論可視化作業在流動機械上的應用

王欣剛　王文杰　王旭宙　王濤　李鳴久

摘要：隨著科學技術的高速發展，自動化技術、可視化技術等廣泛用于機械作業，對于提高工作效率、節約成本和人員安全方面有著十分重要的意義。面對復雜惡劣環境下的裝載機械作業，安全問題始終存在一定隱患，始終制約著裝載效率的提升;通過在裝載機臂架上安裝可視化攝像頭，對作業工況進行實時監控，實現人機分離，既提高了效率，又節約了成本，還為工作人員的生命安全帶來保障。

關鍵詞：可視化;攝像頭;平板電腦;臂架裝置

近年來，科技的發展給工程機械作業帶來極大便利。對于流動機械作業，存在很大的不確定性因素，通常要面對極為復雜、多變的工作環境，具有一定的危險系數。工作人員的生命安全是確保生產安全的重要因素。可視化技術的發展和普及，被廣泛用于工業生產中。火車裝車和市提裝車是一項嚴苛危險的工作，為確保工作質量和工作安全，以往的裝車作業需要多人進行相互配合，既浪費時間、人力、財力和物力，工作人員的安全也得不到保障。如今可視化技術的出現，只需一塊屏幕，便能精準、方便、快捷、安全地進行裝車作業，這就是科技帶來的力量，國家的強盛，科技的革新，工業水平有了質的發展。

一、可視化技術簡介

（一）可視化技術的基本概念

自科學計算可視化從1978年提出以來，得到了廣泛的發展和眾多領域的應用，如機械作業、新媒體傳播等。可視化是指利用計算機圖形學和圖像處理技術，將數據轉換成圖形或圖像在屏幕上顯示出來，在進行交互處理的理論、方法和技術。涉及計算機圖形學、圖像處理、計算機視覺等多個領域，已經發展成為研究數據表示、數據處理、決策分析等綜合技術。隨著計算機科學技術的發展，物體的三維表現技術得到實現，根據三維形體的展現，更容易地觀察復雜的三維信息，進行有效信息的提取。

（二）可視化技術的應用

自可視化概念的提出便得到國內外科學家們的一致響應，受到高度重視。科學家們致力于研究可視化的理論和方法，深耕可視化的工具和環境;將可視化的研究成果運用到實際工業生產中，廣泛運用于機械機器、醫療衛生、工業制造、港口泊船、武器研發等領域。隨著數據傳輸、攝像裝置、圖像處理等設備及技術的提高，可視化技術已在工業生產、安全衛生和日常生活中扮演者越來越重要的角色。

二、 可視化作業與傳統作業模式的對比

（一） 傳統火車裝車工作模式

可視化技術是一門新發展起來的技術，給工作帶來極大的便利性;以往傳統的工作模式是怎樣的呢？如董家口礦石碼頭公司裝載機火車裝作業，從剛開始的1條作業線（礦1線）到現在的3條作業線（礦1線、煤四線、油品1線）同時作業，作業線數量增加的同時，機械、作業人員、作業模式必須進行升級提升。按照傳統作業模式，最開始的1條作業線正常作業需要4-5臺裝載機，同時要配備4-5名指揮手，且指揮手需自始至終陪同裝載機進行工作，裝載機裝車作業開始前需指揮手進行確認車廂內是否有人、能否進行作業;且每一節車廂都要指揮手去確認，并且裝載機裝車作業每一斗都要根據指揮手的手勢進行確認是否平衡，如圖1所示。

隨著作業線拓展，這種作業模式明顯存在不足：

1、人機配合存在較大傷人風險，指揮手指揮裝載機作業需要站在兩節車廂中間，裝車過程中車廂晃動，人員站立不穩，指揮過程中鏟斗容易碰傷指揮人員手臂。

2、效率低下，裝載機每裝一節車廂都需要指揮手進行確認，裝載機更換作業地點后需待指揮手就位方可進行作業。在這種作業模式下整列車裝車時間需3-4個小時。

（二）可視化火車裝車作業模式

隨著公司裝載機火車裝車作業業務量的大幅增加，3條作業線同時作業需配備6--8臺裝載機，隨之增加的還有裝卸一隊的指揮手人員。裝卸一隊的人員緊張問題凸顯，并且隨著參與作業人員、機械的增加，導致安全管控難度進一步加大。經過我與參與火車裝車作業人員的研究、討論后，向隊委提出給裝載機加裝攝像頭，以實時自主掌握裝車平衡，車廂內有無人員等問題進行判斷，將安全作業這根弦牢牢把握在裝載機司機手里。該建議一經提出，隊委立馬同意，并且出臺相關政策支持。

一開始將攝像頭安裝在駕駛室上方，安裝后我自己駕駛著試驗車裝車試驗，但是存在一些不足，裝車過程中晃動幅度比較大、攝像頭回傳回來的畫面不穩。經過我和隊內相關主管反復研究并經過多次現場調試最終確定在裝載機搖臂中間安裝攝像頭，如圖2所示，這不僅解決了畫面的穩定性問題，而且距離近畫面更加清晰。調試成功后隊領導大力推廣，截止目前，共有10臺裝載機安裝了攝像頭，進行火車、市提作業。司機反饋效果良好。現在火車裝車作業完全擺脫了指揮手，實現了自主裝車，從最開始的3-4個小時才能完成一列車的裝車作業，裝6臺裝載機能在100分鐘就完成整列車的裝車作業。

可視化技術的發展，促進了人們的工作方式，只需在裝載機壁掛上安裝一個攝像頭，利用可視化技術將攝像頭拍到的畫面傳播到裝載機控制室內的平板電腦上，工作人員可以清晰、及時的觀察火車車廂內的畫面情況，更加清晰直觀，完美避免了與裝載指揮人員的溝通問題。節省了工作人員，提升了工作效率，工作人員安全也得到了有效保障，實現了真正地人機分離。

在裝載機駕駛室安裝平板電腦，如圖3所示;平板電腦與攝像頭之間進行數據鏈接，通過可視化技術，攝像頭能清楚的看到車廂內的情況，將實時數據傳遞到平板屏幕上，如圖4所示。

類似地，在市提裝車工作中，相應地使用可視化技術，在裝載機搖臂上安裝攝像頭，可以安裝多個，進行360°無死角監控車內情況和裝車動態過程，避免車輛的碰撞和人員受傷。這樣的話，工作人員操作室內可安裝多個平板電腦或者使用分屏功能，對車廂內情況進行多角度地第一時間反饋。同樣的有效提高工作效率，節省工作時間;由于車廂內不需要工作人員，實現了人機分離，極大地提高了工作人員的安全。

三、 結論

科技的革新可謂給可視化技術注入新生命，不僅豐富了我們的生活，還為人們的工作帶來效益。流動機械設備在工作中，在合適位置安裝一定量的攝像裝置，通過可視化處理技術，將攝像頭所采集的信息在駕駛室內的平板電腦屏幕上進行展示，操作人員根據實時監控信息進行操作，及時規避危害，一定程度上提高了工作效率，節省了工作人員，降低生產成本，提高生產效益。使用可視化技術即實現人機分離，確保工作人員的人身安全。

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