漏斗远程控制系统设计

李 磊

漳州招商局厦门湾港务有限公司

1 引言

漏斗作为散杂货码头装卸的主要设备，在码头前沿和后场发挥着重要的作用[1]。目前漏斗上闸门控制和漏斗下箱车内堆料看护及指挥箱车行走的工作，多由工人负责[2]，存在两个问题：一是人机交叉，有一定安全隐患，如门座起重机、箱车司机操作不当或漏斗自身钢结构腐蚀后垮塌，会对工人造成人身伤害，同时散粮产生的粉尘也对工人的健康造成影响；二是单艘散粮船舶(3～5万t级)装卸一般需4台漏斗、4名工人参与作业，由于工人资源有限，会出现漏斗作业线停机的情况，作业效率较低。

为此，设计漏斗远程控制系统，1人可远程操控2～3台漏斗作业，保障设备作业安全，提高作业效率，解决了用工难问题，同时可降低劳务用工成本。

2 系统组成

2.1 整体方案

方案主要应用摄像、无线通讯和PLC控制等技术，在漏斗上安装摄像头、无线接收器、箱车提示系统(状态指示灯及语音)和PLC等装置；在码头前沿作业区域电站房间设置远程中控室，内部安装操作台、显示屏和控制箱等。运用5G信号，在中控室实时观察漏斗堆料、放料和箱车位置等画面状态，进行远程操控漏斗和指挥箱车行走。系统主要由漏斗、中控室和信号传输3大部分组成。

2.2 漏斗

漏斗部分由箱车就位检测、料位监控、闸门控制、箱车提示和无线接入设备组成。

(1)箱车就位检测由2台枪型摄像机实现，安装于漏斗斗口闸门两侧大梁，与料位监控共用，1台摄像机监控漏斗下箱车位置，另1台作为双向视角监控的补充，实现全方位无死角监控。经无线信号将视频画面传输到中控室，通过显示屏实时监控箱车行进位置。

(2)料位监控由2台枪型摄像机和2台球型云台摄像机组成，2台枪型摄像机与箱车就位检测共用，1台监控箱车内料位、闸门开闭位置，另1台作为双向视角监控的补充；2台球型摄像机安装于码头前沿高杆灯上，监控漏斗斗口内料位，实现码头前沿漏斗全覆盖、斗口全视角监控。经无线信号将视频画面传输到中控室。

(3)闸门控制。原漏斗闸门开闭是通过工人操作按钮，经常规接触器控制电动油缸伸缩来驱动。本系统对此进行了改造，增加闸门开闭限位控制和1组PLC装置(设为从站，主站设置在中控室)，本地PLC经无线信号与中控室PLC形成通讯，采集本地控制保护和中控室闸门操作手柄、开关等信号，实现对闸门远程控制。

(4)箱车提示系统由LED显示屏、同步语音播报器和人工语音广播组成。LED显示屏共2个，用中文表示前进(绿色)、后退(绿色)、离开(绿色)和停止(红色)，安装于漏斗下底梁两侧，便于箱车司机在后视镜观察到的位置上。通过在中控室操作台上启动各工作按钮，经无线信号和中控室PLC通讯，输出控制LED显示屏上各指示，提醒箱车司机进行前进、后退、离开和停车的操作。同步语音播报器2个，安装于漏斗支腿上方对向两侧，与LED显示屏进行同步控制，语音提醒箱车司机进行操作。人工语音广播通过麦克风实时进行广播，以提醒箱车司机安全操作和现场安全警告等。

(5)无线接入设备1台，由无线输入客户端装置(漏斗控制箱内)及外置天线(漏斗顶部边缘外置)组成，汇集枪型摄像机、漏斗PLC、LED显示屏、同步语音播报器和人工语音广播的通讯端口，接收无线信号与中控室进行通讯。

2.3 中控室

中控室设置在配电站的房间内，距岸边垂直距离50 m，可观察到整个泊位漏斗作业线，内部配置操作台、显示器、麦克风、控制箱和辅助设施等。

(1)操作台上布置操作按钮(箱车前进、后退等)、控制按钮(急停、复位等)、操作手柄(漏斗闸门开闭)、开关(本地/远程选择)和指示灯(上电、通讯、故障)等，接入本地PLC，实现各控制功能。

(2)显示器由1个液晶显示屏和1台高清录像机组成，安装于操作台上，根据工作要求，将显示屏分割成3个画面，分别是漏斗闸门开闭及箱车内料位画面、漏斗斗口内料位画面、箱车行进位置画面，用于实时监控。

(3)麦克风安装于操作台上，经无线信号与漏斗形成通讯，用于现场人工语音提醒和警告。

(4)控制箱内主要有1组PLC装置(设为主站，从站设置在漏斗控制箱内)、1台交换机和若干电气元件(断路器、接触器、继电器)等。PLC经交换机通过无线信号与漏斗通讯，实现对漏斗闸门控制和箱车提示的功能；交换机作为网络连接设备，自带光口和以太网口，光口连入光纤信号，以太网口连入PLC信号。

2.4 信号传输

通过无线WIFI技术和有线网络相结合，在港区安装5G WIFI及基站，无线信号覆盖2 km范围，遍及整个港区前沿。因漏斗作业无固定位置，随机性较强，所以漏斗到大楼基站采用无线通讯，以适配漏斗在码头前沿任意位置作业的需求。大楼基站到中控室采用有线光纤连接，以满足信号更稳定及千兆带宽组网的需求。整个系统组成一个私有局域网，各设备之间通过该网络进行无障碍通讯。信号传输网络配置和各设备之间通讯协议见图1。

图1 系统网络结构图

2.5 其他技术要求

(1)该系统具有本地/远程选择功能，远程优先于本地。当远程出现故障时，可在本地进行操作控制漏斗，相互之间进行安全联锁保护。

(2)当无线或有线信号意外中断时，要求系统可以自动关闭漏斗闸门。

(3)为便于故障查看和事件调查，高清录像机具有近2个月视频存储功能。

3 结语

系统改造后，漏斗远程控制操作简便，动作响应快，1人可完成2台漏斗远程操控，取得了较好的使用效果，在提升作业效率的同时节约了人工成本。该漏斗远程控制技术可在同类型的散货码头进行推广，提升散货码头作业的自动化程度和安全性。