CN107720556A - 自动化岸桥控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动化岸桥控制方法及系统，该系统包括自动化控制系统和岸桥管理系统，其中：自动化控制系统接收到岸桥管理系统的船舶抓放指令，进行指令校验，校验成功后，提示司机有新的自动指令需要作业；选择进行自动模式或大自由度模式操作；司机控制完成船舶抓放箱动作后，继续拉起升；自动化控制系统检测到司机抓放指令完成，并且起升已经拉起接近完成高度，则提示司机协助结束；司机根据提示停止操作手柄；自动化控制系统接管控制，自动控制主起升上升到安全高度，反馈岸桥管理系统指令执行完成；自动化控制系统将状态置回等待自动指令。本发明能协调集装箱抓放的自动和手动操作，使得自动和手动操作能互相穿插配合，并且提高操作效率。

Description

自动化岸桥控制方法及系统

技术领域

本发明涉及码头自动化控制方法及系统，更具体地说，涉及一种自动化岸桥控制方法及系统。

背景技术

当前国内自动化码头刚刚起步，自动化码头中的岸桥设备直接对船舶和水平运输小车作业，是码头的关键大型设备，主流自动化码头大都采用双小车自动化岸桥。

如图1所示，双小车自动化岸桥拥有司职对船舶作业的主小车1与对水平运输设备作业的门架小车2两个小车系统，以及可以容纳两个45尺集装箱的中转平台3构成，其自动控制分为TOS、QCMS、ACCS三个层面。其中，TOS负责制定船舶作业计划，产生装卸船任务序列。QCMS为双小车分配合适的任务，并进一步细化为抓箱、放箱、移动等自动指令，通过指令控制在合适的时机发送给ACCS系统执行。ACCS则实际控制设备的运行，执行QCMS的自动指令。

由于岸桥主小车1船舶集装箱抓放作业对操作的要求比较高，业界尚无全自动化成功案例，仍然需要司机手动操作完成。当前国内对双小车岸桥自动控制方面的研究主要集中在主小车1远程操作协助上，例如南通通镭软件有限公司的岸桥下集装箱装卸自动控制系统(公开号CN101891117A)，这些方案主要关注于改善司机的作业环境，但是对司机的操作习惯有较大的改变。同时，部分自动化码头出于效率等等层面的考虑不使用远程操作方案。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的是提供一种自动化岸桥控制方法及系统。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种自动化岸桥控制方法，包括以下步骤：自动化控制系统接收到岸桥管理系统的船舶抓放指令，进行指令校验，校验成功后，提示司机有新的自动指令需要作业；选择进行自动模式或大自由度模式操作；司机控制完成船舶抓放箱动作后，继续拉起升；自动化控制系统检测到司机抓放指令完成，并且起升已经拉起接近完成高度，则提示司机协助结束；司机根据提示停止操作手柄；自动化控制系统接管控制，自动控制主起升上升到安全高度，反馈岸桥管理系统指令执行完成；自动化控制系统将状态置回等待自动指令。

进一步地，大自由度模式包括以下步骤：司机确认可以开始作业后，继续操作手柄，主小车控制权交由司机手动操作；司机可以按自己的习惯控制小车起升联动，到自己选定的船舶位置进行抓放箱作业。

进一步地，自动模式包括以下步骤：司机确认可以开始作业后，自动化控制系统进行路径规划；自动化控制系统控制主小车按照规划的路径自动运行，小车到达目标位置，起升接近海侧安全高度时，提示司机手动切入，并继续控制起升自动下降，直到海侧安全高度；期间司机可以根据提示，操作手柄切入自动作业，主小车控制权交由司机手动操作。

进一步地，自动化控制系统反馈岸桥管理系统指令执行完成之后，岸桥管理系统进行指令成功后的相应处理，并进入下一指令。

为实现上述目的，本发明还采用如下技术方案：

一种自动化岸桥控制系统，包括自动化控制系统和岸桥管理系统，其中：自动化控制系统接收到岸桥管理系统的船舶抓放指令，进行指令校验，校验成功后，提示司机有新的自动指令需要作业；选择进行自动模式或大自由度模式操作；司机控制完成船舶抓放箱动作后，继续拉起升；自动化控制系统检测到司机抓放指令完成，并且起升已经拉起接近完成高度，则提示司机协助结束；司机根据提示停止操作手柄；自动化控制系统接管控制，自动控制主起升上升到安全高度，反馈岸桥管理系统指令执行完成；自动化控制系统将状态置回等待自动指令。

进一步地，大自由度模式包括：司机确认可以开始作业后，继续操作手柄，主小车控制权交由司机手动操作；司机可以按自己的习惯控制小车起升联动，到自己选定的船舶位置进行抓放箱作业。

进一步地，自动模式包括：司机确认可以开始作业后，自动化控制系统进行路径规划；自动化控制系统控制主小车按照规划的路径自动运行，小车到达目标位置，起升接近海侧安全高度时，提示司机手动切入，并继续控制起升自动下降，直到海侧安全高度；期间司机可以根据提示，操作手柄切入自动作业，主小车控制权交由司机手动操作。

进一步地，自动化控制系统反馈岸桥管理系统指令执行完成之后，岸桥管理系统进行指令成功后的相应处理，并进入下一指令。

在上述技术方案中，本发明的自动化岸桥控制方法及系统能够协调集装箱抓放的自动和手动操作，使得自动和手动操作能够互相穿插配合进行，并且提高操作效率。

附图说明

图1是现有技术中双小车岸桥的示意图；

图2是本发明自动模式下的船舶自动抓放指令示意图；

图3是本发明大自由度模式下的船舶自动抓放指令流程图。

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。

首先介绍本发明涉及的部分技术术语及其缩写：

1.TOS(Terminal Operating System)：码头操作系统

2.QCMS(Quay Crane Management System)：岸桥管理系统

3.ACCS(Automated Crane Control System)：自动化控制系统

4.AGV(Automated Guided Vehicle)集装箱自动化导引小车

5.QC(Quay Crane)岸边集装箱起重机

为了解决现有技术中存在的问题，本发明公开了一种自动化岸桥控制方法及其系统，从而能够解决以下的技术问题：

1.双小车自动化岸桥主小车手动操作同自动控制的矛盾。

2.双小车自动化岸桥主小车自动控制，由于运行轨迹的把握、自动防摇、自动着箱等等的技术瓶颈，全自动作业达不到司机手动作业的效率。

3.岸桥司机多年操作经验同全新自动化操作流程的冲突。

4.部分情况下，司机直接同桥边以及船上指挥手沟通，自主决定船舶集装箱抓放位置更高效合理。例如，内贸驳船卸船作业的船图不准确时，严格按照TOS任务执行，会造成自动化指令目标位置以及目标吊具尺寸同实际不符。无需考虑配载的驳船装船作业时，水平运输来的集装箱先到先做可能产生大量的插箱作业，增加了作业难度。

具体来说，本发明首先公开一种自动化岸桥控制方法，其主要包括以下步骤：

自动化控制系统接收到岸桥管理系统的船舶抓放指令，进行指令校验，校验成功后，提示司机有新的自动指令需要作业。

选择进行自动模式或大自由度模式操作。

司机控制完成船舶抓放箱动作后，继续拉起升。

自动化控制系统检测到司机抓放指令完成，并且起升已经拉起接近完成高度，则提示司机协助结束。

司机根据提示停止操作手柄。

自动化控制系统接管控制，自动控制主起升上升到安全高度，反馈岸桥管理系统指令执行完成。

自动化控制系统将状态置回等待自动指令。

另一方面，针对上述方法，本发明还公开一种自动化岸桥控制系统，用以实施本发明的上述方法，其主要包括自动化控制系统和岸桥管理系统，其中：

自动化控制系统接收到岸桥管理系统的船舶抓放指令，进行指令校验，校验成功后，提示司机有新的自动指令需要作业。

选择进行自动模式或大自由度模式操作。

司机控制完成船舶抓放箱动作后，继续拉起升。

自动化控制系统检测到司机抓放指令完成，并且起升已经拉起接近完成高度，则提示司机协助结束。

司机根据提示停止操作手柄。

自动化控制系统接管控制，自动控制主起升上升到安全高度，反馈岸桥管理系统指令执行完成。

自动化控制系统将状态置回等待自动指令。

在上述技术方案中，自动模式和大自由度模式为二选一的可选模式，下面分别以自动模式和大自由度模式为例来进一步详细说明两者的具体操作及异同点。

参照图2，本发明首先设计了一套在自动控制中加入手动协助的方案，即在ACCS自动执行指令的过程中，增加人工协助阶段，在此阶段司机的操作不会打断自动指令。司机协助操作完成后，ACCS接管，继续进入指令的自动控制，从而解决了主小车手动操作同岸桥自动控制之间的矛盾。

如图2所示，自动模式下的主小车船舶集装箱自动抓放作业流程为：

1.ACCS接收到QCMS的船舶抓放指令，进行指令校验。校验成功后，提示司机有新的自动指令需要作业。

2.司机确认可以开始作业后，ACCS进行路径规划。

3.ACCS控制主小车按照规划的路径自动运行，小车到达目标位置，起升接近海侧安全高度时，提示司机手动切入，并继续控制起升自动下降，直到海侧安全高度。

4.期间司机都可以根据提示，操作手柄切入自动作业。主小车控制权交由司机手动操作。

5.司机控制完成船舶抓放箱(着箱、开闭锁)动作后，继续拉起升。

6.ACCS检测到司机抓放指令完成，并且起升已经拉起接近完成高度。则提示司机协助结束。

7.司机根据提示停止操作手柄，结束操作。

8.ACCS接管控制，自动控制主起升上升到安全高度，反馈QCMS指令

17196-1执行完成。

9.ACCS将状态置回等待自动指令。

其中第3步中ACCS自动控制小车到达目标位置，起升接近海侧安全高度时，就会提前提示司机切入，期间ACCS会继续控制起升自动下降。只要司机按照提示及时切入，起升运行就不会出现卡顿，而是保持连续的运行。通过这种方式，就可以实现自动控制和手动操作的无缝衔接，并且对QCMS透明。

自动模式下，在船图基本正确的前提下，能够以最少的司机操作，实现岸桥的自动控制。但是对于技术问题4，卸船时QCMS无法保证给出的船舶目标作业位置以及目标吊具尺寸的正确性，而装船时船舶目标位置给定则可能不符合司机的装船习惯，司机在人工协助阶段反而需要再次将小车移动到自己希望的作业位置，大大影响了效率。

同时，对于技术问题2、3，当船期紧迫时，码头可能希望司机能发挥手动作业的优势，提高效率。

为了解决上述问题，参照图3，本发明对上面的流程进一步改进并设计了大自由度作业模式。

如图3所示，大自由度模式下的主小车船舶集装箱自动抓放作业流程为：

1.ACCS接收到QCMS的船舶抓放指令，进行指令校验。校验成功后，提示司机有新的自动指令需要作业。

2.司机确认可以开始作业后，继续操作手柄，主小车控制权交由司机手动操作。司机可以按自己的习惯控制小车起升联动，到自己选定的船舶位置进行抓放箱作业。

3.司机控制完成船舶抓放箱(着箱、开闭锁)动作后，继续拉起升。

4.ACCS检测到司机抓放指令完成，并且起升已经拉起接近完成高度。则提示司机协助结束。

5.司机根据提示停止操作手柄。

6.ACCS接管控制，自动控制主起升上升到安全高度，反馈QCMS指令执行完成。

7.ACCS将状态置回等待自动指令。

可以看出，同之前的作业流程比较，大自由度模式最大的不同就是允许司机切入的时机以及介入的程度。在大自由度模式下，QCMS发出自动指令，司机确认接收后，即可介入自动操作，ACCS自动进入人工协助阶段，司机可以一直手动操作直至完成完整的抓放动作。如果司机接收指令后未主动介入控制，ACCS也会自动控制主小车运行到岸桥铰点位置，并提示司机手动切入，而不再是运行到船舶上方。

大自由度模式下，船舶作业位置完全由司机决定，并且司机确认接收自动指令后，即可主动介入，直至指令执行完成，期间的小车起升联动控制、防摇防撞等等统统由司机自主处理，同常规岸桥作业习惯完全一致。

下面再通过一个实施例来进一步补充说明大自由度模式的操作流程：

1.QCMS为主小车分配卸船任务，任务分解后，发出船舶抓箱自动指令。

2.ACCS收到主小车船舶抓箱指令，进行指令校验。校验成功后，提示司机有新的自动指令需要作业。

3.司机接收自动指令后，按图3所示的大自由度作业流程，根据自己的操作习惯，完成船舶抓箱。

4.ACCS自动接管后，控制主起升拉到了安全高度，反馈指令执行成功，并且将主小车状态置为空闲(可接收自动指令)。

5.QCMS处理抓箱成功反馈，明确目标平台位置，发出平台放箱指令。

6.ACCS收到平台放箱指令，指令校验后，提示司机有新的自动指令需要作业。

7.司机接收自动指令后，仍然按附图3所示的大自由度作业流程，根据自己的操作习惯，完成平台放箱。

8.ACCS自动接管后，控制主起升拉到了安全高度，反馈指令执行成功，并且将主小车状态置为空闲(可接收自动指令)。

9.QCMS处理平台放箱指令成功反馈，继续调度新的卸船任务给主小车，发出船舶抓箱指令。进入下一个卸船任务循环。

可以看出，按照大自由度作业模式作业，自动控制阶段只有很小的一段起升运行，即从手动切入完成高度到起升自动完成安全高度，其余小车和起升的运行全部由司机操作。司机除了需要进行自动指令执行确认(确保司机人身安全)外，其它操作同常规岸桥的作业完全一致，可以按照作业习惯，最大限度地发挥出手动作业灵活高效的特性。同时，司机也可以根据自己的喜好，随时切换是否使用大自由度模式，灵活掌握人工协助的程度，满足岸桥目标效率的要求。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (8)

1.一种自动化岸桥控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

自动化控制系统接收到岸桥管理系统的船舶抓放指令，进行指令校验，校验成功后，提示司机有新的自动指令需要作业；

选择进行自动模式或大自由度模式操作；

司机控制完成船舶抓放箱动作后，继续拉起升；

自动化控制系统检测到司机抓放指令完成，并且起升已经拉起接近完成高度，则提示司机协助结束；

司机根据提示停止操作手柄；

自动化控制系统接管控制，自动控制主起升上升到安全高度，反馈岸桥管理系统指令执行完成；

自动化控制系统将状态置回等待自动指令。

2.如权利要求1所述的自动化岸桥控制方法，其特征在于，大自由度模式包括以下步骤：

司机确认可以开始作业后，继续操作手柄，主小车控制权交由司机手动操作；

司机可以按自己的习惯控制小车起升联动，到自己选定的船舶位置进行抓放箱作业。

3.如权利要求1所述的自动化岸桥控制方法，其特征在于，自动模式包括以下步骤：

司机确认可以开始作业后，自动化控制系统进行路径规划；

自动化控制系统控制主小车按照规划的路径自动运行，小车到达目标位置，起升接近海侧安全高度时，提示司机手动切入，并继续控制起升自动下降，直到海侧安全高度；

期间司机可以根据提示，操作手柄切入自动作业，主小车控制权交由司机手动操作。

4.如权利要求1所述的自动化岸桥控制方法，其特征在于：

自动化控制系统反馈岸桥管理系统指令执行完成之后，岸桥管理系统进行指令成功后的相应处理，并进入下一指令。

5.一种自动化岸桥控制系统，包括自动化控制系统和岸桥管理系统，其特征在于：

自动化控制系统接收到岸桥管理系统的船舶抓放指令，进行指令校验，校验成功后，提示司机有新的自动指令需要作业；

选择进行自动模式或大自由度模式操作；

司机控制完成船舶抓放箱动作后，继续拉起升；

自动化控制系统检测到司机抓放指令完成，并且起升已经拉起接近完成高度，则提示司机协助结束；

司机根据提示停止操作手柄；

自动化控制系统接管控制，自动控制主起升上升到安全高度，反馈岸桥管理系统指令执行完成；

自动化控制系统将状态置回等待自动指令。

6.如权利要求5所述的自动化岸桥控制系统，其特征在于，大自由度模式包括：

司机确认可以开始作业后，继续操作手柄，主小车控制权交由司机手动操作；

司机可以按自己的习惯控制小车起升联动，到自己选定的船舶位置进行抓放箱作业。

7.如权利要求5所述的自动化岸桥控制系统，其特征在于，自动模式包括：

司机确认可以开始作业后，自动化控制系统进行路径规划；

自动化控制系统控制主小车按照规划的路径自动运行，小车到达目标位置，起升接近海侧安全高度时，提示司机手动切入，并继续控制起升自动下降，直到海侧安全高度；

期间司机可以根据提示，操作手柄切入自动作业，主小车控制权交由司机手动操作。

8.如权利要求5所述的自动化岸桥控制系统，其特征在于：

自动化控制系统反馈岸桥管理系统指令执行完成之后，岸桥管理系统进行指令成功后的相应处理，并进入下一指令。