港口船舱作业实时安全监控的开发和研究 .pdfVIP

港口船舱作业实时安全

监控的开发和研究

集团企业公司编码：（LL3698-KKI1269-TM2483-LUI12689-ITT289-

港口船舱作业实时安全监控的开发和研究

港口拥有大批的各种类型的起重机械进行着码头的装卸作业。由于船舶

日趋大型化，船大舱深，起重司机在几十米高的驾驶室内看不到船舱内

的工人装卸操作情况，司机操纵起重机提升或下降货物全靠指挥手势这

种原始方式传递信息。司机和指挥手思想高度紧张，劳动强度高，经常

发生误动作。由于司机与指挥手之间的信息传递有一定的时间差，不仅

影响了装卸效率，而且产生了诸多不安全因素，无论舱内进行杂货装

卸，还是木材装卸和集装箱装卸，经常发生司机操纵的延误，险象环

生。多年来，人们总希望改变这种落后的操作方式。随着科学技术的发

展，采用了电视摄像和信号传输技术以及集图像、荷重、起升高度、臂

架幅度为一体的显示技术，能够比较圆满地改变这种落后的操作方式，

多少年来码头工人的梦想变成了现实。

港口装卸环境复杂，用电视摄像监视，摄像机与监视器之间可以用无线

信号传输和有线信号传输。

如采用无线信号传输，摄像机可以安装在大船上，其优点是图像视角

好，可以采用摄像机云台上、下、左、右旋转，调整图像视角的变化，

其缺点是摄像机临时安装在大船上，安装位置难以确定，大船舱面情况

复杂，安装上有困难。如采用电磁吸铁将摄像头吸附在舱面上，对大船

磁罗盘有一定影响。无线信号传输干扰大，容易造成图像不清，摄像机

安装在大船上也不易管理。

如采用有线信号传输，摄像机必定要安装在门机上，司机要看到舱内的

作业情况，摄像机一定要安装在象鼻梁的头部，臂架俯仰角度是随门机

幅度的变化而变化。摄像机不能固定一个摄像角度，门机振动大，摄像

机如采用云台人工控制摄像方向，云台转向是由小的蜗轮蜗杆组成，云

台经不起门机的振动，容易损坏，司机在操作门机的过程中也无暇操作

摄像云台，因此研究摄像机的随动装置是本课题的研究关键。

课题组对摄像机的随动装置进行了大量的调查和试验，国际上从九十年

代中期对起重机的电视摄像监控进行了研究，课题组参观了外高桥港区

日本生产的80吨液压吊车，该吊车比较平衡，摄像机及云台装在臂架中

部，驾驶室内装有9英寸黑白监视器，臂架幅度变化时摄像机的摄像方

向跟着变化，靠司机人工调整云台的上、下、左、右四个摄像方向，监

视器没有臂架幅度、货物重量及钩头高低位置显示。

根据调研的启示，课题组提出了将摄像机安装在门机象鼻梁前部顶端，

依靠摄像机及外壳本身的重力，跟随臂架幅度变化，保持摄像机的垂直

向下的摄像方向，无论臂架幅度如何变化，象鼻梁顶端始终在船舱的上

方，摄像方向始终对着船舱。

为了使该系统真正成为起重机安全操作保护装置，课题组还提出把舱内

现场作业实况、负荷量、臂架幅度、吊钩高低位置集中显示在电视屏幕

上，组成一个完整的起重机的安全监控系统。

由于港口环境恶劣，摄象机安装在露天几十米的高空，门机振动又大，

这对摄像机的安装和结构有一定的要求，摄像机要有防水、防尘、防

振、抗风措施，这样才能适用于港口的生产作业环境。

本系统是一个整套的安全信息传递及接收显示报警装置，它包括：

①安装在象鼻梁头部跟踪船舱的电视摄象机；

②安装在司机室的控制主机及电视监视器；

③起重负荷量及门机幅度信号转换器；

④超负荷保护器；

⑤安装在起货卷简旁的编码光电信号脉冲高低位传感器；

⑥幅度传感器；

⑦销轴式传感器；

⑧指挥手与司机之间的对讲机。

安装在门机象鼻梁前端的摄像机，跟随臂架幅度的变化，摄像机依靠自

重自动转动摄像头，摄像方向始终垂直对着船舱，摄像机将船舱的图像

画面转换成模拟信号经屏蔽通讯电缆通过象鼻梁及臂架传送到门机驾驶

室内的电视监视器，电视监视器将图象信号还原成图象画面，显示在电

视屏幕上。安装在起重机起升减速箱底部的销轴传感器是由电阻应变片

组成的电桥，起重负荷通过钢丝绳及滑轮传递到起升卷简上，通过联轴

节传递到起升减速箱的底部与门机转台联接的销轴式传感器上，销轴传

感器将受到的剪切力转换成电压信号，传送到超负荷保护器。幅度传感

器安装在门机臂架的下铰点。幅度传感器是由旋转电位器组成，当臂架

的幅度变化时，幅度传感器的电阻值发生变化，电位器的电压发生变

化，表示幅度的电压信号也传送到超负荷保护器。超负荷保护器经过计

算即时显示门机幅度及起重负荷，根据幅度大小判别门机起重负荷是否

超载。超载发出报警信号，起重负荷及幅度信号转换器将超负荷保护器

的显示信