CN105314539A - 堆场起重机远程操控系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种堆场起重机远程操控系统及方法，包括以下部件的操作步骤：控制台、多个操作台、多台起重机，总线。步骤一，将每一个操作台均连接至总线，并且将总线连接每一台起重机；步骤二，操作台生成操作台模式状态，起重机生成起重机模式状态，操作台将操作台模式状态发送至控制台，起重机将起重机模式状态发送至控制台；步骤三，控制台接收到操作任务时，读取起重机模式状态和操作台模式状态，首先选择特定的操作台，并将操作任务分配至特定的操作台；步骤四，操作台进一步选择特定的起重机，并将操作任务分配至特定的起重机。本发明由轨道吊传统模式，转变为远程操作自动化轨道吊模式，能够在中控室结合现场图像远程的操控轨道吊。

Description

堆场起重机远程操控系统及方法

技术领域

本发明涉及一种远程控制系统及方法，更具体地说，涉及一种堆场起重机远程操控系统及方法。

背景技术

世界集装箱码头主流装卸系统为传统模式，即前沿用岸桥、后方堆场用场桥、前沿与堆场之间的转运采用集装箱卡车或跨运车。

另一方面，在现有技术中的集装箱码头，通常情况下，每一个控制台可以对应多个操作台，但每一个操作台只对应一个或若干个起重机，不同操作台对应的起重机不能互相调配。控制台、操作台和起重机呈树状结构，控制台处于根地位，起重机处于末端地位。换句话说，当某几个操作台满负荷运作时，其他空闲的操作台不能帮助其协同工作，这样就降低了工作效率。现有技术为了解决这样的问题，通常将一个操作台对应多个起重机，这样又形成了资源的冗余配置。

传统码头，每台轨道吊上必须配备一名全职司机，轨道吊司机等都是在现场艰苦的环境下进行作业，不仅需要爬上数十米高的轨道吊，而且工作中更是活动不便。

发明内容

本发明要解决的技术问题是由传统码头向自动化码头转变。即由集卡运输、司机在司机室内人工操作轨道吊传统模式，转变为水平运输、司机在中控室内远程操作自动化轨道吊模式，本发明能让司机能够在中控室结合现场图像远程的操控轨道吊。

根据本发明，提供一种堆场起重机远程操控系统，包括控制台、多个操作台、多台起重机，总线。每一个操作台均连接至总线，总线连接每一台起重机，操作台生成操作台模式状态，起重机生成起重机模式状态，操作台将操作台模式状态发送至控制台，起重机将起重机模式状态发送至控制台。控制台接收到操作任务时，读取起重机模式状态和操作台模式状态，首先选择特定的操作台，并将操作任务分配至特定的操作台，操作台进一步选择特定的起重机，并将操作任务分配至特定的起重机。

根据本发明的一实施例，起重机包括多个起重阶段，操作台将操作任务与起重阶段相对应；操作任务包括手动操作和自动操作，操作台在起重机未达到参考位置时将自动操作分配至起重机，在起重机达到参考位置时，将手动操作分配至起重机。

根据本发明的一实施例，特定的操作台为操作台模式状态反馈为空闲量最大的操作台，特定的起重机为起重机模式状态反馈为空闲的起重机。

根据本发明的一实施例，起重机包括位置传感器，起重机预设一个参考位置，在位置传感器达到参考位置时，操作台将操作任务与起重机相匹配。

根据本发明的一实施例，还包括用以进行操作的外部设备、存储设备和多媒体设备。控制台包括外部接口，外部接口连接外部设备，控制台预设自动操作，起重机在自动操作状态下与控制台相连接，在手动操作状态下与操作台相连接。控制台将操作任务存储于存储设备中，并通过多媒体设备显示操作任务。

根据本发明的另一方面，还公开一种堆场起重机远程操控方法，包括以下部件的操作步骤：控制台、多个操作台、多台起重机，总线。步骤一，将每一个操作台均连接至总线，并且将总线连接每一台起重机；步骤二，操作台生成操作台模式状态，起重机生成起重机模式状态，操作台将操作台模式状态发送至控制台，起重机将起重机模式状态发送至控制台；步骤三，控制台接收到操作任务时，读取起重机模式状态和操作台模式状态，首先选择特定的操作台，并将操作任务分配至特定的操作台；步骤四，操作台进一步选择特定的起重机，并将操作任务分配至特定的起重机。

根据本发明的一实施例，起重机包括多个起重阶段，操作台将操作任务与起重阶段相对应。操作任务包括手动操作和自动操作，操作台在起重机未达到参考位置时将自动操作分配至起重机，在起重机达到参考位置时，将手动操作分配至起重机。

根据本发明的一实施例，特定的操作台为操作台模式状态反馈为空闲量最大的操作台，特定的起重机为起重机模式状态反馈为空闲的起重机。

根据本发明的一实施例，起重机包括位置传感器，起重机预设一个参考位置，在位置传感器达到参考位置时，操作台将操作任务与起重机相匹配。

根据本发明的一实施例，还包括用以进行操作的外部设备、存储设备和多媒体设备。控制台包括外部接口，外部接口连接外部设备，控制台预设自动操作，起重机在自动操作状态下与控制台相连接，在手动操作状态下与操作台相连接。控制台将操作任务存储于存储设备中，并通过多媒体设备显示操作任务。

采用了本发明的技术方案，而自动化码头远程操控系统可由一名司机在一台操作台上远程操控多台不同的轨道吊。这样可以减少司机数量，有效的降低人力成本。另一方面，还能改善轨道吊司机、操作员、维修人员等的工作环境。自动化码头的操作员则是在舒适的中控室进行工作，不但可以有效的避免现场风吹雨打、高温酷暑或是严寒，更能增加司机在劳累时的活动空间，使工作强度、压力大幅降低。由于中控室内的轨道吊司机、操作员是一对多台轨道吊的进行操作，通过堆场起重机远程操控EZ控制台控制台进行合理的任务分配，可以减少司机以往在轨道吊上的操作空闲时间，提升工作密度，更因为中控室内的操作员可以方便与其他操作人员维修人员进行快捷的、面对面的沟通，从而提高工作效率。

附图说明

在本发明中，相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：

图1是本发明系统的结构原理图；

图2是图1的细节数据流原理图；

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。

如图1所示，本发明公开的系统和方法主要包括以下必要设备：操作台RCCS、控制台ROCS、起重机和总线。

首先，建立一个Oracle数据库用来存储远程控制台ROCS的操作任务ACCS以及操作台RCCS的数据。控制台ROCS读到有堆场->集卡或者集卡->堆场或者操作台RCCS的任务指令后，生成对应的任务到数据库。每一个操作台RCCS均连接至总线，总线连接每一台起重机，操作台RCCS生成操作台RCCS模式状态，起重机生成起重机模式状态，操作台RCCS将操作台RCCS模式状态发送至控制台ROCS，起重机将起重机模式状态发送至控制台ROCS。

控制台ROCS接收到操作任务ACCS时，读取起重机模式状态和操作台RCCS模式状态，首先选择特定的操作台RCCS，并将操作任务ACCS分配至特定的操作台RCCS，操作台RCCS进一步选择特定的起重机，并将操作任务ACCS分配至特定的起重机。控制台ROCS采取一种按空闲时间平均分配操作台RCCS的算法，实行操作台RCCS空闲时间长的先被分配到任务，这种算法能够充分平衡操作员的工作量，提高工作效率，使操作台RCCS被合理利用。

控制台ROCS的操作任务ACCS包括轨道吊信息，操作任务ACCS包括：现场大车的列位以及小车的列位、箱子的尺寸、任务的类型(集卡->堆场，堆场->集卡)等信息。操作台RCCS会把现场图像以及吊具摄像头的图像切换到操作台RCCS的显示器上，此时操作员就可以去集卡取箱或者是放箱操作，如果此时位置稍有偏差，就可以移动左旋、右旋、左移和右移手柄来调整箱子的偏差，让吊具能够顺利的抓到箱子或者把箱子顺利的放到集卡上。

控制台ROCS采用Windows服务和客户端模式开发，可分别部署于同一局域网的不同电脑，一个服务端可配多个客户端，增加控制台ROCS灵活性。控制台ROCS在启动时，会根据操作系统的语言情况自动显示中文或者英文界面，控制台ROCS同时支持中英文界面，并可以在控制台ROCS运行中实时进行一键切换，以方便国内外用户使用。

根据操作任务ACCS，控制台ROCS会将任务分配给空闲等待时间最长的操作台RCCS，操作台RCCS面板按钮、指示灯以及手柄处于可操作状态，此时操作员可以操作相应的远程任务。在此过程中，控制台ROCS会根据现场情况和任务类型等信息，通过视频服务器自动切换现场的图像以及吊具的图像到操作台RCCS的显示器上，然后操作员可以通过起升手柄上下移动吊具到集卡或者从集卡抓箱，相应作业完成，吊具被拉到安全高度以上时，控制台ROCS会自动完成该条任务，关闭显示器，把操作交回给自动轨道吊。

因为操作台RCCS的自动取箱和装箱的时候集卡不会停的很精准，所以有必要采取人工干预。因此，本发明的起重机包括位置传感器，起重机预设一个参考位置，在位置传感器达到参考位置时，操作台RCCS将操作任务ACCS与起重机相匹配。起重机包括多个起重阶段，操作台RCCS将操作任务ACCS与起重阶段相对应。操作任务ACCS包括手动操作和自动操作，操作台RCCS在起重机未达到参考位置时将自动操作分配至起重机，在起重机达到参考位置时，将手动操作分配至起重机。

故障维修任务的情况下，控制台ROCS会将任务分配给空闲等待时间最长的操作台RCCS，在此过程中，控制台ROCS会根据现场情况和任务类型等信息，通过视频服务器自动切换现场的图像以及吊具的图像到操作台RCCS的显示器上，此时操作台RCCS的指示灯闪烁提醒维修人员这台操作台RCCS正在响应报故障的设备，维修人员可以按下按钮后，在远程处理设备故障，处理完成后，即可把权限交还给自动化轨道吊。

本发明采用OPCServer作为数据源增加数据采集的数据和稳定性，并利用OPCServer的订阅机制提高控制台ROCS运行效率。本发明采用Oracle数据库，数据库中保存有操作任务ACCS和故障维修任务，以及控制台ROCS运行和轨道吊信息的Log日志，可以按日期时间方式进行检索查看，并可提供给维护人员进行查询统计工作。

下面结合图2来详细说明利用上述明进行堆场起重机远程操控系统进行操控的方法。

远程控制任务管理方法流程

远程控制任务管理流程主要负责远程控制任务的生成、分配、取消、终止、完成等功能的控制和管理。

远程控制任务可分为三类，第一类为控制台正常集卡操作任务，第二类为控制台一般故障维修任务，第三类为控制台严重故障维修任务。

控制台任务会分配给控制台模式下的操作台，控制台任务会分配给控制台模式下的操作台，Super控制台会分配给工程部的Super控制台模式下的操作台。

当控制台获取操作任务的信号时，控制台会生成相应的远程任务，此时任务状态为“已生成未分配”。然后控制台会根据操作台的状态和模式来分配一台空闲度最大的操作台/没有任务的操作台执行该条新生成的任务。当分配完之后，任务状态变为“已分配未接受”。

当操作员按下接受按钮后，任务状态会变为“已接受正在执行中”，随后操作员开始操作这条任务。

若操作员成功操作完这条任务，控制台任务情况下操作员会拉起吊具至安全高度，控制台任务情况下操作员则会按下释放按钮。任务的状态会变为“已完成”。

若操作员发现当前无法完成任务时，可以在用户界面上按下取消按钮，并按照“控制台正常集卡操作任务->控制台一般故障维修任务->控制台严重故障维修任务”的规则提升任务类型，以交由等级更高的操作台来处理。此时任务状态会变为“已取消”。

若操作员发现当前无法完成任务并且也无需继续执行该条任务时，可在用户界面上按下终止按钮，此时任务状态变为“终止”。控制台不再另行分配。

远程系统故障处理的方法流程

远程控制系统所有的起点都是起重机起重机上的模式状态点。

当起重机自动运行至集卡上方准备对集卡进行远程操作时，起重机的模式会切换成AutoSuspend状态。

当起重机发生故障时，起重机的模式会切换成ManualMode状态。

当起重机第一次自动着箱失败，需要进行重新着箱时，起重机的模式会切换成RepeatLanding状态。

每台起重机都会把这些模式状态发送给操作台，控制台就会从操作台处获取到所有堆场内的起重机每台各自的模式状态。

控制台收到这些状态后，会根据不同的模式状态生成不同类型的远程操作任务。

AutoSuspend模式下，控制台会生成控制台提箱和控制台放箱任务。

ManualMode模式下，控制台会根据故障代码，区分严重等级，生成一般控制台任务和严重故障控制台任务。

RepeatLanding模式下，控制台会生成控制台RepeatLanding任务。

生成任务后，控制台会将任务存储入数据库保存。

控制台管理下的操作台，如果操作台有空闲的话，则会去数据库中寻找没有被分配执行过的远程操作任务。

控制台操作台会去查询有没有未执行的控制台加装箱任务、控制台集卡放箱任务、控制台RepeatLanding任务。

操作部一般控制台操作台会去查询有没有未执行的一般控制台任务。

工程部严重故障控制台操作台会去查询有没有未执行的严重故障控制台任务。

如果操作台发现有符合条件，对应匹配的任务可以执行，控制台则会正式进行分配，将这条任务分配给这台操作台。

分配完成之后，操作台和任务的状态从“空闲未分配”变为“任务已分配未接受”。此时，操作台上所有显示器打开点亮，操作台面板上“接受”按钮开始闪烁。同时，控制台会控制CCTV显示器画面自动显示最适合当前工况的画面。

此时，操作员可以选择接受任务并执行，也可以选择取消任务，交给别的操作台和操作员执行，亦或可以终止这条任务再也不执行。

一般正常流程下，操作员会按下“接受”按钮，接受任务并执行。操作员按下“接受”按钮后，操作台面板上的指示灯和按钮等，都会根据起重机的状态反馈，点亮显示起重机的状态。同时，操作台和任务的状态从“任务已分配未接受”变为“任务已接受，执行中”。

随后操作员开始执行该条远程操作任务。

执行过程中，任意时间，操作员都可以选择取消任务，交给别的操作台和操作员执行，操作台和任务的状态从“任务已接受，执行中”变为“任务取消”。也可以终止这条任务再也不执行。操作台和任务的状态从“任务已接受，执行中”变为“任务终止”。

当操作员完成控制台任务，把吊具拉至安全高度以上，控制台检测到起重机的模式状态点发生变化，会自动切断操作台和起重机的联系。

当操作员完成控制台任务时，需要按下操作台面板上的“释放”按钮。控制台读取到该点信号，会自动切断操作台与起重机的联系。

当控制台切断操作台与起重机的联系，操作台上显示器全暗，操作台面板上的指示灯和按钮全暗。同时，操作台和任务的状态从“任务已接受，执行中”变为“任务完成”。

如果当工程部严重故障控制台的操作员发现由远程操作台都无法解决故障时，它会要求工程部进入场地进行维修。工程部控制台操作员需要将起重机设置为维修模式，然后维修人员需要在控制台处刷门禁卡获取堆场进入权限。

该操作员将任务设置为终止状态后，工程部维修人员进入场地进行维修作业。

除了上述核心设备，控制台还包括用以进行操作的外部设备。具体来说，控制台包括外部接口，外部接口连接外部设备，控制台预设自动操作，起重机在自动操作状态下与控制台相连接，在手动操作状态下与操作台相连接。此外，本发明的堆场起重机远程操控系统还包括存储设备和多媒体设备，控制台将操作任务存储于存储设备中，并通过多媒体设备显示操作任务。

下面列举各个具体的外部设备及其工作模式。

1.媒体控制(CCTV、语音、矩阵)模块

媒体控制模块主要用于在适当的时机分配、控制操作台上的中央视频CCTV、吊具画面、语音的切换。以便操作员在需要的时候可以观看到最合适当前工况的画面和通话。

2.中央视频CCTV

CCTV画面由操作台上的电脑显示器显示，有1幅画面、4幅画面、9幅画面、16幅画面可供操作员进行选择。可显示RMG大车、小车、吊具、起升、集卡车道等画面。

通常情况下，操作员在按下接受按钮接受控制台任务时，控制台会默认将显示器设置为最适合当前工况4画面。操作员在按下接受按钮接受控制台任务时，控制台会默认将显示器设置为最适合当前工况的9画面。画面数和显示内容可根据客户需要进行修改。当操作员完成该条远程操作任务时，CCTV画面自动变暗。

3.语音

语音系统是由操作台上的麦克风和安装在每台RMG上喇叭组成。当操作员需要进行语音通话时，可按下操作台上的“通话”按钮，控制台会自动将该台操作台于堆场内的RMG进行接通，等“通话”按钮点亮时，操作员即可通过麦克风通话。若操作员通话完毕，可再次按下“通话”按钮，控制台会切断操作台与RMG的连接，并把“通话”按钮变暗，通话结束。需要注意的是，通话按钮只有在操作台连接到某个RMG时才会有效，操作台空闲时则无法连接到RMG。若操作员在操作时打开通话，完成任务后，控制台也会让通话也会随之自动关闭。

4.视频矩阵

视频矩阵画面由操作台上的监视器显示，画面固定为四分格，分别显示安装在吊具四个角上的摄像机所拍摄的画面，帮助操作员看清吊具锁头和集装箱锁孔，在对箱时帮助操作员进行实时调整。操作员在按下接受按钮接受远程操作任务时，控制台会把当前RMG吊具下的摄像头的画面通过视频矩阵显示在监视器上。当操作员完成该条远程操作任务时，视频矩阵画面自动变暗。

5.数据通讯交互模块

该模块负责对操作台进行通讯，负责读写操作台内的特定点，以达到控制操作台连接等众多功能。控制台需要通过操作台获取所有RMG的吊具尺寸信息、开闭锁信息、控制电源信息、吊具高度、远程控制信息、模式、小车位置等信息。控制台同样需要通过操作台获取所有控制台的紧停、接受、释放、控制台模式、语音等信息。目前控制台只与操作台进行通讯。

数据库交互模块

控制台目前采用oracle数据库，控制台主要在数据库中存放远程控制任务。远程控制任务包括任务索引、任务ID、RMG号、任务类型、任务状态、集装箱号、操作台号、任务发生时间、任务分配时间、任务完成时间等内容。当控制台生成一条全新的远程任务的时候，同时会将其存入数据库中。此后，由任务分配管理模块从数据库中查询未分配任务来进行分配。控制台分配任务成功之后会将该条任务在数据库中的状态更新，变为“已分配未接受”。当操作员按下“接受”按钮后，控制台将数据库中的任务状态更新为“已接受正在执行”。不管是何种状态，只要控制台内的任务状态发生了改变，控制台同样会将数据库中的对应任务的状态进行更新，以方便界面应用程序获取最新的实时任务运行情况。

6.日志模块

控制台将控制台运行中重要的过程数据和信息都记录在数据库中，其中共分为六大类。

远程操控控制台ROCS服务：控制台服务日志包括控制台自身业务逻辑、控制台服务端开启关闭、客户端通讯(设置配置)、和操作台控制等信息的记录。

数据库：数据库日志包含控制台控制台所有对数据库的存储、插入、更新操作的记录。

OPC服务：OPCServer日志包括控制台控制台所有对OPCServer的写入操作、特定点的值变化的订阅提醒的记录。

媒体：媒体日志包括控制台控制台与CCTV服务器、语音服务器、视频矩阵所有的通讯记录。

远程数据终端(DataView)：远程数据终端日志包括DataView登陆登出、切换操作台模式、主动连接起重机、取消终止远程任务等所有和DataView通讯的记录。

错误：错误日志包含控制台控制台运行中所有故障的记录。

7.控制台对外接口模块

目前控制台对外接口主要包含两个通讯对象，远程数据终端DataView和控制台客户端。控制台服务与控制台客户端通讯采用TCP技术。主要用于控制台客户端设置服务端的配置，包括OPCServer、CCTV服务、语音服务器、视频矩阵的连接配置以及控制台分配操作台的规则和控制台切换视频语音的逻辑等等。控制台服务与远程数据终端DataView的通讯采取基于微软Remoting技术的远程对象机制。主要用于DataView登陆登出、切换操作台模式、主动连接起重机、取消终止远程任务等功能。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的说明书仅是本发明众多实施例中的一种或几种实施方式，而并非用对本发明的限定。任何对于以上所述实施例的均等变化、变型以及等同替代等技术方案，只要符合本发明的实质精神范围，都将落在本发明的权利要求书所保护的范围内。

Claims (10)

1.一种堆场起重机远程操控系统，其特征在于，包括：

控制台、多个操作台、多台起重机，总线；

每一个所述操作台均连接至所述总线，所述总线连接每一台所述起重机，所述操作台生成操作台模式状态，所述起重机生成起重机模式状态，所述操作台将所述操作台模式状态发送至控制台，所述起重机将所述起重机模式状态发送至所述控制台；

所述控制台接收到操作任务时，读取起重机模式状态和操作台模式状态，首先选择特定的操作台，并将所述操作任务分配至特定的操作台，所述操作台进一步选择特定的起重机，并将所述操作任务分配至所述特定的起重机。

2.如权利要求1所述的堆场起重机远程操控系统，其特征在于，所述起重机包括多个起重阶段，所述操作台将所述操作任务与所述起重阶段相对应；所述操作任务包括手动操作和自动操作，所述操作台在起重机未达到参考位置时将自动操作分配至所述起重机，在起重机达到所述参考位置时，将所述手动操作分配至所述起重机。

3.如权利要求1所述的堆场起重机远程操控系统，其特征在于，所述特定的操作台为操作台模式状态反馈为空闲量最大的操作台，所述特定的起重机为起重机模式状态反馈为空闲的起重机。

4.如权利要求1所述的堆场起重机远程操控系统，其特征在于，所述起重机包括位置传感器，所述起重机预设一个参考位置，在所述位置传感器达到所述参考位置时，所述操作台将所述操作任务与所述起重机相匹配。

5.如权利要求1所述的堆场起重机远程操控系统，其特征在于，还包括用以进行操作的外部设备、存储设备和多媒体设备；

所述控制台包括外部接口，所述外部接口连接外部设备，所述控制台预设所述自动操作，所述起重机在自动操作状态下与所述控制台相连接，在手动操作状态下与所述操作台相连接；

所述控制台将所述操作任务存储于存储设备中，并通过多媒体设备显示所述操作任务。

6.一种堆场起重机远程操控方法，其特征在于，包括以下部件的操作步骤：

控制台、多个操作台、多台起重机，总线；

步骤一，将每一个所述操作台均连接至所述总线，并且将所述总线连接每一台所述起重机；

步骤二，所述操作台生成操作台模式状态，所述起重机生成起重机模式状态，所述操作台将所述操作台模式状态发送至控制台，所述起重机将所述起重机模式状态发送至所述控制台；

步骤三，所述控制台接收到操作任务时，读取起重机模式状态和操作台模式状态，首先选择特定的操作台，并将所述操作任务分配至特定的操作台；

步骤四，所述操作台进一步选择特定的起重机，并将所述操作任务分配至所述特定的起重机。

7.如权利要求6所述的堆场起重机远程操控方法，其特征在于，所述起重机包括多个起重阶段，所述操作台将所述操作任务与所述起重阶段相对应。所述操作任务包括手动操作和自动操作，所述操作台在起重机未达到参考位置时将自动操作分配至所述起重机，在起重机达到所述参考位置时，将所述手动操作分配至所述起重机。

8.如权利要求6所述的堆场起重机远程操控方法，其特征在于，所述特定的操作台为操作台模式状态反馈为空闲量最大的操作台，所述特定的起重机为起重机模式状态反馈为空闲的起重机。

9.如权利要求6所述的堆场起重机远程操控方法，其特征在于，所述起重机包括位置传感器，所述起重机预设一个参考位置，在所述位置传感器达到所述参考位置时，所述操作台将所述操作任务与所述起重机相匹配。

10.如权利要求6所述的堆场起重机远程操控方法，其特征在于，还包括用以进行操作的外部设备、存储设备和多媒体设备；

所述控制台包括外部接口，所述外部接口连接外部设备，所述控制台预设所述自动操作，所述起重机在自动操作状态下与所述控制台相连接，在手动操作状态下与所述操作台相连接；

所述控制台将所述操作任务存储于存储设备中，并通过多媒体设备显示所述操作任务。