陈化贵 黄 争
广州南沙联合集装箱码头有限公司
智能化、自动化技术在港口的应用是建设现代化港口的重要内容。自动化模式下的岸边集装箱起重机(以下简称岸桥)装卸作业有时会由于抓箱信息不准确、装船堆场位置错误等问题导致安全事故[1]。因此,在传统装卸模式直接闭锁抓箱、解锁放箱的基础上,设计一种开闭锁验证方法,通过此方法可以验证作业信息与实际不符的情况,阻止吊具进行开闭锁动作,从根源上杜绝卸船箱信息不准确、IGV不适载,装船IGV载箱错误而导致的货运事故。
2.1 主要技术参数
该自动化单小车岸桥的主要技术参数见表1。设备配备自动防摇、船型扫描、防撞保护、智能着箱、OCR(Optical Character Recognition,光学字符识别)识别等功能[2],可以实现轨距内对IGV全自动单/双箱抓放箱作业,在船侧安全高度以下为远程操作。
表1 岸桥主要技术参数
2.2 系统构架
自动化码头单小车岸桥的系统构架由TOS(Teminal Operation System,码头生产管理系统)和ECS(Equipment Control System,设备控制系统)组成;其中ECS由QCMS(Query-side Crane Management System,岸桥管理系统)、ACCS(Automatic Crane Control System,自动化岸桥控制系统)以及PLC组成,此外码头的每台岸桥都有独立的ECS[3]。
在信息流的传输方面,TOS和QCMS是以数据库的事件交互形式进行信息的传递,并在已设定的系统交互逻辑下,岸桥的每一个动作都是TOS与QCMS之间系统数据交互的体现[4]。QCMS是连接TOS和ACCS的桥梁,通过和码头水平运输系统以及智能理货OCR的交互(相关信息也可以都从TOS中获取),完成从TOS装卸船任务到ACCS指令的转换,并根据岸桥设备实时状态以及水平运输小车到达情况,控制指令的连续执行,实现岸桥的自动化作业。
QCMS分为任务层、执行层和设备层(见图1)。任务层(任务调度)负责管理TOS任务序列,根据既定的业务规则,从任务列表中选择任务执行。执行层(任务执行)具体执行任务层给出的TOS任务,主要包括任务分解和指令控制两大功能。任务分解将TOS任务分解为具体的指令序列,指令控制则根据设备实时运行状态以及安全控制结果,确定指令的开始执行时机。设备层(设备管理)负责同ACCS交互,主要包括指令交互、设备实时状态获取等功能。
图1 QCMS与其他系统关联情况
3.1 卸船IGV开锁验证
以进口箱作业管理为例,自动化码头单小车岸桥进口箱开锁验证流程见图2。
图2 进口箱开锁验证流程
(1)TOS发送指令后,调度系统根据TOS中发送出的卸船信息将任务发送给QCMS,此时岸桥吊具自动运行至作业槽位安全高度以上位置停止动作。
(2)吊具在船侧闭锁抓箱,抓箱成功后吊具从船侧自动运行至IGV侧,在自动运行的过程中OCR开始进行识别,识别完成后将识别结果发送给TOS。
(3)在TOS收到OCR发送来的信息后开始进行信息验证,信息验证通过则吊具能在IGV上正常进行解锁放箱,反之则需要操作人员人工介入进行操作。
3.2 装船IGV闭锁验证
以出口箱作业管理为例,自动化码头单小车岸桥出口箱闭锁验证流程见图3。
图3 出口箱闭锁验证流程
(1)TOS发送指令,IGV重载抵达作业位置后,OCR开始进行箱信息识别,识别完成后将识别结果发送给TOS。
(2)在TOS收到OCR发送来的识别结果后开始进行信息验证。
(3)TOS验证信息通过后,更新TOS上的理货状态为已理货确认,此时QCMS能够收到当前装船任务,并将吊具自动运行至IGV所在区域上方进行闭锁抓箱。成功完成闭锁抓箱动作后,QCMS向调度系统反馈抓箱完成,并将吊具自动运行至船侧安全高度之上进行放箱动作。TOS验证信息未通过则提示需操作人员人工介入进行操作。
3.3 开闭锁验证运行机制
为应对实际业务情况的变化,可在系统上根据岸桥号及船名航次进行开启及关闭操作,岸桥号优先级高于船名航次,例如当OCR识别率无法满足要求时,可以在某些特定情况下放宽限制以提升效率;当OCR系统故障或OCR摄像头故障时,为避免对操作产生影响,在综合评估安全风险的基础上,可以选择关闭所有的验证项,关闭后OCR识别结果不对IGV上解锁放箱产生限制,即不用等待OCR结果也可以完成操作。
3.3.1 进口箱卸船岸桥开锁验证运行机制
自动化作业模式下,进口箱卸船作业,岸桥放箱至IGV,解锁前需读取OCR识别结果,根据系统设置验证项进行判定。若验证发现异常情况,则不允许在IGV上解锁,此时需要人工介入。卸船验证信息主要包含“箱号”“ISO号”“危险品标示”“超限信息”等,针对不同的验证异常有不同的处理方案。
(1)“箱号识别异常”“ISO识别异常”指OCR无法正常识别箱号、ISO码的情况。司机可人工操控将箱起升或返回至船侧解锁,不能在IGV上解锁(下文情况也相同)。理货界面给出信息确认界面,人工识别后录入数据,系统根据理货录入信息重新验证。
(2)“箱号无信息”指OCR识别出的箱号在系统中舱单中无资料,即非卸船箱也非过境箱,设置该项主要是为了避免因OCR识别箱号错误导致错过危险品箱验证。如核实箱号后确认箱号识别无误,则必须在界面选择“溢卸”才可提交结果。理货提交结果后如无其他异常,则允许设备解锁操作。
(3)“箱号为危险品”指箱号与系统卸船信息匹配发现为危险品的情况。该情况下不允许IGV侧解锁,司机联系中控确定处理方案。处理方案一般为寄桥、箱回吊船上、调派人工集卡作业、授权允许IGV作业等。
(4)“TK箱识别”是指OCR信息是否影响系统对于TK箱及TK箱底梁属性的判定。若司机界面提示“无底梁TK箱,不允许普通IGV作业”,此时司机可结合实际情况在操作界面更正TK箱底梁信息,如确实为无底梁TK的,则由司机联系中控确定处理方案。处理方案一般为寄桥、箱回吊船上、调派TIGV作业,如选择为调配TIGV作业,则由司机将箱起升至安全高度以上,选择重新获取IGV,此时如TIGV到位后则会根据系统规则自动锁定。
(5)“非危险品有危标”指结合系统资料确认为普通箱,OCR捕捉到危标信息的情况。此时理货界面给出信息确认界面,如理货核实无危标则可提交无危标结果,后续司机可正常解锁操作;如理货核实确实有危标,则必须在界面点击选择“危标异常”才可提交结果,提交结果后司机界面提示为“非危险品有危标,不允许普通IGV作业(人工核对完成)”,后续由司机联系中控确定处理方案。
(6)“非标准尺寸”指岸桥吊具上扫描设备识别集装箱各面有异常突出,不适于IGV作业的情况。此时司机根据实际情况进行判断是否能正常上IGV,如确定不能正常上IGV,则由司机和中控联系确认处理方案。
(7)“待识别处理信息”指OCR尚未给出处理结果。“识别信息超时”指OCR反馈上述信息时间超过设定时间,停止等待OCR反馈结果,验证为异常。司机界面提示“无理货信息,待处理”,待OCR系统或理货人工识别后录入数据,系统根据理货录入信息重新验证。
3.3.2 出口箱装船岸桥开锁验证运行机制
自动化作业模式下,出口箱装船作业只有在确认理货信息后才允许岸桥进行闭锁抓箱作业。该运行机制主要是为了避免异常情况IGV或集卡实际带箱信息与指令信息不符的情况,所验证的信息项也仅为箱号、ISO码(尺寸箱型)两项。对于OCR识别结果正常的,无需理货再人工确认,对于无OCR结果或OCR识别验证异常的,则需理货人工检查、修正信息。
(1)“箱号识别异常”“ISO识别异常”指OCR系统无法正常识别箱号、ISO码的情况。
(2)“箱号不符”指OCR识别出的箱号与系统指令箱号不符。
(3)“ISO不符”不符指根据ISO码与系统指令ISO码不符。
(4)“待识别处理信息”和“识别信息超时”同上。
对于验证异常情况,在理货界面“装船信息条目”突出显示,或采取报警提示,由理货人工修正信息,并同步在中控界面显示异常;理货修正信息后仍然异常的,则在异常条目后增加“人工核对完成”,以区分是否已经人工核对。
对于理货人工修正信息仍然异常的,说明该箱信息数据异常,禁止司机闭锁抓箱,进入退装流程。
针对自动化码头单小车岸桥装卸船工艺进行研究,提出一种开闭锁验证方法。该方法可为传统集装箱码头自动化升级改造提供可行的技术支持。
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