載波技術在海工繞樁吊機上的應用

羌建兵

南通潤邦重機有限公司

1 引言

海工繞樁吊機是位于海上移動平臺的特殊重載型海上作業吊機，海上作業時，移動平臺通過4根樁腿頂升離開水面，其中1根樁腿從吊機回轉中心橫穿而過。吊機通過中心滑環從船上引電，考慮到樁腿的直徑，中心滑環是直徑很大的圓柱供電體，一般4 000 t平臺中心滑環直徑達到7 500 mm，且中心滑環跟隨回轉平臺360°全回轉,CCTV信號如何通過銅環傳輸成了關鍵問題。

2 結構簡介

中心滑環由主結構筒體、銅環、碳刷及接線箱組成。主結構筒體是銅環的安裝主體，銅環安裝在筒體外壁，組裝完成后稱“中心滑環”，整個滑環懸掛在吊機回轉下方，跟隨回轉平臺360°回轉(見圖1)。

在滑環周圍配有接線箱，接線箱固定安裝在基座里，整個基座和接線箱是靜止不動的。接線箱外側配有導電碳刷，船上供電電纜進接線箱，從接線箱內部與碳刷相導通，再用電纜與銅環相連接送至吊機配電柜，通過碳刷與銅環的接觸供電并進行控制信號傳輸(見圖2)。

1.中心滑環 2.基座圖1 中心滑環布置剖視圖

1.銅環 2.碳刷 3.接線箱圖2 銅環碳刷示意圖

3 CCTV滑環傳統傳輸方式

傳統的CCTV滑環傳輸系統由攝像機、綜合電纜、交換機、網線、中心滑環(8根)、接線箱等組成(見圖3)。CCTV圖像信號為數字信號，通過銅環傳輸到船體總控室，受銅環直徑大、動力電纜磁場干擾、碳刷與滑環的電氣間隙的影響，難以保證攝像畫面的分辨率及傳輸速度，船體總控室收到的畫面時常會出現顫抖、停滯、雪花點等不良現象。

圖3 CCTV滑環傳輸示意圖

4 載波傳輸方案

圖4為載波傳輸示意圖。此系統由攝像機、綜合電纜、交換機、網線、載波控制器、中心滑環(3根)、濾波器等組成，在滑環前后端加了載波控制器。載波控制器有效解決了電磁干擾問題，攝像畫面的數字信號經過載波控制器轉換成了模擬電信號，模擬電信號通過銅環傳輸后再經過載波控制器轉換成畫面數字信號，然后通過網線(或光纖)傳輸給船體總控室，載波控制器的電源經過三相變頻隔離器濾波。

圖4 載波傳輸示意圖

載波控制器的功能傳輸距離遠、傳輸頻段覆蓋廣、靜電放電抗擾度強、電快速瞬變脈沖群抗擾度強、浪涌(沖擊)抗擾度強[1]。

三相變頻隔離器可以抑制公共接地、變頻器、電磁閥及不明脈沖對設備的干擾，濾出干擾和無用信號，使輸出信號為標準正弦波，且對下級設備具有限壓、分流的功能，是變送器、儀表、變頻器、電磁閥PLC/DCS輸入輸出及通訊接口的防護設備。

三相變頻隔離器給載波控制器提供穩定的載波電源，載波控制器可以數模信號切換，給信號抗干擾提供了有力屏障，且傳輸帶寬可達1 200 Mb/s，能有效地克服傳統滑環傳輸過程中的弊端，保證了遠距離圖像傳輸質量[2]。

5 兩種方案對比

設備差異對比見表1。

表1 設備差異對比表

兩個方案的成本差異對比見表2。

表2 成本差異對比表

通過以上對比表數據可知：載波技術不僅能抗干擾，保持1 200 Mbps帶寬長距離地傳輸圖像信號，而且還能節約成本。

6 技術應用

我司承建的馬尾船廠600 t海工繞樁吊機，共11臺攝像機，最遠的攝像機到總控室距離250 m,中心滑環約處在中間位置，載波控制箱安裝在中心滑環的接線箱內。本系統是一套高清視頻信號的吊機電視監視系統，系統由前端的攝像機和攝像機后端的控制主機、監視器和控制鍵盤組成。攝像機分別安裝在吊臂、A字架、絞車平臺、機房和滑環室。前端攝像機通過綜合線纜將視頻信號送入到視頻控制主機，控制主機將視頻信號輸出到顯示器，控制主機與控制鍵盤對接。用戶可以觀看并同時控制前端攝像機，系統組成見圖5。

圖5 馬尾600 t繞樁吊機CCTV系統圖

圖像信號傳輸首次采用載波技術，通過中心滑環傳輸至船體總控室，有效地克服了傳統傳輸的弊端，船體總控室能收到穩定、高清的圖像。

7 結語

實際應用證明，載波傳輸技術在中心滑環上的運用是成功的、可靠的、經濟的、環保的，解決了海工繞樁吊機CCTV信號傳輸的難題，可為后續項目提供參考。