散货码头便携式船舶舱口监控系统

王均伟 马德发

山东港口日照港岚山公司

1 引言

门座起重机(以下简称门机)在港口生产作业中发挥着重要作用。门机在装卸过程中需要与其他机械、人员配合作业,尤其是清舱作业时,由于船舶舱形结构不一,作业面多且分散,需要大量的人力辅助,才能保证作业的安全、高效。门机在作业时,因驾驶室距舱内料堆平面较远,与门机抓斗、吊具的作业区域(船舱)有一定的跨度,驾驶员视线容易被船体和舱口遮挡,不能看清船舱内的细节情况[1],特别是清舱时,舱内人、车同时作业,舱底是门机驾驶员的视线盲区,存在重大安全隐患。为解决视线盲区问题,常规采取门机驾驶员与舱口指挥人员配合的方式,这种方式如果人员脱岗或思想不集中,容易导致安全隐患,造成门机抓斗碰撞舱内设备、舱内机械误抓起的事故[2]。

为解决以上问题,设计便携式船舶舱口监控系统,在作业时安装在船舶舱口,使门机司机可以全方位查看舱内货物、机械情况,减少司机视线盲区,实现门机自主作业,减少参与作业的辅助人员,进而降低作业风险。

2 系统可行性分析

2.1 主要工作环境

散货码头装卸作业是临海室外环境,对防水、防尘、防盐雾等有较高要求,室外环境防护等级应为IP65及以上;驾驶室内设备因为矿石粉尘、振动等环境影响,电子设备易损坏,应具备IP65及以上防护等级使其可在各种天气情况下使用,支持室外光线变化,如白夜、明暗光线变化,可适用于多种光线照射角度与多种光源,支持多货种散货船舶舱内监控。

2.2 主要技术难点

在船上安装监控系统,需满足供电、网络通讯等要求,另外设备要便于携带,移动性好,具备防尘、防水功能。在所有的要求中,保障网络通讯是重中之重。

(1)网络通讯方案。因门机自身结构分支撑和回转上下两部分,如果采用一对无线网桥,当上部回转时,网络通讯将中断,无法满足实时网络通讯要求。如果采用5G技术,当回转时同样会受到大型设备的遮挡干扰。结合门机作业特点以及门机本身构造,提出一种有效的网络通讯解决方案:利用点对点双无线网桥与有线网络结合的4段式连接。第一对网桥发射端位于船上设备,接收端在门机下端固定部分,接收端网桥通过有线网络连接第二对网桥的发射端[3]。第二对网桥通过门机滑环箱,采用垂直对射的方式,接收端在滑环箱顶部,使其很好地跨越门机回转部分,再用有线连接将第二对网桥接收端接入司机室,满足门机回转时网络不中断,保证船上设备与门机的通讯。

(2)便携性设计,采用不锈钢箱体,尽量减轻设备重量;设计把手,使之便于携带。总重控制在20 kg以内。

(3)供电部分配套专用的船用转接头,可以从船舶每个舱的配电口接电,同时配备磷酸铁锂蓄电池,转接头不适用时采用蓄电池供电。

(4)防水、防尘,设备防护需满足IP66防护等级,线缆接头用防水航空插头。

3 系统组成

便携式船舶舱口监控系统由舱口便携摄像系统、无线传输系统、供电装置组成。每台门机建设1套,一对一使用,不能混用。该系统通过无线通讯方式传输信号至门机司机室,船舱内监控画面接入司机室内硬盘录像机进行存储,并在司机室液晶监视器上显示,司机通过监控屏幕可实时查看船舱内的货物情况。主要架构见图1。

图1 系统架构

船上部分采用大广角高清云台摄像机、可变焦带红外夜视功能。利用不锈钢箱体,集成无线网桥、摄像机等,便于携带。整体质量约12.8 kg,额定功率<10 W,采用磁吸的安装方式,IP66防护等级。

网桥传输应具备稳定性、可靠性、防爆性、抗干扰性等特点;应支持在小范围遮挡情况的无线通讯;无线工作频段支持2.4 GHz或5.8 GHz室外传输,传输距离≥500 m。组网灵活,应支持点对点和一点对多点传输方式,支持802.11a/n/ac无线标准,信道宽度应支持20/40/80 MHz。自带0/100/1000 Mb/s自适应RJ45接口。网桥设备延时小于200 ms,空口传输速率应≥100 Mb/s。支持通过拨码和Web方式进行中心端(主)和监控端(从)配对、切换。应支持频谱分析功能,能根据通信状况进行实时频谱扫描并切换至空闲信道。支持POE供电和DC12 V供电,应具有防护等级IP65以上。

视频监控图像如需回传后端,可采用网桥或5G方式。采用4G传输会出现明显的卡顿现象,不建议使用[4]。可定做专业支架,监控球型摄像机深入舱沿下方,进一步减少舱内成像盲区。摄像机需要开启强光抑制,减少强光对成像的影响。

4 结语

便携式船舶舱口监控系统用于散货船舶舱口指挥作业,针对不同船舶船舱的需求,提供便携式、可移动、可持续扩展、高适配度、信息实时传输的监控系统,能够满足船舶卸船全过程可视化管控。

在船舶每个舱口安装摄像机,与门机象鼻梁下方的摄像机形成双视角。调整网桥方向,对准岸边大机上的网桥接收器,依托无线网桥把船舱的监控图像实时呈现给门机驾驶员。舱内货物高度、剩余量、机械位置等可准确呈现在司机室监控屏幕上,司机可以更加全面地掌握船舱内的情况,安全、准确地抓取货物,减少人员使用,降低人机交叉作业风险,提高现场的安全管控水平。