發(fā)不必要的事故。司機(jī)還控制大車(chē)手柄想繼續(xù)行走時(shí)，能持續(xù)播放“軌道有異物請(qǐng)注意”提醒語(yǔ)音。

2.2? ? 實(shí)施情況

2.2.1? ? 程序編輯實(shí)施

根據(jù)不同PLC型號(hào)，把程序設(shè)計(jì)方案轉(zhuǎn)換為相應(yīng)PLC程序下載進(jìn)PLC。

2.2.2? ? 自動(dòng)進(jìn)行語(yǔ)音提醒

預(yù)先進(jìn)行語(yǔ)音模塊錄入，通過(guò)PLC輸出控制語(yǔ)音輸出觸發(fā)，當(dāng)新增的智能識(shí)別程序識(shí)別出操作司機(jī)未做30 cm安全確認(rèn)操作動(dòng)作時(shí)，司機(jī)室里新增的語(yǔ)音播報(bào)揚(yáng)聲器就會(huì)發(fā)出“請(qǐng)30 cm確認(rèn)”提醒語(yǔ)音;當(dāng)智能識(shí)別出減速區(qū)司機(jī)未主動(dòng)減速時(shí)，揚(yáng)聲器就會(huì)發(fā)出“請(qǐng)減速”提醒語(yǔ)音;當(dāng)智能識(shí)別出不正常的司機(jī)開(kāi)閉鎖操作時(shí)，揚(yáng)聲器就會(huì)發(fā)出“未著箱不能開(kāi)閉鎖”提醒語(yǔ)音;當(dāng)檢測(cè)到龍門(mén)吊軌道有異物而司機(jī)繼續(xù)走大車(chē)時(shí)，揚(yáng)聲器發(fā)出“軌道有異物請(qǐng)注意”等提醒語(yǔ)音。

2.2.3? ? CMS里記錄非規(guī)范作業(yè)操作

當(dāng)新增的智能識(shí)別程序識(shí)別出操作司機(jī)存在上述不規(guī)范操作時(shí)，不僅用語(yǔ)音進(jìn)行提醒，還在CMS里自動(dòng)記錄對(duì)應(yīng)的警告信息，實(shí)時(shí)記錄不安全行為類(lèi)型，通過(guò)數(shù)據(jù)跟蹤采集，結(jié)合操作司機(jī)作業(yè)班次、人員信息，為后續(xù)評(píng)估操作司機(jī)是否安全操作提供了數(shù)據(jù)支持，方便了司機(jī)安全操作教育、考核。

3? ? 效果

（1）通過(guò)語(yǔ)音提醒強(qiáng)化起重設(shè)備操作安全意識(shí)。

（2）實(shí)時(shí)記錄不安全行為類(lèi)型，為起重設(shè)備操作司機(jī)的操作安全評(píng)估與考核提供數(shù)據(jù)支持。查閱CMS里非規(guī)范作業(yè)操作記錄發(fā)現(xiàn)，剛開(kāi)始設(shè)計(jì)程序摸底、未加裝語(yǔ)音提醒時(shí)，大部分起重設(shè)備操作司機(jī)幾乎每吊都未有效執(zhí)行起吊30 cm確認(rèn)操作;加裝語(yǔ)音提醒功能后，非規(guī)范作業(yè)操作記錄量一天比一天明顯減少，特別是在最初十天左右，數(shù)量驟減明顯，隨著時(shí)間的推移，慢慢發(fā)現(xiàn)后續(xù)只有個(gè)別起重設(shè)備操作司機(jī)存在非規(guī)范作業(yè)操作，以CMS記錄表單匯總數(shù)據(jù)為依據(jù)，對(duì)司機(jī)進(jìn)行安全操作教育、考核，效果明顯。

4? ? 結(jié)語(yǔ)

安全始于物，止于人，“安全第一、預(yù)防為主”，物的不安全是安全風(fēng)險(xiǎn)的根源，但人的規(guī)范安全行為能減少、減輕甚至避免很多安全問(wèn)題，從多角度、多方位加強(qiáng)起重設(shè)備操作司機(jī)安全操作管控，可以從“人的因素”這一源頭上降低碼頭安全作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。

收稿日期：2020-01-10

作者簡(jiǎn)介：鐘增軍（1979—），男，福建武平人，研究方向：港口設(shè)備PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、維修和變頻器故障檢修。