智能大车防撞系统

智能大车防撞系统

岸桥大车防撞系统

张跃

宁波北仑第三集装箱码头有限公司

一、智能大车防撞系统创立背景

随着集装箱船朝大型化，高速化的方向发展，单贝列箱量增多，船期紧张，港口作业压力增加，但桥吊的作业能力有限，原有桥吊工作模式无法在规定船期内完成集装箱的装卸任务。

现有的大车防撞为反射式红外线感应元件，其原理是：把红外线发射器和红外线接收器装入同一个装置内，在其前方装一块反光板，利用反射原理探测有无接近的物体。该感应元件受港口环境影响较大，大车轨道跑偏，支架变形，港口沉降等外部因素干扰，都会导致发射器无法对准反光板，或反光板反射的红外线无法被接收器接收，引起反射式红外线感应元件可靠性下降，大车无减速动作，可能导致安全事故的发生。

二、智能防撞扫描技术原理

智能防撞扫描技术是一种利用扫描技术和数字处理，以扫描方式将物体信息转换为数字信号的技术，需配备发射器和接收器。发射器发出脉冲波，脉冲波碰到物体后，部分能量返回，当接收器收到返回脉冲波，且返回波的能量足以触发门槛值时，利用数字处理计算它到物体的距离值。智能防撞扫描技术通过连续不停地发射脉冲波，脉冲波打在高速旋转的镜面上，将脉冲波发射向各个方向从而形成一个平面区域的扫描，实现从点向面的转换。智能防撞技术可以实现以下两个功能：

1).在扫描范围内，设置一个或多个不同形状的保护区域，当有物体进入该区域时，发出报警信号；

2).在扫描范围内，输出每个测量点的距离，根据此距离信息，可以计算物体的外型轮廓，坐标定位等。

三、智能大车防撞系统创立方案

智能大车防撞系统采用新型智能防撞扫描技术与机械极限保护相结合的双重防撞保护。智能防撞扫描远程感应设定区域（设定区域分减速区和停止区）内出现的异物（该异物需符合智能防撞扫描所设定的分辨率大小及停留时长），一旦防撞扫描感应到符合条件的异物，将产生一个电信号，电信号通过继电器转换成交流110V传入桥吊电控系统PLC模块，实现大车减速或停止。

智能大车防撞系统集合电气与机械双重防撞保护，进行智能的信息采集与检测，综合机电双重防撞的资源配置，提高智能大车防撞系统科学性、合理性、可靠性。

1. 智能防撞系统的电气安装

智能防撞扫描装置重约2kg，安装位置大约在离地1.4米高度左右，无需改变大车结构，可靠性高，不会因大车动作产生的震动发生角度偏移。智能防撞扫描装置产生一个保护区域，保护区域分为减速区和停止区。一旦减速区域有人，车辆，其他异物等进入，智能防撞扫描装置会产生一个24V输出电信号，通过继电器，继电器输出一个110v电信号，进入桥吊电控系统，通过PLC程序运行处理，控制大车减速并发出警报。若大车继续运动至停止区，PLC程序发出停止命令信号，大车继续减速直至完全停止。

2. 智能防撞扫描系统程序调试

通过智能防撞扫描系统自带Engineering Tool调试软件，可查看智能防撞扫描系统的基本参数，调试新型智能防撞扫描系统防雾等级，监测区域范围，监测区域数量，监测区域形状，辨识度，物体停留时间等参数。

3. 智能防撞扫描系统基本参数设定

智能防撞扫描系统自带调试软件，具有查看、设定、改变基本参数的功能。图3-2即智能防撞扫描基本参数窗口，可查看智能防撞扫描系统扫描频率，扫描角度，角度分辨率，当前设备运行状态，运行总时间等参数，帮助维护调试人员了解设备参数、性能、状态。

4. 智能防撞扫描系统环境等级设置

智能防撞扫描系统可自动识别工作环境条件，切换不同的工作模式，以达到最佳的工作性能。智能防撞扫描系统环境作业能力等级根据不同工划分为六种不同的工作模式，工作环境雾气，粉尘等干扰因素较少时，可切换为一级作业模式，达到最高扫描灵敏度及监测保护能力。工作环境较恶劣，受大雾，粉尘，雨雪等因素影响较大时，自动切换为六级作业模式，牺牲一部分监测能力，减轻外部干扰因素对智能防撞扫描系统正常工作的影响。

5. 智能防撞扫描系统识别度及物体最小停留时间设置

智能防撞识别系统可自动扫描范围内的物体，通过内部软件自行识别其大小和形状，并作出相应的判断。智能防撞扫描识别度及物体最小停留时间设置窗口所示，通过软件对其识别度进行设置，进而调整智能防撞识别能力。

6. 智能防撞扫描系统保护区域大小、形状、数量设置

智能防撞扫描系统可在工作范围（半径为40米，角度为190°的扇形）内任意划定保护区域，通过自带软件设置保护区域大小、形状、数量（最多3个）。只有物体进入保护区域且符合设置参数，智能防撞扫描系统才会动作。根据港口桥吊安全作业要求，综合平衡港口自然环境因素和港口工作环境因素的共同影响，将防撞保护区设定为：以大车车轮为中点，左右延伸1m为防撞保护区域的宽度（2m宽），自大车门腿扫描器起，东西向长度12m内的矩形区域为大车1档限速动作区；长度5米内的矩形区域为大车停止动作区。

四、智能大车防撞系统的优劣分析

1. 智能大车防撞系统相对传统红外感应防撞装置的优势

1．智能大车防撞系统应用的智能防撞扫描仪

是低能耗、高性能、高效率的平面智能防撞扫描传感器，其工作范围可达 80 米，保护区域半径可达40米，扫描角度190°。相比传统反射式红外线感应方式w完成了由点检测到面检测的质变。

2. 智能大车防撞系统的保护区域形状、大小、数量根据应用需求任意设定，每个扫描仪可同时设置最多三个保护区域。

3. 智能大车防撞系统集成IP67级防灰防尘的紧凑型外壳和室外设备加热装置，可在恶劣室外环境下工作。

4. 智能大车防撞系统采用一级激光，属于低能量级激光设备，安全性较高可避免所有的静电危险,没有生物性危害。

5. 智能大车防撞系统应用多重回波技术（如果第一个物体是玻璃或其他可以透过的物体，脉冲波会继续往前，当碰到第二个物体时，部分能量返回），在雨雪、大雾、灰尘等恶劣室外因素也能确保出色的性能发挥。

6. 智能大车防撞系统通过以太网实时输出测量数据，最多可同步多个传感器，处理信号速度快。

7. 智能大车防撞系统拥有智能自检功能，组成安全链，避免了因设备故障导致防撞系统失效的问题。

8. 智能大车防撞系统具备机械、电气双重防撞保护，大大增加了桥吊防撞保护系统的可靠性。

2. 智能大车防撞系统相对传统红外感应防撞装置的劣势

1)智能大车防撞系统维护要求高，保养频率需稍大于传统反射式红外线感应元件。

2)智能大车防撞系统不能受太阳直射，一旦保护外壳破损，扫描装置容易发生故障。

五、未来展望

相比传统的反射式红外线感应，智能大车防撞系统优势明显，更加适应港口码头作业工况，更加符合港口码头作业要求，更加适用港口码头作业模式。预计智能大车防撞系统在桥吊大车防撞方面的应用能得到不错的效果。未来智能大车防撞系统可以推广到桥吊远程控制，自动化码头等方面防撞保护。

参考文献

[1]基于多传感器信息融合的车辆主动防碰撞控制系统http://wwwsensorworldcomcn/zzzt/2003/09/xhxt-1.htm

[2]盛怀茂，夏冠群，孙晓玮，李洪芹，李玉芳。FMCW 毫米波防撞雷达系统，申子产品世界2001-2-14，http://www.eepw.com.cn

[3]M.Breakstone,M.McDonald,Car-following:a historical review[J]. Transportation Research PartF21999PP.181-196

姓名：张跃（1984.06--）；性别：男；籍贯：浙江宁波；民族：汉族；学历：本科，毕业于三峡大学；现有职称：中级工程师；研究方向：港口电气；

单位及邮编：宁波北仑第三集装箱码头有限公司；（单位信息是刊登书上得，必填）

单位所在地：浙江宁波北仑区

第1页/ 共18页