论文部分内容阅读
摘 要：随着新世纪的到来，我国港口建设步伐不断加快，并保持着良好的发展态势。与此同时，各种现代化技术的应用，极大地推动了我国港口机械电气自动化水平的提高。本文重点就港口机械电气自动化技术及控制进行了研究，以供参考。
关键词：港口机械；电气自动化技术；控制
改革开放以后，我国港口的建设速度日趋加快，有效推动了我国港口机械电气自动化技术水平的提升。与国际先进水平相比，我国沿海港口大型专业化码头的装卸设备丝毫不逊色，经济发展类型也由粗放型增长模式向集约型增长模式转变，港口机械模式也随之改变，装卸设备由过去的自动化、大型化、高速化向智能化、专业化、节约化过渡和转变，同时也带动新技术的发展。
1电动RTG技术
电动RTG的应用，有助于减少污染物排放，优化工作环境、减小运营成本，因而经济、社会、环保效益显著。对于RTG“油改电”技术而言，主要涉及到三大供电方式，包括电缆卷筒、低架刚性滑触线、高架滑触线三种供电途径。当前，我国多数沿海港口集装箱码头均实现了RTG“油改电”技术，并取得了显著的应用成效。日后，电动RTG技术的應用，将进一步朝着直流供电、锂电池、超级电容等相关蓄能设备方向研发，同时，进一步加强混合动力RTG技术研发，继而促进电动RTG技术尽快实现标准化应用。
2散货装卸自动化技术
在国外的港口中，大型散货码头使用的散货装备多数拥有半自动控制功能，通过人工辅助实现主要控制参数的设定，进而获得较高的工作可靠性和工作效率。例如，日本新日铁和德国汉堡运用自动化系统完成堆取料流程。我国上海港应用了散货抓斗、散货装船、斗轮堆取等全自动技术，成为全球首座实现港口散货作业全自动化的港口。
2.1集装箱装卸自动化技术
自1993年，荷兰鹿特丹港ECT码头——全球首座自动化运行集装箱码头建成并投产，随后，德国、新加坡、日本、香港等码头相继实现了集装箱自动化运行。对于荷兰、德国自动化码头而言，其堆场所采用的是轨道式的龙门吊、自动化导向车等组合应用技术。而对于外集卡装卸，主要利用的是远程人工操作、遥控吊具等方式，于堆区的另一端加以控制完成。对于新加坡码头而言，其自动化堆场所利用的是高架式自动化场桥，其具有自重小、定位精确等优势，更适用于水水中转，但只能在内集卡作业。就日本东京、香港HIT码头而言，主要采用的是半自动化技术，即轨道式的龙门吊，因而智能允许大车自动化作业，司机借助于人工操作，实现内、外集卡的自动化装卸。
我国也不逊色，早在2006年，我国上海港、振华港强强合作，于上海港之外的高桥二期码头，构建起了我国首个集装箱自动化堆场，能够借助于图像、激光测量进行科学、精确的定位，也是全球首座全面实现内、外集卡全自动化对箱、落箱的港口。
2.2散货装备自动扫描与控制技术
在散货的装卸作业中，实时监视作业料堆的最小高度、最大高度以及堆型分布等十分有必要，运用相关规则进行计算，对后续作业的作业参数进行确定。当前，肉眼观测和估计是大部分数据的来源，也有的数据是通过摄像机观察辅助获得。人工得到的数据容易受到天气、经验、时间以及情绪的干扰，无法保证数据的准确度，一旦出现人工失误或者数据误差，将会造成翻船、沉船、堆场地面损坏以及船体受损等严重事故。因此，将料堆轮廓自动检测技术应用到港口散货装卸作业具有重要意义和价值，也是实现装船机、卸船机以及斗轮堆取料机等设备自动化的前提和基础。利用激光测距的原理，在斗轮堆取料机和抓斗卸船机中安装目标定位系统，并将其作为检测器件；在装船机中安装激光扫描仪，用来完成目标检测作业。
1）抓斗卸船自动化扫描与控制。对于TPS而言，其内部存在2个偏转镜，由激光器所发射的激光，经由2级偏转镜的反射，映射到了物体的表面，激光再经过其表面反射回来，由激光接收器所接收。通过精密的检测，可以根据出射光、反射光之间的时间差，对物体与激光器之间的距离进行准确计算。借助于第2级偏转镜，可以促使激光就目标物体进行2维连续性扫描，并对目标表面各点的距离进行科学测量，结合各点所反射激光的角度、距离，获取物体的三维位置数据。由此点位置数据，可借助于有效算法，将目标物体表面形状特点及位置进行提取，还可还原表面形状。借助于激光测距进行多目标的自动化识别、检测，诸如自动化船体、船舱位置识别，舱口、舱底高度识别，船舱内物料类型、分布情况检测等。
2）斗轮堆取自动化扫描控制。对于该技术而言，其和卸船机一样，都需要借助于TPS进行扫描。扫描过程中，TPS将数据发送至堆取料机工作中心，并从源自于堆取料机PLC的相关位置数据，结合TPS的安装位置，借助于立体化表面还原算法，将料堆立体形状、位置信息进行获取。对于本地工作中心而言，其负责对数据进行处理，并将其发送、保存至中央控制室服务器中，与此同时，控制室中的远程终端结合数据库信息，对立体化料堆图形进行展示。
2.3集装箱设备自动化定位与控制技术
对于外高桥2期集装箱码头而言，已经构建起了自动化装卸作业与控制系统，借助于小规模轨道龙门吊，就内外集卡、作业箱等分别进行自动化定位，自动化装卸、并置于缓冲平台。对于这一系统而言，其主要是由集卡、吊具两大定位模块所构成。前者旨在就集卡进行粗略定位，协助指示集卡将其停在相应的操作位置，后者属于精确定位集卡，对吊具进行控制，并进行装卸作业。
3结语
在“十二五”规划的指导下，在未来3到5年之内，我国水运交通行业将面临着十分关键的机遇期，因此，应进一步加快港口机械电气自动化控制技术的研发和应用，保持全球领跑的发展态势，同时，进一步促进我国港口装备的完善和发展。此外，除了发展先进、可靠的硬件设施以外，还应大力促进软件产业的发展，实现优秀软件的国产化，并注重提升其自动化调试、升级功能，减少整机的成本，以更好地提高国际竞争力。
参考文献
[1] 刘晋川， 张玉波， 等. 港口机械结构疲劳寿命预测技术研究与应用[J]. 起重运输机械， 2011， 19 （03）： 114 - 117.
[2] 洪钐， 刘晋川， 等. 轮胎式集装箱门式起重机节能技术应用与发展[J]. 港口装卸， 2012， 13 （01）： 205 - 206.
关键词：港口机械；电气自动化技术；控制
改革开放以后，我国港口的建设速度日趋加快，有效推动了我国港口机械电气自动化技术水平的提升。与国际先进水平相比，我国沿海港口大型专业化码头的装卸设备丝毫不逊色，经济发展类型也由粗放型增长模式向集约型增长模式转变，港口机械模式也随之改变，装卸设备由过去的自动化、大型化、高速化向智能化、专业化、节约化过渡和转变，同时也带动新技术的发展。
1电动RTG技术
电动RTG的应用，有助于减少污染物排放，优化工作环境、减小运营成本，因而经济、社会、环保效益显著。对于RTG“油改电”技术而言，主要涉及到三大供电方式，包括电缆卷筒、低架刚性滑触线、高架滑触线三种供电途径。当前，我国多数沿海港口集装箱码头均实现了RTG“油改电”技术，并取得了显著的应用成效。日后，电动RTG技术的應用，将进一步朝着直流供电、锂电池、超级电容等相关蓄能设备方向研发，同时，进一步加强混合动力RTG技术研发，继而促进电动RTG技术尽快实现标准化应用。
2散货装卸自动化技术
在国外的港口中，大型散货码头使用的散货装备多数拥有半自动控制功能，通过人工辅助实现主要控制参数的设定，进而获得较高的工作可靠性和工作效率。例如，日本新日铁和德国汉堡运用自动化系统完成堆取料流程。我国上海港应用了散货抓斗、散货装船、斗轮堆取等全自动技术，成为全球首座实现港口散货作业全自动化的港口。
2.1集装箱装卸自动化技术
自1993年，荷兰鹿特丹港ECT码头——全球首座自动化运行集装箱码头建成并投产，随后，德国、新加坡、日本、香港等码头相继实现了集装箱自动化运行。对于荷兰、德国自动化码头而言，其堆场所采用的是轨道式的龙门吊、自动化导向车等组合应用技术。而对于外集卡装卸，主要利用的是远程人工操作、遥控吊具等方式，于堆区的另一端加以控制完成。对于新加坡码头而言，其自动化堆场所利用的是高架式自动化场桥，其具有自重小、定位精确等优势，更适用于水水中转，但只能在内集卡作业。就日本东京、香港HIT码头而言，主要采用的是半自动化技术，即轨道式的龙门吊，因而智能允许大车自动化作业，司机借助于人工操作，实现内、外集卡的自动化装卸。
我国也不逊色，早在2006年，我国上海港、振华港强强合作，于上海港之外的高桥二期码头，构建起了我国首个集装箱自动化堆场，能够借助于图像、激光测量进行科学、精确的定位，也是全球首座全面实现内、外集卡全自动化对箱、落箱的港口。
2.2散货装备自动扫描与控制技术
在散货的装卸作业中，实时监视作业料堆的最小高度、最大高度以及堆型分布等十分有必要，运用相关规则进行计算，对后续作业的作业参数进行确定。当前，肉眼观测和估计是大部分数据的来源，也有的数据是通过摄像机观察辅助获得。人工得到的数据容易受到天气、经验、时间以及情绪的干扰，无法保证数据的准确度，一旦出现人工失误或者数据误差，将会造成翻船、沉船、堆场地面损坏以及船体受损等严重事故。因此，将料堆轮廓自动检测技术应用到港口散货装卸作业具有重要意义和价值，也是实现装船机、卸船机以及斗轮堆取料机等设备自动化的前提和基础。利用激光测距的原理，在斗轮堆取料机和抓斗卸船机中安装目标定位系统，并将其作为检测器件；在装船机中安装激光扫描仪，用来完成目标检测作业。
1）抓斗卸船自动化扫描与控制。对于TPS而言，其内部存在2个偏转镜，由激光器所发射的激光，经由2级偏转镜的反射，映射到了物体的表面，激光再经过其表面反射回来，由激光接收器所接收。通过精密的检测，可以根据出射光、反射光之间的时间差，对物体与激光器之间的距离进行准确计算。借助于第2级偏转镜，可以促使激光就目标物体进行2维连续性扫描，并对目标表面各点的距离进行科学测量，结合各点所反射激光的角度、距离，获取物体的三维位置数据。由此点位置数据，可借助于有效算法，将目标物体表面形状特点及位置进行提取，还可还原表面形状。借助于激光测距进行多目标的自动化识别、检测，诸如自动化船体、船舱位置识别，舱口、舱底高度识别，船舱内物料类型、分布情况检测等。
2）斗轮堆取自动化扫描控制。对于该技术而言，其和卸船机一样，都需要借助于TPS进行扫描。扫描过程中，TPS将数据发送至堆取料机工作中心，并从源自于堆取料机PLC的相关位置数据，结合TPS的安装位置，借助于立体化表面还原算法，将料堆立体形状、位置信息进行获取。对于本地工作中心而言，其负责对数据进行处理，并将其发送、保存至中央控制室服务器中，与此同时，控制室中的远程终端结合数据库信息，对立体化料堆图形进行展示。
2.3集装箱设备自动化定位与控制技术
对于外高桥2期集装箱码头而言，已经构建起了自动化装卸作业与控制系统，借助于小规模轨道龙门吊，就内外集卡、作业箱等分别进行自动化定位，自动化装卸、并置于缓冲平台。对于这一系统而言，其主要是由集卡、吊具两大定位模块所构成。前者旨在就集卡进行粗略定位，协助指示集卡将其停在相应的操作位置，后者属于精确定位集卡，对吊具进行控制，并进行装卸作业。
3结语
在“十二五”规划的指导下，在未来3到5年之内，我国水运交通行业将面临着十分关键的机遇期，因此，应进一步加快港口机械电气自动化控制技术的研发和应用，保持全球领跑的发展态势，同时，进一步促进我国港口装备的完善和发展。此外，除了发展先进、可靠的硬件设施以外，还应大力促进软件产业的发展，实现优秀软件的国产化，并注重提升其自动化调试、升级功能，减少整机的成本，以更好地提高国际竞争力。
参考文献
[1] 刘晋川， 张玉波， 等. 港口机械结构疲劳寿命预测技术研究与应用[J]. 起重运输机械， 2011， 19 （03）： 114 - 117.
[2] 洪钐， 刘晋川， 等. 轮胎式集装箱门式起重机节能技术应用与发展[J]. 港口装卸， 2012， 13 （01）： 205 - 206.