緒論

　　隨著工業(yè)4.0和國(guó)際貿(mào)易的發(fā)展，傳統(tǒng)集裝箱碼頭生產(chǎn)第一線的岸橋隨之快速發(fā)展，而隨著PLC控制技術(shù)廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化控制的各個(gè)領(lǐng)域，岸邊集裝箱起重機(jī)以其安全高效的連續(xù)卸貨優(yōu)勢(shì)在國(guó)內(nèi)外各碼頭現(xiàn)場(chǎng)獲得了廣泛的肯定，并不斷向著高效率、低能耗、智能化的方向發(fā)展，特別是與視頻監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)的自動(dòng)化遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)起重機(jī)的遠(yuǎn)程操控，無需再在機(jī)上配備司機(jī)，從而大幅提高總體效率降低了人力成本。

　　新型遠(yuǎn)程岸橋控制技術(shù)是指司機(jī)坐在辦公室環(huán)境下的ROS ( Ｒemote Operation Station) ，通過高清全數(shù)字網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)從岸橋現(xiàn)場(chǎng)傳輸過來的實(shí)時(shí)畫面通過與PLC控制聯(lián)動(dòng)，進(jìn)行遠(yuǎn)程起重作業(yè)。遠(yuǎn)控橋吊CCTV系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)控橋吊控制的一個(gè)重要組成部分，是司機(jī)的一雙“眼睛”。

　　系統(tǒng)組成

　　新型遠(yuǎn)程操控岸橋系統(tǒng) ( 見圖 1) 主要是在現(xiàn)有岸橋的PLC電控系統(tǒng)基礎(chǔ)上加裝監(jiān)控設(shè)備、服務(wù)器等控制和傳感裝置，通過光纖傳輸將作業(yè)數(shù)據(jù)發(fā)送到后端的電腦同時(shí)將視頻監(jiān)控畫面也傳到遠(yuǎn)程操控臺(tái)；通過監(jiān)控?cái)z像機(jī)傳輸過來的圖像，遠(yuǎn)程控制岸橋PLC動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)岸橋的自動(dòng)化或半自動(dòng)化運(yùn)行。同時(shí)一個(gè)操作臺(tái)可以通過畫面切換控制多臺(tái)岸橋，實(shí)現(xiàn)一人多機(jī)的操作模式。

　　遠(yuǎn)控橋吊CCTV系統(tǒng)是遠(yuǎn)控橋吊控制系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，CCTV系統(tǒng)滿足整個(gè)遠(yuǎn)控橋吊實(shí)現(xiàn)安全智能化控制的要求。能夠兼容西門子的通訊協(xié)議，能夠?qū)崟r(shí)的根據(jù)PLC 中起升小車位置變化，調(diào)整攝像機(jī)的焦距，自動(dòng)跟蹤吊具等運(yùn)行設(shè)備，配合橋吊人員對(duì)橋吊運(yùn)行控制。

　　系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)及應(yīng)用

　　CCTV系統(tǒng)為新型遠(yuǎn)程操控岸橋系統(tǒng)重要的組成系統(tǒng)，系統(tǒng)通過在鞍梁增加一個(gè)遠(yuǎn)程操作控制室, 系統(tǒng)把布置在整機(jī)各個(gè)角落的攝像頭捕捉到的實(shí)時(shí)畫面?zhèn)鬏數(shù)竭h(yuǎn)程控制室；司機(jī)可以根據(jù)監(jiān)控實(shí)施傳輸過來的圖像掌握現(xiàn)場(chǎng)的工作情況。并依據(jù)圖像系統(tǒng)來輔助完成著箱等一系列的工作，從而保證岸橋能高效、可靠、安全的工作。

　　遠(yuǎn)控橋吊的 CCTV系統(tǒng)主要職能為生產(chǎn)監(jiān)控和安防監(jiān)控；監(jiān)控橋吊出入口及關(guān)鍵部位，系統(tǒng)采用分控與總CCTV系統(tǒng)控相結(jié)合的模式，分控為接入間即無人值守機(jī)房，系統(tǒng)基于網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)遠(yuǎn)控橋吊CCTV系統(tǒng)的管理和控制。岸橋與遠(yuǎn)程控制室的高速數(shù)據(jù)通訊連接。CCTV系統(tǒng)利用PROFINET的通訊協(xié)議與橋吊遠(yuǎn)控的西門子PLC實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)。實(shí)時(shí)根據(jù) PLC 中起升小車位置變化，調(diào)整攝像機(jī)的焦距，自動(dòng)跟蹤吊具等運(yùn)行設(shè)備。高清數(shù)字?jǐn)z像機(jī)將司機(jī)作業(yè)時(shí)所需的監(jiān)控視角，通過光纜傳輸?shù)絉OS控制室，通過后臺(tái)監(jiān)控解碼器將這些實(shí)時(shí)畫面呈現(xiàn)在操作人員面前。這些全數(shù)字高清攝像機(jī)對(duì)橋吊、操作人員工作區(qū)進(jìn)行了全覆蓋，并且運(yùn)用可變焦攝像機(jī)智能跟蹤岸橋的工作狀態(tài)、位移、高度等位置狀態(tài)。使司機(jī)可以全方位無死角的清晰地觀察到岸橋與集裝箱的運(yùn)作情況。司機(jī)通過顯示器獲得岸橋?qū)崟r(shí)畫面信息，通過手柄操控起升小車及大車，通過觸摸屏操控其他功能

　　系統(tǒng)前端建設(shè)

　　前端攝像選型要求

　　前端攝像部分是整個(gè)系統(tǒng)的眼睛，主要功能是攝制視頻圖像，以備后端處理或儲(chǔ)存使用。通過使用不同的鏡頭、防護(hù)罩與攝像機(jī)配合，可有效提高攝制圖像的質(zhì)量和觀察范圍。它的好壞直接影響整個(gè)系統(tǒng)的畫面質(zhì)量和系統(tǒng)性能指標(biāo)。

　　攝像機(jī)是整個(gè)遠(yuǎn)控橋吊 CCTV系統(tǒng)中最重要的部分，為使整個(gè)系統(tǒng)性能穩(wěn)定，一定要選用高清晰度、高靈敏度、高可靠性的攝像機(jī)。設(shè)計(jì)系統(tǒng)全部采用彩色固定攝像機(jī)。

　　各個(gè)監(jiān)控位置攝像機(jī)選型：

　　前端攝像布點(diǎn)位置

　　單臺(tái)橋吊攝像頭數(shù)量不少于 19 個(gè)。

　　傳輸部分

　　根據(jù)整個(gè)遠(yuǎn)控橋吊現(xiàn)有規(guī)劃以及對(duì)遠(yuǎn)控橋吊 CCTV系統(tǒng)的方便管理，在遠(yuǎn)控橋吊附近設(shè)立管理所有視頻監(jiān)控設(shè)備的總控制室，所有攝像機(jī)連接到總控制室，各個(gè)攝像機(jī)的信號(hào)采集傳輸線主要采用TCP/IP協(xié)議的超五類網(wǎng)線，部分距離接入間較遠(yuǎn)的攝像機(jī)采用室外多模光纖傳輸。

　　布線遵循原則：

　　將橋吊上攝像機(jī)按照距離、位置劃分，分別設(shè)置匯聚箱，保證攝像機(jī)和控制中心（或者接入網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)）距離在70米以內(nèi)的，將攝像機(jī)以超五類網(wǎng)線接入。攝像機(jī)和控制中心（或者接入網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)）距離超過70米的，采用光纖將攝像機(jī)接入網(wǎng)絡(luò)。每個(gè)橋吊設(shè)置6個(gè)匯聚： 1#匯聚箱  接入5號(hào)位攝像機(jī)

　　2#匯聚箱  接入1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)位、4號(hào)位攝像機(jī)

　　3#匯聚箱  接入6號(hào)、7號(hào)、11號(hào)位、12號(hào)位攝像機(jī)

　　4#匯聚箱  接入8號(hào)位攝像機(jī)

　　5#匯聚箱  接入9號(hào)、10號(hào)、13號(hào)、14號(hào)、19號(hào)位、17號(hào)、18號(hào)位攝像機(jī)

　　6#匯聚箱  接入15號(hào)位、16號(hào)位攝像機(jī)及門禁控制器箱

　　每個(gè)匯聚箱內(nèi)放置1臺(tái)24口千兆交換機(jī)，通過SFP端口光纖模塊，光電轉(zhuǎn)換，將圖像信號(hào)傳輸至鞍梁上的遠(yuǎn)程操作控制室。

　　后端控制：

　　整個(gè)系統(tǒng)分為3級(jí)控制分別為ROS控制、CROS 控制、MROS 控制

　　設(shè)置ROS 控制臺(tái)：安裝有顯示器，手柄，觸摸屏，PLC 等系統(tǒng)，通過光纜和 PLC 房?jī)?nèi)的控制系統(tǒng)連通，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。通過讀卡器識(shí)別驗(yàn)證作業(yè)司機(jī)權(quán)限。

　　一個(gè)ROS操作臺(tái)配套6個(gè)顯示器。顯示器主要顯示每臺(tái)橋吊上的攝像頭的實(shí)時(shí)圖像信息以及實(shí)時(shí)狀態(tài)信息。為了滿足和符合司機(jī)在實(shí)際操作以及作業(yè)環(huán)境的需求，顯示器整合攝像頭實(shí)時(shí)圖像信息以及監(jiān)控系統(tǒng)（CMS）的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息，滿足司機(jī)實(shí)時(shí)了解橋吊的各種必要狀態(tài)信息以及實(shí)時(shí)故障信息，比如起升，小車位置信息。

　　左上顯示器：

　　模式一：通過安裝于前大梁的攝像頭來幫助司機(jī)定位集裝箱船，幫助司機(jī)在作業(yè)過程中確保船上工作人員安全。

　　模式二：手柄上有一個(gè)大車運(yùn)行允許模式選擇浮點(diǎn)，司機(jī)通過按下這個(gè)浮點(diǎn)可以手動(dòng)的控制屏幕切換到海側(cè)上橫梁左右二側(cè)安裝的攝像頭畫面，以便在大車運(yùn)行過程中，幫助司機(jī)判斷俯仰是否會(huì)擦碰集裝箱船天線等障礙物。

　　模式三：當(dāng)司機(jī)在觸摸屏上選擇，俯仰動(dòng)作使能的時(shí)候。該屏幕將顯示梯形架攝像頭畫面幫助司機(jī)觀察俯仰動(dòng)作過程中，鋼絲繩和滑輪等機(jī)械結(jié)構(gòu)的工作狀況。

　　左下顯示器：

　　模式一：通過安裝于鞍梁中心攝像頭，來查看整個(gè)車道的通行情況，以便司機(jī)掌握車道位置。

　　通過安裝于海側(cè)大車行走左右位置的攝像頭，幫助司機(jī)著箱并防止集卡吊起等危險(xiǎn)情況發(fā)生。還有一個(gè)安裝在登機(jī)口斜梯處的攝像頭，觀察艙蓋板存放區(qū)域的情況，以免發(fā)生人員或設(shè)備的危險(xiǎn)。

　　模式二：當(dāng)?shù)蹙咴陂_鎖模式下降到陸側(cè)鞍梁以下位置是，原艙蓋板觀察攝像頭，將會(huì)切換到

　　安裝于吊具鎖銷的四個(gè)攝像頭，幫助司機(jī)完成著箱作業(yè)。

　　模式三：當(dāng)?shù)蹙咴陂_鎖模式下降到后大梁鞍梁以下位置是，原集卡通道觀察攝像頭，將會(huì)切換到安裝于吊具鎖銷的四個(gè)攝像頭，幫助司機(jī)完成著箱作業(yè)。

　　模式四：當(dāng)司機(jī)切換到大車運(yùn)行模式的時(shí)候，大車四個(gè)緩沖器攝像頭，顯示大車四個(gè)軌道區(qū)域?qū)崟r(shí)圖像，幫助司機(jī)實(shí)現(xiàn)大車操作。

　　中上顯示器：通過安裝于鉸點(diǎn)的攝像頭來幫助司機(jī)定位集裝箱船，幫助司機(jī)在作業(yè)過程中確保船上工作人員安全。

　　中下顯示器：通過安裝在小車架前后二段的攝像頭，通過安裝于小車架左右二個(gè)攝像頭，觀

　　察二側(cè)導(dǎo)板區(qū)域的情況，以便幫助抓箱或進(jìn)入船艙作業(yè)。這個(gè)畫面也是司機(jī)操作的主要畫面。

　　右上顯示器：應(yīng)業(yè)主要求預(yù)留給 TOS 的顯示接口屏幕，只預(yù)留硬件顯示器，所有相關(guān)功能都需要業(yè)主自行負(fù)責(zé)調(diào)試和修改。

　　右下顯示器：幫助司機(jī)完成裝卸作業(yè)，右邊為 CMS 功能畫面，顯示整機(jī)的基本信息和狀態(tài)，

　　故障信息。通過安裝在后大梁清洗平臺(tái)的攝像頭，給予司機(jī)一個(gè)整機(jī)關(guān)于小車和起升位置全局的畫面。

　　設(shè)置CROS 控制臺(tái)：安裝有顯示器。主要作用于通過高權(quán)限人員（控制室經(jīng)理）下發(fā)橋吊和 ROS 之間對(duì)應(yīng)綁定關(guān)系和 ROS 于當(dāng)班司機(jī)的作業(yè)權(quán)限關(guān)系。同時(shí)兼顧 RCMS（遠(yuǎn)程起重機(jī)管理系統(tǒng)）功能。

　　設(shè)置MROS 控制臺(tái)：安裝有顯示器和旁路及緊停開關(guān)。主要作用于直接接入橋吊旁路和應(yīng)急停止?fàn)顟B(tài)。同時(shí)兼顧 RCMS 功能。

　　結(jié)束語(yǔ)

　　遠(yuǎn)控橋吊 CCTV系統(tǒng)協(xié)助橋吊遠(yuǎn)程操作控制系統(tǒng)在保證裝卸效率的前提下，節(jié)約了人力；它能夠讓岸橋司機(jī)在遠(yuǎn)離岸橋的情況下實(shí)時(shí)掌握岸橋整機(jī)的狀態(tài)并完成相應(yīng)的工況操作。

　　相對(duì)比于原先在起重機(jī)上，基于遠(yuǎn)程CCTV系統(tǒng)的遠(yuǎn)程程操作控制系統(tǒng)能夠克服惡劣天氣的影響，避免司機(jī)大風(fēng)振動(dòng)搖晃的工作環(huán)境，遠(yuǎn)程控制可以給操作人員一個(gè)相對(duì)比較舒適安靜的環(huán)境進(jìn)行工作。

　　隨著VR技術(shù)以及智能化攝像機(jī)偵測(cè)、追蹤測(cè)距技術(shù)的成熟， CCTV系統(tǒng)的功能將越來越多、越來越強(qiáng)。遠(yuǎn)程操作控制系統(tǒng)可以在CCTV系統(tǒng)的幫助下的降低操作人員的工作強(qiáng)度，提高效率。相比于傳統(tǒng)的司機(jī)一對(duì)一操作方式，實(shí)現(xiàn)了一對(duì)多的可能，大大減少了在人力成本上的花費(fèi)。因此其市場(chǎng)前景也必然一片光明。

　?。ū疚淖髡攥F(xiàn)任職于上海金馳信息科技發(fā)展有限公司）