岸桥起升保护系统智能化改造研究

（宁波梅山岛国际集装箱码头有限公司，浙江 宁波 315000）

0 引言

随着近年来国内进出口贸易量的快速提升，宁波梅山岛国际集装箱码头有限公司集装箱装卸作业量也大幅上升，随之在作业过程中表现出较多的安全隐患，例如起吊时钢丝绳断裂、集卡载箱未开锁等问题，这些问题对码头工作人员和集装箱货物的安全都造成了较大的影响[1]。基于此，该文对岸桥起升保护系统进行了深入的研究，在其中引入智能化技术，通过改造提升其运行的安全性。因此，该文主要选择宁波梅山岛国际集装箱码头有限公司作为研究对象，对该公司岸桥起升保护系统智能化改造思路、改造程序以及改造效果进行探讨，以展示智能化改造的实际价值。

1 岸桥起升保护系统

对以往集装箱装卸作业发生安全事故的实际情况进行调查，其中超过80%的安全事故都发生在起升过程中，因此为了有效地提升集装箱起升作业的安全性，对岸桥起升过程添设保护系统具有必要性，也就是常说的“两头停”，在起吊离地的瞬间和集装箱将要落地的瞬间停止起落操作，对场地周边情况做仔细观察，确认无安全隐患之后再行操作，以避免安全事故发生[2]。但是该操作方式对岸桥操作人员有较高的要求，需要其控制起吊速度和下落速度，以达到有效的“两头停”，实现对周边环境安全性的监察。而在此过程中无疑增大岸桥操作人员的工作难度，使得其在长时间连续作业的过程中较容易出现疏忽的情况，进而引发安全事故，因此当前在岸桥起升保护系统中引入自动化技术、智能化技术，实现“两头停”自动化操作，提升其操作的安全性。

2 岸桥起升保护系统智能化改造思路

结合岸桥起升保护系统运行工作的实际情况来看，其主要实现的是对“两头停”的安全控制，因此，在智能化改造过程中，主要可以从高度、速度和时间3 项要素来进行控制，从而使其达到想要的效果。

2.1 高度控制

高度控制主要指的是“两头停”的高度控制，在吊起或落下的过程中，稳定两头停的高度，便于做安全性检查。在对岸桥起升保护系统做智能化改造的过程中，需要确保高度控制一键化操作，并且保证高度控制数值的可调控性，岸桥安全管理人员可以根据作业现场的实际情况对两头停的高度进行调节，岸桥操作人员只需在操作的过程中按下对应的按钮，当达到对应的高度后岸桥起升系统会自动停止。因此，不仅能够降低岸桥操作人员的工作难度，而且更有助于保证操作的安全性[3]。

2.2 速度控制

岸桥起升保护系统在执行“两头停”时，为确保在对应的位置顺利停止，还需对运行的速度做出控制，使其维持在可控的范围之内，避免集装箱在惯性作用下发生安全事故。在以往人为操作控制的过程中，对速度的控制和掌握较为困难，不仅容易对岸桥起升系统造成损伤，而且难以在需要的高度完成“两头停”操作[4]。基于此，在当前智能化改造中，还应当在速度控制上做出改进，执行“两头停”操作时的速度不由操作人员控制，在智能系统中输入恒定的速度参数，岸桥操作人员只需操作对应的手柄，给出相应的执行信号即可，吊具按照设定速度稳定运行。

2.3 时间控制

在岸桥起升保护系统智能化改造的过程中时间也是重要的控制参数，吊具在以稳定速度上升的过程，运行时间越长意味着集装箱提升的高度越高。在实际作业过程中，关键还需根据作业现场情况，在确保作业安全的前提下，尽量缩短起吊运行时间，以达到提升作业效率的目的。而为了能够对时间和运行高度做出有效的控制，对其做出智能化改造，通过参数设置、一键化操作的方式来控制，所取得的效果将更加突出。

3 岸桥起升保护系统智能化程序设计

在对岸桥起升保护系统进行智能化程序设计的过程中，主要将整个智能化控制系统分为5 个模块：总控制模块、运算模块、开关模块、流程控制模块以及驱动控制器。下面对各个模块的运行做具体分析。

3.1 总控制模块

在总控制模块中应拥有锁存功能，并通过顶销信号来触发锁存功能。例如，当产生顶销信号之后，会使触发端Load 数值发生变化，如果数值由0 变为1，则表示锁存模块开始运行工作，对相关数据信息做出记录；如果数值由1 变为0，则表示锁存模块停止工作。在锁存模块运行工作的情况下，会将记录到的起升实时位置传输到运算模块中，以便计算后完成起吊自动控制。

3.2 运算模块

在运算模块中需要实时采集总控制模块中传递的起升实时位置信息，然后根据与系统锁存模块中设置的高度参数数值信息完成减法计算，对所获得的数值进行比较，以判断系统运行的状态，如果输出值大于等于上升停止距离时，则表示进入“两头停”的“上升停止状态”。但在数据信息设置输入的过程中，应注意区分运算模块的两路输入顺序，避免出现负值错误的问题。

3.3 开关模块

开关模块主要实现对岸桥起吊装置的启停操作，具体信号主要来源于运算模块计算后得出的数值，当运算模块输出到开关模块的信息与录入参数信息相匹配时，则开关模块做出相应的操作指示。

3.4 流程控制模块

流程控制模块在应用的过程中主要起到延时控制的作用。岸桥在起吊作业的过程中，受到多方面因素的影响，必然会出现改变运行时间、改变工作情况的现象，此时为了便于控制实现，可通过在输入端输入对应的参数信息，然后调控其中的时间参数，从而完成对驱动器的控制。

3.5 驱动器

驱动器是岸桥作业系统的控制中枢，所有动作完成都需要通过驱动器输出。因此，在实际设计中应科学地选择驱动器的类型，确保其能够在各控制指令下顺利完成相应的控制动作。

3.6 参数设定

参数设定是实现岸桥起升保护智能化的重要步骤。在参数设定中主要可以分为2 个部分：系统设置参数和自定义参数。其中，系统设置参数主要由系统设定完成，该参数在系统中已经定义完成，通常情况下无需对其做出更改，可直接进行取用，例如顶销信号、起升实时位置属于系统设置参数；自定义参数主要指的是自行根据作业需要设定的参数信息，例如停止时间、上升停止距离和停止驱动器输出等参数，可由操作人员做出调整。此外，在该智能系统设计中，还为其设计和开发了扩展功能，主要为后期运行智能化监测连接做准备，使岸桥操作运行能够与系统运行安全性监测结合，从而真正地实现岸桥起吊作业全智能化，提升集装箱作业的安全性能。

4 智能化改造效果

结合该公司对岸桥起升保护系统智能化改造后的运行效果来看，其整体表现出较为良好的运行效果，见表1。

表1 岸桥起升保护系统智能化改造前后各项指标比较

首先，在岸桥运行效率指标对比过程中，改造后每小时完成集装箱起吊作业多出2.4TEU，通过智能化改造，在很大程度上提升了岸桥的运行效率。

其次，岸桥运行故障率主要以6 个月的时间做出统计，记录在此时间段内改造前和改造后岸桥运行维修次数，从数据来看改造前岸桥运行故障率是改造后的2 倍，这也意味着岸桥起升保护系统在改造后具有更高的运行安全性。

再次，在平均能耗上，由于在自动化操作控制的过程中，系统大多数时间以稳定速度运行，启停控制效果明显，因此能源损耗也相对较低，改造后系统的平均能耗明显低于改造前。

在岸桥操作人员的满意度方面，在完成改造后大幅降低操作难度，使其在工作中显得更加轻松，由此获得更高的满意度，得到岸桥操作人员的广泛认可。

从表1 中的岸桥运行效率、岸桥运行故障率、平均能耗和操作人员满意度4 项指标的数据对比来看，岸桥起升保护系统进行智能化改造后都明显优于改造前，由此可以看出此次针对岸桥起升保护系统做出的智能化改造具有较为明显的效果。

5 结语

综上所述，随着国内进出口贸易量不断增长，各港口企业集装箱吞吐量也日渐上升，岸桥起吊作业更是处于高强度的运转下。因此，在作业过程中产生的安全事故也不断增多，给港口企业造成了较大的经济损失。当前对岸桥起升保护系统进行智能化改造表现出较高的必要性，而通过该公司对岸桥起升保护系统的智能化改造后，系统不仅运行效率、操作人员满意度更高，而且在故障率和能耗上出现较大幅度的降低，整体改造效果明显，在实际中具有较高的推广价值。