CN111498692B - 自动化码头桥吊安全作业系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动化码头桥吊安全作业系统及其控制方法，系统包括码头操作管理系统、远程操作标定模块、船舶装卸变化量计算模块、潮汐变化量计算模块、船舶高度变化量计算模块和报警模块；本系统设置一个安全容忍范围，实时根据船舶装卸情况和潮汐涨落情况计算船舶的高度变化量，将船舶高度变化量与安全容忍范围进行比较，在船舶高度变化量超出安全容忍范围时，提示远程操作人员重新标定安全作业高度，避免桥吊作业过程中因为对船舶高度变化判断的不及时而引起安全事故发生，同时，能够将桥吊吊具的作业高度控制在合理范围内，避免吊具过高导致作业效率降低的问题发生。

Description

自动化码头桥吊安全作业系统及其控制方法

技术领域

本发明属于自动化码头技术领域，具体地说，是涉及一种自动化码桥吊安全作业系统及其控制方法。

背景技术

在当前自动化码头桥吊装卸船作业过程中，桥吊需要识别主小车作业区域中的物体以及时避让，如船舶舱体和集装箱等，由于目前激光扫描设备技术还不够完善，加上有雨雪等恶劣天气，导致有时无法精准扫描到桥吊作业区域上的准确距离。

为了防止桥吊空吊具状态或桥吊吊具带箱作业时与船舶舱口、集装箱等碰撞，增加了桥吊远程操作员对扫描的安全高度进行二次确认，当桥吊吊具起升到安全高度以上之后才可以水平移动。

但在实际作业过程中，随着潮汐的涨落和船舶装卸作业，船舶相对于岸桥最高点会发生上下移动。若船舶高度上升，远程操作员没有及时调整安全高度，就有可能导致碰撞事故的发生。若船舶高度下降或者安全高度设定过高，也会导致桥吊在对船舶进行装卸作业时吊具起升过高，降低作业效率，消耗不必要的能源。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自动化码头桥吊安全作业系统及其控制方法，结合激光扫描、船舶装卸作业、潮汐涨落和桥吊操作员的二次确认，合理设定作业过程中的安全高度，解决现有技术中存在的上述问题。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

提出一种自动化码头桥吊安全作业系统，包括：码头操作管理系统；还包括：远程操作标定模块，用于远程操作员标定安全作业高度H和安全容忍范围ΔH；船舶装卸变化量计算模块，用于在设定时间从所述码头操作管理系统获取船舶吃水数据和船舶装卸量数据，基于所述船舶吃水数据和所述船舶装卸量数据计算由船舶装卸引起的船舶第一变化高度Δh1；所述设定时间为以设定时间T为间隔的一些列时间点；潮汐变化量计算模块，用于在所述设定时间从所述码头操作管理系统获取一次当日潮汐数据，基于所述当日潮汐数据计算由潮汐变化引起的船舶第二变化高度Δh2；船舶高度变化量计算模块，用于根据所述船舶第一变化高度和所述第二船舶变化高度计算船舶高度变化量Δh；报警模块，用于在所述船舶高度变化量Δh超出所述安全容忍范围ΔH时，发出所述远程操作标定模块重新标定安全作业高度的报警信息。

进一步的，在所述报警模块发出报警信息后，将所述船舶高度变化量发送给所述远程操作标定模块；所述远程操作标定模块，使用所述船舶高度变化量Δh重新标定安全作业高度。

进一步的，所述系统还包括：激光扫描装置，用于扫描船舶以获取船舶可作业高度H2；所述远程操作标定模块，标定所述安全作业高度H时，在远程操作员标定的安全作业高度H1和所述船舶可作业高度H2中选取最大值。

进一步的，所述潮汐变化量计算模块，包括：高潮基准计算单元，用于以高潮潮高为基准，根据

计算当前潮高h_ht；低潮基准计算单元，用于以低潮潮高为基准，根据

计算当前潮高h_lt；潮汐变化量计算单元，用于根据h_ht1-(h_ht+h_lt)/2计算所述船舶第二变化高度Δh2；其中，h_ht1为所述设定时间前以高潮搞搞为基准的潮高；其中，h_HW为当日高潮潮高，h_LW为当日低潮潮高，T_HW为高潮时，T_LW为低潮时，R为潮差。

提出一种自动化码头桥吊安全作业方法，包括：在设定时间从码头操作管理系统获取船舶吃水数据和船舶装卸量数据，基于所述船舶吃水数据和所述船舶装卸量数据计算由船舶装卸引起的船舶第一变化高度Δh1；所述设定时间为以设定时间T为间隔的一些列时间点；在所述设定时间从所述码头操作管理系统获取一次当日潮汐数据，基于所述当日潮汐数据计算由潮汐变化引起的船舶第二变化高度Δh2；根据所述船舶第一变化高度和所述第二船舶变化高度计算船舶高度变化量Δh；在所述船舶高度变化量Δh超出所述安全容忍范围ΔH时，发出重新标定安全作业高度的报警信息。

进一步的，发出重新标定安全作业高度的报警信息后，所述方法还包括：更新安全作业高度H和安全容忍范围ΔH。

进一步的，标定安全作业高度，具体为：扫描船舶以获取船舶可作业高度H2；在远程操作员标定的安全作业高度H1和所述船舶可作业高度H2中选取最大值。

进一步的，基于所述当日潮汐数据计算由潮汐变化引起的船舶第二变化高度Δh2，具体为：以高潮潮高为基准，根据

计算当前潮高h_ht；以低潮潮高为基准，根据

计算当前潮高h_lt；根据h_ht1-(h_ht+h_lt)/2计算所述船舶第二变化高度Δh2；其中，h_ht1为所述设定时间前以高潮潮高为基准的潮高；其中，h_HW为当日高潮潮高，h_LW为当日低潮潮高，T_HW为高潮时，T_LW为低潮时，R为潮差。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明提出的自动化码头桥吊安全作业系统及其控制方法中，设置一个安全容忍范围，实时根据船舶装卸情况和潮汐涨落情况计算船舶的高度变化量，将船舶高度变化量与安全容忍范围进行比较，在船舶高度变化量超出安全容忍范围时，提示远程操作人员重新标定安全作业高度，避免桥吊作业过程中因为对船舶高度变化判断的不及时而引起安全事故发生，同时，能够将桥吊吊具的作业高度控制在合理范围内，避免吊具过高导致作业效率降低的问题发生。

进一步的，在本发明申请中，通过扫描装置扫描船舶的数据确定船舶可作业高度，将其与人工标定的安全作业高度进行对比，远程操作人员在标定安全作业高度时，选取二者中的最大值标定为安全作业高度，能够避免人工标定或激光扫描数据不准确导致安全事故发生。

结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1为本发明提出的自动化码头桥吊安全作业系统的系统架构图；

图2为本发明提出的自动化码头桥吊安全作用方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

本发明提出的自动化码头桥吊安全作业系统，如图1所示，包括码头操作管理系统1、远程操作标定模块2、船舶装卸变化量计算模块3、潮汐变化量计算模块4、船舶高度变化量计算模块5和报警模块6。

远程操作标定模块2用于远程操作员标定安全作业高度H和一个安全容忍范围ΔH；该安全容忍范围ΔH为一个范围区间，该范围区间表征在安全作业高度H上可以保障安全作业的一个可偏差范围，例如(-50cm，50cm)。

船舶装卸变化量计算模块3用于在设定时间从码头操作管理系统1获取船舶吃水数据TPC(船舶吃水每变化1厘米，载重量发生变化的吨数)以及从上个时间点至当前时间点期间船舶装卸量数据，基于船舶吃水数据值计算由船舶装卸引起的船舶第一变化高度Δh1；设定时间为以时间T为间隔的一系列时间点，例如以30分钟为时间间隔的一些列时间点，也即，每30分钟计算一次；该船舶第一变化高度Δh1表征在两个时间点间船舶因装卸产生的高度变化。

潮汐变化量计算模块4用于在设定时间(与船舶装卸变化量计算模块3同步)从码头操作管理1系统获取一次当日潮汐数据，基于当日潮汐数据计算由潮汐变化引起的船舶第二变化高度Δh2；该船舶第二变化高度Δh2表征在两个时间点间船舶因潮汐变化引起的高度变化。

船舶高度变化量计算模块4用于根据船舶第一变化高度Δh1和第二船舶变化高度Δh2计算船舶高度变化量Δh，Δh＝Δh1+Δh2。

报警模块5用于在船舶高度变化量Δh超出安全容忍范围ΔH时，发出远程操作标定模块1重新标定安全作业高度的报警信息。远程操作员在接收到该报警信息后，对安全作业高度H进行重新标定。

在本发明的一些实施例中，报警模块5在发出报警信息后，将船舶高度变化量Δh发送给远程操作标定模块2，使得远程操作人员能够参考该船舶高度变化量Δh来重新标定安全作业高度H，将H+Δh作为新的H进行标定，该Δh有正有负。

上述可见，本发明提出的自动化码头桥吊安全作业系统及其控制方法中，通过设置一个安全容忍范围ΔH，实时根据船舶装卸情况和潮汐涨落情况计算船舶的高度变化量Δh，将船舶高度变化量Δh与安全容忍范围ΔH进行比较，在船舶高度变化量Δh超出安全容忍范围ΔH时，提示远程操作人员重新标定安全作业高度，避免桥吊作业过程中因为对船舶高度变化判断的不及时而引起安全事故发生，同时，能够将桥吊吊具的作业高度控制在合理范围内，避免吊具过高导致作业效率降低的问题发生。

在本发明一些实施例中，远程操作人员在使用远程操作标定模块2进行安全作业高度H的标定时，还参考激光扫描装置扫描船舶高度的数据，具体的，如图1所示，本发明的自动化码头桥吊安全作业系统还包括激光扫描装置7，该激光扫描装置7用于扫描船舶以获取船舶结构数据，根据对船舶的扫描，可以获知船舶当前的高度，进而可以根据船舶的高度确定一个船舶可作业高度H2；该船舶课作业高度H2为根据激光扫描装置确定的一个作业高度，与远程操作员人工标定的安全作业高度H1可能相同，也可能存在偏差，一个为实际扫描数据，一个为人为经验数据，本发明实施例中，远程操作人员在根据远程操作标定模块2标定安全作业高度H时，在远程操作员标定的安全作业高度H1和船舶可作业高度H2中选取最大值，避免人工经验标定和激光扫描数据中任一方的数据存在错误时导致安全事故发生，提高了桥吊作业的安全性。

在本发明的一些实施例中，潮汐变化量计算模块4包括高潮基准计算单元41、低潮基准计算单元42和潮汐变化量计算单元43。

高潮基准计算单元41用于以高潮潮高h_HW为基准，根据

计算当前潮高h_ht。

低潮基准计算单元42用于以低潮潮高h_LW为基准，根据

计算当前潮高h_lt。

潮汐变化量计算单元43用于根据

h_ht1-(h_ht+h_lt)/2 (3)，

计算船舶第二变化高度Δh2。

这其中，h_ht1为设定时间前，也即上一个时间点时，以高潮潮高为基准的潮高；h_HW为当日高潮潮高，h_LW为当日低潮潮高，T_HW为高潮时，T_LW为低潮时，R为潮差。

上述，在船舶高度变化量Δh未超出安全容忍范围ΔH时，桥吊可继续作业，在船舶高度变化量Δh超出安全容忍范围ΔH时发出报警信息，远程操作员根据船舶高度变化量Δh、结合激光扫描装置的扫描数据重新标定安全作业高度，重复上述过程直至作业结束。

基于上述提出的自动化码头桥吊安全作业系统，本发明还提出一种自动化码头桥吊安全作业方法，如图2所示，包括如下步骤：

步骤S21：在设定时间从码头操作管理系统获取船舶吃水数据和船舶装卸量数据，基于船舶吃水数据和船舶装卸量数据计算由船舶装卸引起的船舶第一变化高度Δh1。

步骤S22：在设定时间从码头操作管理系统获取一次当日潮汐数据，基于当日潮汐数据计算由潮汐变化引起的船舶第二变化高度Δh2。

步骤S21与步骤S22不分顺序执行。

步骤S23：根据船舶第一变化高度和第二船舶变化高度计算船舶高度变化量Δh。

步骤S24：在船舶高度变化量Δh超出安全容忍范围ΔH时，发出重新标定安全作业高度的报警信息。

具体的，在发出重新标定安全作业高度的报警信息后，采用H+Δh更新安全作业高度H，还可以根据现场实际情况重新核定安全容忍范围ΔH。

再进一步的，在标定安全作业高度时，还参考对船舶的激光扫描数据，采用激光扫描装置获取船舶的扫描数据，根据扫描数据确定一个船舶可作业高度H2，在远程操作员标定的安全作业高度H时，可在人为标定的安全作业高度H1和船舶可作业高度H2中选取最大值作为最终的安全作业高度H。

在本发明实施例中，基于当日潮汐数据计算由潮汐变化引起的船舶第二变化高度Δh2，具体为：以高潮潮高为基准，根据

计算当前潮高h_ht；以低潮潮高为基准，根据

计算当前潮高h_lt；根据h_ht1-(h_ht+h_lt)/2计算船舶第二变化高度Δh2；其中，h_ht1为设定时间前以高潮搞搞为基准的潮高；其中，h_HW为当日高潮潮高，h_LW为当日低潮潮高，T_HW为高潮时，T_LW为低潮时，R为潮差。

具体的安全作业方式已经在上述自动化码头桥吊安全作业系统中详述，此处不予赘述。

应该指出的是，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.自动化码头桥吊安全作业系统，包括：

码头操作管理系统；

其特征在于，还包括：

远程操作标定模块，用于远程操作员标定安全作业高度H和安全容忍范围ΔH；

船舶装卸变化量计算模块，用于在设定时间从所述码头操作管理系统获取船舶吃水数据和船舶装卸量数据，基于所述船舶吃水数据和所述船舶装卸量数据计算由船舶装卸引起的船舶第一变化高度Δh1；所述设定时间为以设定时间T为间隔的一些列时间点；

潮汐变化量计算模块，用于在所述设定时间从所述码头操作管理系统获取一次当日潮汐数据，基于所述当日潮汐数据计算由潮汐变化引起的船舶第二变化高度Δh2；

船舶高度变化量计算模块，用于根据所述船舶第一变化高度和所述船舶第二变化高度计算船舶高度变化量Δh；

报警模块，用于在所述船舶高度变化量Δh超出所述安全容忍范围ΔH时，发出所述远程操作标定模块重新标定安全作业高度的报警信息。

2.根据权利要求1所述的自动化码头桥吊安全作业系统，其特征在于，在所述报警模块发出报警信息后，将所述船舶高度变化量发送给所述远程操作标定模块；

所述远程操作标定模块，使用所述船舶高度变化量Δh重新标定安全作业高度。

3.根据权利要求1所述的自动化码头桥吊安全作业系统，其特征在于，所述系统还包括：

激光扫描装置，用于扫描船舶以获取船舶可作业高度H2；

所述远程操作标定模块，标定所述安全作业高度H时，在远程操作员标定的安全作业高度H1和所述船舶可作业高度H2中选取最大值。

4.根据权利要求1所述的自动化码头桥吊安全作业系统，其特征在于，所述潮汐变化量计算模块，包括：

高潮基准计算单元，用于以高潮潮高为基准，根据

计算以高潮潮高为基准的当前潮高h_ht；

低潮基准计算单元，用于以低潮潮高为基准，根据

计算以低潮潮高为基准的当前潮高h_lt；

潮汐变化量计算单元，用于根据h_ht1-(h_ht+h_lt)/2计算所述船舶第二变化高度Δh2；其中，h_ht1为所述设定时间前以高潮潮高为基准的潮高；

其中，h_HW为当日高潮潮高，h_LW为当日低潮潮高，T_HW为高潮时，T_LW为低潮时，R为潮差。

5.自动化码头桥吊安全作业方法，其特征在于，包括：

在设定时间从码头操作管理系统获取船舶吃水数据和船舶装卸量数据，基于所述船舶吃水数据和所述船舶装卸量数据计算由船舶装卸引起的船舶第一变化高度Δh1；所述设定时间为以设定时间T为间隔的一些列时间点；

在所述设定时间从所述码头操作管理系统获取一次当日潮汐数据，基于所述当日潮汐数据计算由潮汐变化引起的船舶第二变化高度Δh2；

根据所述船舶第一变化高度和所述船舶第二变化高度计算船舶高度变化量Δh；

在所述船舶高度变化量Δh超出安全容忍范围ΔH时，发出重新标定安全作业高度的报警信息。

6.根据权利要求5所述的自动化码头桥吊安全作业方法，其特征在于，发出重新标定安全作业高度的报警信息后，所述方法还包括：

更新安全作业高度H和安全容忍范围ΔH。

7.根据权利要求5所述的自动化码头桥吊安全作业方法，其特征在于，标定安全作业高度，具体为：

扫描船舶以获取船舶可作业高度H2；

在远程操作员标定的安全作业高度H1和所述船舶可作业高度H2中选取最大值。

8.根据权利要求5所述的自动化码头桥吊安全作业方法，其特征在于，基于所述当日潮汐数据计算由潮汐变化引起的船舶第二变化高度Δh2，具体为：

以高潮潮高为基准，根据

计算以高潮潮高为基准的当前潮高h_ht；

以低潮潮高为基准，根据

计算以低潮潮高为基准的当前潮高h_lt；

根据h_ht1-(h_ht+h_lt)/2计算所述船舶第二变化高度Δh2；其中，h_ht1为所述设定时间前以高潮潮高为基准的潮高；

其中，h_HW为当日高潮潮高，h_LW为当日低潮潮高，T_HW为高潮时，T_LW为低潮时，R为潮差。

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