陳化貴 黃 爭(zhēng)

廣州南沙聯(lián)合集裝箱碼頭有限公司

1 引言

智能化、自動(dòng)化技術(shù)在港口的應(yīng)用是建設(shè)現(xiàn)代化港口的重要內(nèi)容。自動(dòng)化模式下的岸邊集裝箱起重機(jī)(以下簡稱岸橋)裝卸作業(yè)有時(shí)會(huì)由于抓箱信息不準(zhǔn)確、裝船堆場(chǎng)位置錯(cuò)誤等問題導(dǎo)致安全事故[1]。因此,在傳統(tǒng)裝卸模式直接閉鎖抓箱、解鎖放箱的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)一種開閉鎖驗(yàn)證方法,通過此方法可以驗(yàn)證作業(yè)信息與實(shí)際不符的情況,阻止吊具進(jìn)行開閉鎖動(dòng)作,從根源上杜絕卸船箱信息不準(zhǔn)確、IGV不適載,裝船IGV載箱錯(cuò)誤而導(dǎo)致的貨運(yùn)事故。

2 單小車岸橋系統(tǒng)架構(gòu)

2.1 主要技術(shù)參數(shù)

該自動(dòng)化單小車岸橋的主要技術(shù)參數(shù)見表1。設(shè)備配備自動(dòng)防搖、船型掃描、防撞保護(hù)、智能著箱、OCR(Optical Character Recognition,光學(xué)字符識(shí)別)識(shí)別等功能[2],可以實(shí)現(xiàn)軌距內(nèi)對(duì)IGV全自動(dòng)單/雙箱抓放箱作業(yè),在船側(cè)安全高度以下為遠(yuǎn)程操作。

表1 岸橋主要技術(shù)參數(shù)

2.2 系統(tǒng)構(gòu)架

自動(dòng)化碼頭單小車岸橋的系統(tǒng)構(gòu)架由TOS(Teminal Operation System,碼頭生產(chǎn)管理系統(tǒng))和ECS(Equipment Control System,設(shè)備控制系統(tǒng))組成;其中ECS由QCMS(Query-side Crane Management System,岸橋管理系統(tǒng))、ACCS(Automatic Crane Control System,自動(dòng)化岸橋控制系統(tǒng))以及PLC組成,此外碼頭的每臺(tái)岸橋都有獨(dú)立的ECS[3]。

在信息流的傳輸方面,TOS和QCMS是以數(shù)據(jù)庫的事件交互形式進(jìn)行信息的傳遞,并在已設(shè)定的系統(tǒng)交互邏輯下,岸橋的每一個(gè)動(dòng)作都是TOS與QCMS之間系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互的體現(xiàn)[4]。QCMS是連接TOS和ACCS的橋梁,通過和碼頭水平運(yùn)輸系統(tǒng)以及智能理貨OCR的交互(相關(guān)信息也可以都從TOS中獲取),完成從TOS裝卸船任務(wù)到ACCS指令的轉(zhuǎn)換,并根據(jù)岸橋設(shè)備實(shí)時(shí)狀態(tài)以及水平運(yùn)輸小車到達(dá)情況,控制指令的連續(xù)執(zhí)行,實(shí)現(xiàn)岸橋的自動(dòng)化作業(yè)。

QCMS分為任務(wù)層、執(zhí)行層和設(shè)備層(見圖1)。任務(wù)層(任務(wù)調(diào)度)負(fù)責(zé)管理TOS任務(wù)序列,根據(jù)既定的業(yè)務(wù)規(guī)則,從任務(wù)列表中選擇任務(wù)執(zhí)行。執(zhí)行層(任務(wù)執(zhí)行)具體執(zhí)行任務(wù)層給出的TOS任務(wù),主要包括任務(wù)分解和指令控制兩大功能。任務(wù)分解將TOS任務(wù)分解為具體的指令序列,指令控制則根據(jù)設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)以及安全控制結(jié)果,確定指令的開始執(zhí)行時(shí)機(jī)。設(shè)備層(設(shè)備管理)負(fù)責(zé)同ACCS交互,主要包括指令交互、設(shè)備實(shí)時(shí)狀態(tài)獲取等功能。

圖1 QCMS與其他系統(tǒng)關(guān)聯(lián)情況

3 開閉鎖驗(yàn)證方法

3.1 卸船IGV開鎖驗(yàn)證

以進(jìn)口箱作業(yè)管理為例,自動(dòng)化碼頭單小車岸橋進(jìn)口箱開鎖驗(yàn)證流程見圖2。

圖2 進(jìn)口箱開鎖驗(yàn)證流程

(1)TOS發(fā)送指令后,調(diào)度系統(tǒng)根據(jù)TOS中發(fā)送出的卸船信息將任務(wù)發(fā)送給QCMS,此時(shí)岸橋吊具自動(dòng)運(yùn)行至作業(yè)槽位安全高度以上位置停止動(dòng)作。

(2)吊具在船側(cè)閉鎖抓箱,抓箱成功后吊具從船側(cè)自動(dòng)運(yùn)行至IGV側(cè),在自動(dòng)運(yùn)行的過程中OCR開始進(jìn)行識(shí)別,識(shí)別完成后將識(shí)別結(jié)果發(fā)送給TOS。

(3)在TOS收到OCR發(fā)送來的信息后開始進(jìn)行信息驗(yàn)證,信息驗(yàn)證通過則吊具能在IGV上正常進(jìn)行解鎖放箱,反之則需要操作人員人工介入進(jìn)行操作。

3.2 裝船IGV閉鎖驗(yàn)證

以出口箱作業(yè)管理為例,自動(dòng)化碼頭單小車岸橋出口箱閉鎖驗(yàn)證流程見圖3。

圖3 出口箱閉鎖驗(yàn)證流程

(1)TOS發(fā)送指令,IGV重載抵達(dá)作業(yè)位置后,OCR開始進(jìn)行箱信息識(shí)別,識(shí)別完成后將識(shí)別結(jié)果發(fā)送給TOS。

(2)在TOS收到OCR發(fā)送來的識(shí)別結(jié)果后開始進(jìn)行信息驗(yàn)證。

(3)TOS驗(yàn)證信息通過后,更新TOS上的理貨狀態(tài)為已理貨確認(rèn),此時(shí)QCMS能夠收到當(dāng)前裝船任務(wù),并將吊具自動(dòng)運(yùn)行至IGV所在區(qū)域上方進(jìn)行閉鎖抓箱。成功完成閉鎖抓箱動(dòng)作后,QCMS向調(diào)度系統(tǒng)反饋?zhàn)ハ渫瓿?并將吊具自動(dòng)運(yùn)行至船側(cè)安全高度之上進(jìn)行放箱動(dòng)作。TOS驗(yàn)證信息未通過則提示需操作人員人工介入進(jìn)行操作。

3.3 開閉鎖驗(yàn)證運(yùn)行機(jī)制

為應(yīng)對(duì)實(shí)際業(yè)務(wù)情況的變化,可在系統(tǒng)上根據(jù)岸橋號(hào)及船名航次進(jìn)行開啟及關(guān)閉操作,岸橋號(hào)優(yōu)先級(jí)高于船名航次,例如當(dāng)OCR識(shí)別率無法滿足要求時(shí),可以在某些特定情況下放寬限制以提升效率;當(dāng)OCR系統(tǒng)故障或OCR攝像頭故障時(shí),為避免對(duì)操作產(chǎn)生影響,在綜合評(píng)估安全風(fēng)險(xiǎn)的基礎(chǔ)上,可以選擇關(guān)閉所有的驗(yàn)證項(xiàng),關(guān)閉后OCR識(shí)別結(jié)果不對(duì)IGV上解鎖放箱產(chǎn)生限制,即不用等待OCR結(jié)果也可以完成操作。

3.3.1 進(jìn)口箱卸船岸橋開鎖驗(yàn)證運(yùn)行機(jī)制

自動(dòng)化作業(yè)模式下,進(jìn)口箱卸船作業(yè),岸橋放箱至IGV,解鎖前需讀取OCR識(shí)別結(jié)果,根據(jù)系統(tǒng)設(shè)置驗(yàn)證項(xiàng)進(jìn)行判定。若驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)異常情況,則不允許在IGV上解鎖,此時(shí)需要人工介入。卸船驗(yàn)證信息主要包含“箱號(hào)”“ISO號(hào)”“危險(xiǎn)品標(biāo)示”“超限信息”等,針對(duì)不同的驗(yàn)證異常有不同的處理方案。

(1)“箱號(hào)識(shí)別異?！薄癐SO識(shí)別異?！敝窸CR無法正常識(shí)別箱號(hào)、ISO碼的情況。司機(jī)可人工操控將箱起升或返回至船側(cè)解鎖,不能在IGV上解鎖(下文情況也相同)。理貨界面給出信息確認(rèn)界面,人工識(shí)別后錄入數(shù)據(jù),系統(tǒng)根據(jù)理貨錄入信息重新驗(yàn)證。

(2)“箱號(hào)無信息”指OCR識(shí)別出的箱號(hào)在系統(tǒng)中艙單中無資料,即非卸船箱也非過境箱,設(shè)置該項(xiàng)主要是為了避免因OCR識(shí)別箱號(hào)錯(cuò)誤導(dǎo)致錯(cuò)過危險(xiǎn)品箱驗(yàn)證。如核實(shí)箱號(hào)后確認(rèn)箱號(hào)識(shí)別無誤,則必須在界面選擇“溢卸”才可提交結(jié)果。理貨提交結(jié)果后如無其他異常,則允許設(shè)備解鎖操作。

(3)“箱號(hào)為危險(xiǎn)品”指箱號(hào)與系統(tǒng)卸船信息匹配發(fā)現(xiàn)為危險(xiǎn)品的情況。該情況下不允許IGV側(cè)解鎖,司機(jī)聯(lián)系中控確定處理方案。處理方案一般為寄橋、箱回吊船上、調(diào)派人工集卡作業(yè)、授權(quán)允許IGV作業(yè)等。

(4)“TK箱識(shí)別”是指OCR信息是否影響系統(tǒng)對(duì)于TK箱及TK箱底梁屬性的判定。若司機(jī)界面提示“無底梁TK箱,不允許普通IGV作業(yè)”,此時(shí)司機(jī)可結(jié)合實(shí)際情況在操作界面更正TK箱底梁信息,如確實(shí)為無底梁TK的,則由司機(jī)聯(lián)系中控確定處理方案。處理方案一般為寄橋、箱回吊船上、調(diào)派TIGV作業(yè),如選擇為調(diào)配TIGV作業(yè),則由司機(jī)將箱起升至安全高度以上,選擇重新獲取IGV,此時(shí)如TIGV到位后則會(huì)根據(jù)系統(tǒng)規(guī)則自動(dòng)鎖定。

(5)“非危險(xiǎn)品有危標(biāo)”指結(jié)合系統(tǒng)資料確認(rèn)為普通箱,OCR捕捉到危標(biāo)信息的情況。此時(shí)理貨界面給出信息確認(rèn)界面,如理貨核實(shí)無危標(biāo)則可提交無危標(biāo)結(jié)果,后續(xù)司機(jī)可正常解鎖操作;如理貨核實(shí)確實(shí)有危標(biāo),則必須在界面點(diǎn)擊選擇“危標(biāo)異?！辈趴商峤唤Y(jié)果,提交結(jié)果后司機(jī)界面提示為“非危險(xiǎn)品有危標(biāo),不允許普通IGV作業(yè)(人工核對(duì)完成)”,后續(xù)由司機(jī)聯(lián)系中控確定處理方案。

(6)“非標(biāo)準(zhǔn)尺寸”指岸橋吊具上掃描設(shè)備識(shí)別集裝箱各面有異常突出,不適于IGV作業(yè)的情況。此時(shí)司機(jī)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行判斷是否能正常上IGV,如確定不能正常上IGV,則由司機(jī)和中控聯(lián)系確認(rèn)處理方案。

(7)“待識(shí)別處理信息”指OCR尚未給出處理結(jié)果?！白R(shí)別信息超時(shí)”指OCR反饋上述信息時(shí)間超過設(shè)定時(shí)間,停止等待OCR反饋結(jié)果,驗(yàn)證為異常。司機(jī)界面提示“無理貨信息,待處理”,待OCR系統(tǒng)或理貨人工識(shí)別后錄入數(shù)據(jù),系統(tǒng)根據(jù)理貨錄入信息重新驗(yàn)證。

3.3.2 出口箱裝船岸橋開鎖驗(yàn)證運(yùn)行機(jī)制

自動(dòng)化作業(yè)模式下,出口箱裝船作業(yè)只有在確認(rèn)理貨信息后才允許岸橋進(jìn)行閉鎖抓箱作業(yè)。該運(yùn)行機(jī)制主要是為了避免異常情況IGV或集卡實(shí)際帶箱信息與指令信息不符的情況,所驗(yàn)證的信息項(xiàng)也僅為箱號(hào)、ISO碼(尺寸箱型)兩項(xiàng)。對(duì)于OCR識(shí)別結(jié)果正常的,無需理貨再人工確認(rèn),對(duì)于無OCR結(jié)果或OCR識(shí)別驗(yàn)證異常的,則需理貨人工檢查、修正信息。

(1)“箱號(hào)識(shí)別異?！薄癐SO識(shí)別異?！敝窸CR系統(tǒng)無法正常識(shí)別箱號(hào)、ISO碼的情況。

(2)“箱號(hào)不符”指OCR識(shí)別出的箱號(hào)與系統(tǒng)指令箱號(hào)不符。

(3)“ISO不符”不符指根據(jù)ISO碼與系統(tǒng)指令I(lǐng)SO碼不符。

(4)“待識(shí)別處理信息”和“識(shí)別信息超時(shí)”同上。

對(duì)于驗(yàn)證異常情況,在理貨界面“裝船信息條目”突出顯示,或采取報(bào)警提示,由理貨人工修正信息,并同步在中控界面顯示異常;理貨修正信息后仍然異常的,則在異常條目后增加“人工核對(duì)完成”,以區(qū)分是否已經(jīng)人工核對(duì)。

對(duì)于理貨人工修正信息仍然異常的,說明該箱信息數(shù)據(jù)異常,禁止司機(jī)閉鎖抓箱,進(jìn)入退裝流程。

4 結(jié)語

針對(duì)自動(dòng)化碼頭單小車岸橋裝卸船工藝進(jìn)行研究,提出一種開閉鎖驗(yàn)證方法。該方法可為傳統(tǒng)集裝箱碼頭自動(dòng)化升級(jí)改造提供可行的技術(shù)支持。