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新型远程岸桥控制系统中的视频监控设计及应用

发布时间:2019-05-25 14:54
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  随着工业4.0和国际贸易的发展,传统集装箱码头生产第一线的岸桥随之快速发展,而随着PLC控制技术广泛应用于自动化控制的各个领域,岸边集装箱起重机以其安全高效的连续卸货优势在国内外各码头现场获得了广泛的肯定,并不断向着高效率、低能耗、智能化的方向发展,特别是与视频监控系统联动的自动化远程控制系统的应用,可以实现起重机的远程操控,无需再在机上配备司机,从而大幅提高总体效率降低了人力成本。

  新型远程岸桥控制技术是指司机坐在办公室环境下的ROS ( Remote Operation Station) ,通过高清全数字网络摄像机从岸桥现场传输过来的实时画面通过与PLC控制联动,进行远程起重作业。远控桥吊CCTV系统是实现远控桥吊控制的一个重要组成部分,是司机的一双“眼睛”。

  新型远程操控岸桥系统 ( 见图 1) 主要是在现有岸桥的PLC电控系统基础上加装监控设备、服务器等控制和传感装置,通过光纤传输将作业数据发送到后端的电脑同时将视频监控画面也传到远程操控台;通过监控摄像机传输过来的图像,远程控制岸桥PLC动作,实现岸桥的自动化或半自动化运行。同时一个操作台可以通过画面切换控制多台岸桥,实现一人多机的操作模式。

  远控桥吊CCTV系统是远控桥吊控制系统的一个重要组成部分,CCTV系统满足整个远控桥吊实现安全智能化控制的要求。能够兼容西门子的通讯协议,能够实时的根据PLC 中起升小车位置变化,调整摄像机的焦距,自动跟踪吊具等运行设备,配合桥吊人员对桥吊运行控制。

  CCTV系统为新型远程操控岸桥系统重要的组成系统,系统通过在鞍梁增加一个远程操作控制室, 系统把布置在整机各个角落的摄像头捕捉到的实时画面传输到远程控制室;司机可以根据监控实施传输过来的图像掌握现场的工作情况。并依据图像系统来辅助完成着箱等一系列的工作,从而保证岸桥能高效、可靠、安全的工作。

  远控桥吊的 CCTV系统主要职能为生产监控和安防监控;监控桥吊出入口及关键部位,系统采用分控与总CCTV系统控相结合的模式,分控为接入间即无人值守机房,系统基于网络实现对整个远控桥吊CCTV系统的管理和控制。岸桥与远程控制室的高速数据通讯连接。CCTV系统利用PROFINET的通讯协议与桥吊远控的西门子PLC实现联动。实时根据 PLC 中起升小车位置变化,调整摄像机的焦距,自动跟踪吊具等运行设备。高清数字摄像机将司机作业时所需的监控视角,通过光缆传输到ROS控制室,通过后台监控解码器将这些实时画面呈现在操作人员面前。这些全数字高清摄像机对桥吊、操作人员工作区进行了全覆盖,并且运用可变焦摄像机智能跟踪岸桥的工作状态、位移、高度等位置状态。使司机可以全方位无死角的清晰地观察到岸桥与集装箱的运作情况。司机通过显示器获得岸桥实时画面信息,通过手柄操控起升小车及大车,通过触摸屏操控其他功能

  前端摄像部分是整个系统的眼睛,主要功能是摄制视频图像,以备后端处理或储存使用。通过使用不同的镜头、防护罩与摄像机配合,可有效提高摄制图像的质量和观察范围。它的好坏直接影响整个系统的画面质量和系统性能指标。

  摄像机是整个远控桥吊 CCTV系统中最重要的部分,为使整个系统性能稳定,一定要选用高清晰度、高灵敏度、高可靠性的摄像机。设计系统全部采用彩色固定摄像机。

  根据整个远控桥吊现有规划以及对远控桥吊 CCTV系统的方便管理,在远控桥吊附近设立管理所有视频监控设备的总控制室,所有摄像机连接到总控制室,各个摄像机的信号采集传输线主要采用TCP/IP协议的超五类网线,部分距离接入间较远的摄像机采用室外多模光纤传输。

  将桥吊上摄像机按照距离、位置划分,分别设置汇聚箱,保证摄像机和控制中心(或者接入网络交换机)距离在70米以内的,将摄像机以超五类网线接入。摄像机和控制中心(或者接入网络交换机)距离超过70米的,采用光纤将摄像机接入网络。每个桥吊设置6个汇聚: 1#汇聚箱 接入5号位摄像机

  5#汇聚箱 接入9号、10号、13号、14号、19号位、17号、18号位摄像机

  每个汇聚箱内放置1台24口千兆交换机,通过SFP端口光纤模块,光电转换,将图像信号传输至鞍梁上的远程操作控制室。

  设置ROS 控制台:安装有显示器,手柄,触摸屏,PLC 等系统,通过光缆和 PLC 房内的控制系统连通,从而实现远程控制。通过读卡器识别验证作业司机权限。

  一个ROS操作台配套6个显示器。显示器主要显示每台桥吊上的摄像头的实时图像信息以及实时状态信息。为了满足和符合司机在实际操作以及作业环境的需求,显示器整合摄像头实时图像信息以及监控系统(CMS)的实时状态信息,满足司机实时了解桥吊的各种必要状态信息以及实时故障信息,比如起升,小车位置信息。

  模式一:通过安装于前大梁的摄像头来帮助司机定位集装箱船,帮助司机在作业过程中确保船上工作人员安全。

  模式二:手柄上有一个大车运行允许模式选择浮点,司机通过按下这个浮点可以手动的控制屏幕切换到海侧上横梁左右二侧安装的摄像头画面,以便在大车运行过程中,帮助司机判断俯仰是否会擦碰集装箱船天线等障碍物。

  模式三:当司机在触摸屏上选择,俯仰动作使能的时候。该屏幕将显示梯形架摄像头画面帮助司机观察俯仰动作过程中,钢丝绳和滑轮等机械结构的工作状况。

  模式一:通过安装于鞍梁中心摄像头,来查看整个车道的通行情况,以便司机掌握车道位置。

  通过安装于海侧大车行走左右位置的摄像头,帮助司机着箱并防止集卡吊起等危险情况发生。还有一个安装在登机口斜梯处的摄像头,观察舱盖板存放区域的情况,以免发生人员或设备的危险。

  模式二:当吊具在开锁模式下降到陆侧鞍梁以下位置是,原舱盖板观察摄像头,将会切换到

  模式三:当吊具在开锁模式下降到后大梁鞍梁以下位置是,原集卡通道观察摄像头,将会切换到安装于吊具锁销的四个摄像头,帮助司机完成着箱作业。

  模式四:当司机切换到大车运行模式的时候,大车四个缓冲器摄像头,显示大车四个轨道区域实时图像,帮助司机实现大车操作。

  中上显示器:通过安装于铰点的摄像头来帮助司机定位集装箱船,帮助司机在作业过程中确保船上工作人员安全。

  

  中下显示器:通过安装在小车架前后二段的摄像头,通过安装于小车架左右二个摄像头,广东会国际娱乐官网

  察二侧导板区域的情况,以便帮助抓箱或进入船舱作业。这个画面也是司机操作的主要画面。

  右上显示器:应业主要求预留给 TOS 的显示接口屏幕,只预留硬件显示器,所有相关功能都需要业主自行负责调试和修改。

  右下显示器:帮助司机完成装卸作业,右边为 CMS 功能画面,显示整机的基本信息和状态,

  故障信息。通过安装在后大梁清洗平台的摄像头,给予司机一个整机关于小车和起升位置全局的画面。

  设置CROS 控制台:安装有显示器。主要作用于通过高权限人员(控制室经理)下发桥吊和 ROS 之间对应绑定关系和 ROS 于当班司机的作业权限关系。同时兼顾 RCMS(远程起重机管理系统)功能。

  设置MROS 控制台:安装有显示器和旁路及紧停开关。主要作用于直接接入桥吊旁路和应急停止状态。同时兼顾 RCMS 功能。

  远控桥吊 CCTV系统协助桥吊远程操作控制系统在保证装卸效率的前提下,节约了人力;它能够让岸桥司机在远离岸桥的情况下实时掌握岸桥整机的状态并完成相应的工况操作。

  相对比于原先在起重机上,基于远程CCTV系统的远程程操作控制系统能够克服恶劣天气的影响,避免司机大风振动摇晃的工作环境,远程控制可以给操作人员一个相对比较舒适安静的环境进行工作。

  随着VR技术以及智能化摄像机侦测、追踪测距技术的成熟, CCTV系统的功能将越来越多、越来越强。远程操作控制系统可以在CCTV系统的帮助下的降低操作人员的工作强度,提高效率。相比于传统的司机一对一操作方式,实现了一对多的可能,大大减少了在人力成本上的花费。因此其市场前景也必然一片光明。

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