提高集装箱岸桥远程操控作业效率的技术
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港口科技
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提高集装笳岸林达程操控作必故率的技术
林锋
(厦门集装箱码头集团有限公司，福建厦门361006)
摘要：为提高集装箱岸桥远程操控作业效率，对集装箱岸桥远程操作现状进行分析，介
绍厦门集装箱码头集团远程操控系统组成和功能、所采用的提升远程操控作业效率的
技术。在集卡定位系统中采用双维度集卡姿态识别技术，使系统能在陆侧实时扫描、计
算集卡的坐标和倾斜角度，指挥岸桥吊具自动匹配集卡的位置和角度，从而实现陆侧
安全监控下的“一键”着箱功能。对未来提高岸桥远程操控作业效率的技术进行展望：
通过应用高精船图和融合多种识别技术的智能吊具来提高岸桥海侧作业的识别精度，
提升远程操控岸桥的自动化程度和作业效率。
关键词：港口；集装箱岸桥;远程操控;作业效率;双维度集卡姿态识别技术;“一键”着箱
0引言
目前，大多数传统集装箱码头已经进入发展
的瓶颈期，存在司机大龄化、设备老化等诸多问
题。近年来，随着人口红利下降，经济进人转型阶
段,用工难、用工贵的问题凸显。随着技术进步，
更智能、更自动化、操作更轻松的港口设备不断
涌现。
在岸桥远程操控方面，国内多个港口开展研
究，例如：天津港研究岸桥新型远程操控系统卟
深圳港探索集装箱起重机半自动改造[2i。设备制
造商也从制造角度开展常规集装箱岸桥远程控
制改造131和双起升岸边集装箱起重机141的研究。本
文对提高岸桥远程操控作业效率的技术进行介
绍，并将该技术应用于厦门集装箱码头集团6台
远程操控岸桥，通过实践来探索岸桥远程操控的
技术方向。
1集装箱岸桥远程操作现状
1.1操作上的困境
国内港口普遍追求岸边操作高效率，而在效
率方面岸桥远程操控暂时无法达到人工操作的
水平。1.2技术上的困境
远程操控主要难点是水平方向上的操作。司
机在设备上作业时，可以通过接触器、制动器、车轮
与轨道的声音、小车的振动和三维视觉等来判断操
作。司机在远程操控台操作时，只能通过电脑屏幕
来操作。
2提高岸桥远程操控作业效率的技术
在远程操控模式下提高作业效率的方法就是
尽量减少司机手动操作，增加岸桥自动运行部分，
在这个方向上可以做一些技术改进。
2.1岸桥远程操控系统组成
厦门集装箱码头集团岸桥远程操控主系统组
成见图1。
(1) 自动化控制系统是岸桥远程操控系统的核
心，它根据作业指令并利用所获取的扫描信息对
作业路径进行规划，在允许的安全作业路径内，通
过自动控制小车和起升机构的运行速度，引导吊
具从源位置运行到目标位置。
(2) 集卡定位系统的主要功能是引导集卡停在
指定位置，并反馈集卡、集装箱的姿态信息给自动
化控制系统。
(3) 船形扫描系统通过实时扫描障碍物的位
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图1厦门集装箱码头集团岸桥远程操控系统组成
置，提供半自动系统运行路径的障碍物信息，保证
半自动系统安全可靠运行。
(4) 吊具姿态检测系统利用传感器技术，并根
据定位系统所检测到的岸桥陆侧集装箱或集卡的
位置信息，自动调整吊具倾转角度和水平位置。
(5) 吊具防摇系统利用传感器技术获取吊具与
小车之间的相对位置信息，自动调整小车运行速
度，实现在规定的时间周期内使吊具与小车之间
的相对位置处于设定偏差范围内。
(6) 吊具防扭系统利用传感器技术获取吊具与
小车之间的相对角度信息，自动调整钢丝绳进行
补偿，实现吊具与小车之间的相对角度值保持在
设定偏差范围内。
(7) 视频识别系统采集集装箱的箱号，辅助系统判断当前作业集装箱是否符合作业顺序，参与
远程智能交接和远程智能理货的信息交互。
(8) 远程操作台集成船舶的具体作业信息、岸
桥工作状态信息、CMS
内容、生产管理系统、操作
手柄和按钮等。
(9) 视频监控系统利用视频技术为司机提供
实时监控画面，监控所有岸桥作业中的重要视角，
识别起重机周围环境3
(10) 安全管理系统主要有2个功能:一是利
用传感器技术识别操作人员，通过机械装置禁止
无关人员进入岸桥作业区域；二是利用传感器技
术识别周围物体，防止岸桥发生各种碰撞。
厦门集装箱码头集团6台远程操控岸桥配置
比较见表1。
表1厦门集装箱码头集团6台远程操控岸桥配置比较
系统配置岸桥A
和B
岸桥C
岸桥D
岸桥E
和F
集成方式改造改造改造
新购设备
基础电控ABBABBABB
安川
视频监控系统ABB
/联大安迅士ABB
/联大安迅士
视频识别系统西丼科技振华亚洲视觉西井科技
集卡定位系统ABB
振华ABB
国泰星云
船形扫描系统ABB
振华ABB
安川
吊具防摇防扭系统ABB
振华ABB
安川
防撞系统SICKSICKSICKSICK
起升定位绝对值编码器+绝对值编码器+
绝对值编码器+绝对值编码器+
增量型编码器增量型编码器
增量型编码器增量型编码器
小车定位绝对值编码器+磁钉绝对值编码器■!■磁钉
绝对值编码器+磁钉绝对值编码器+磁钉
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2.2
提高作业效率的技术
要使远程操控岸桥真正能够常态化应用，远
程操控的作业效率就需要达到或接近人工平均作
业效率=这样远程操控的每个环节,包括岸桥陆侧
对箱放箱、小车起升联动运行、海侧对箱放箱等，
都必须接近或超过人工操作的速度。陆侧对箱放
箱是最有条件实现的。在集卡定位系统中采用双
维度集卡姿态识别技术，实现陆侧作业安全监控
下的“一键”着箱，大幅提高远程操控的作业效率。
2.2.1双维度集卡姿态识别技术
以往的集卡定位系统功能主要是引导集卡停
在指定位置，并没有检测集卡在岸桥小车方向上
的位置和相对于岸桥吊具的倾斜角度的功能。新
型集卡定位系统具备双维度集卡姿态识别能力，
它利用激光扫描仪配合转动机构实时扫描车道
上的集卡，实现2个方向上的坐标定位。它主要
实现以下3个功能:一是准确引导集卡停到指定
位置;二是将集卡在岸桥小车方向上的位置坐标
发送给自动化控制系统;三是通过综合计算集卡
在岸桥大车方向上的坐标和小车方向上的坐标，得到集卡停止时相对于吊具的倾斜角度，并发送
给自动化控制系统。
2
.2.2岸桥陆侧安全监控下的“一键”着箱
在装船作业时，集卡定位系统引导目标集卡
到达准确位置，同时得到集装箱小车方向上的坐
标和倾斜角度。自动控制系统根据小车方向上的
坐标指挥小车移动到位，再根据倾斜角度启动自
动防扭功能，调整吊具姿态以匹配集装箱倾斜角
度。当吊具自动运行到目标集装箱正上方安全高
度时，系统提示司机按住手动按钮，吊具将自动减
速运行接近集装箱，直至精确对箱。在卸船作业
时，利用岸桥在海侧抓箱的时间，集卡定位系统引
导目标集卡到达准确位置，同时得到集卡小车方
向上的坐标和倾斜角度。自动控制系统根据小车
方向上的坐标指挥小车移动到位，再根据倾斜角
度启动自动防扭功能，调整吊具姿态以匹配集卡
倾斜角度。当岸桥自动运行到集卡正上方安全高
度时，系统提示司机按住手动按钮，岸桥将自动减
速运行接近集卡，直至集装箱安全放到集卡上。岸
桥陆侧安全监控下的“一键”着箱流程见图2。
图2岸桥陆侧安全监控下的“一键”着箱流程
2.3岸桥远程操控作业效率
岸桥C
远程操控作业效率见表2。将2019年
7月14一21日岸桥C
远程操控作业效率与人工
机上作业效率进行对比，岸桥C
远程操控平均作
业效率为22.11 TEU
/h
,距离人工机上平均作业效
率大约有3 TEU
的差距。
岸桥A
远程操控作业效率见表3。岸桥A
由
于作业时间不长，暂时不能看出作业效率上的差
距，但其短时远程操控作业效率已经超过人工机
上作业效率。
• 48 •岸桥E
和岸桥F
远程操控作业效率见表4。
2019年7月12 —18日岸桥F
远程操控平均作业
效率为21.23 TEU
/h
,距离人工机上平均作业效率
大约有12 TEU
的差距。
从表2和表4可以看出，岸桥远程操控作业
效率比人工机上作业效率低，只在个别情况下远
程操控作业效率是超过人工机上作业效率的。岸
桥远程操控作业效率是在远程操控作业模式未全
面强制使用、大部分司机远程操作技能尚不熟练、
操作工艺尚未完善的情况下取得的。随着司机远港口科技
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表2岸桥C
远程操控作业效率
曰期时间船名舱盖板/个总箱量/TEU
远程操控作业效率/(TEU
/h
)人工机上作业效率ATEU
/h
)
7月14日07:46-14:29成功811116.5323.40
7月14日17:36-19:00
中外运02719.2927.71
7月14日19:15-03:32中外运1019623.6627.71
7月15日16:07-17:25达飞03426.1529.30
7月17日10:41-13:18兴亚05320.2529.89
7月19日08:27-11:30天敬27223.6129.83
7月21日16:09-19:00东方48329.1226.10
7月21日19:01-23:30东方48218.2926.10
表3岸桥A
远程操控作业效率
曰期时间
船名舱盖板/个总箱量/TEU
远程操控作业效率八TEU
/h
)人工机上作业效率ATEU
/h
)
7月21日16:40-18:16
东方04528.1326.10
表4岸桥E
和岸桥F
远程操控作业效率
曰期时间船名
设备号舱盖板/个总箱量/
TEU远程操控作业效率/
(TEU
/h
)人工机上作业效率/
(TEU
/h
)
7月12日14:17-15:12
新舟岸桥F
11416.3627.96
7月16日09:05-11:42祥溢岸桥F
06725.6131.40
7月17日09:05-11:38兴宁岸桥E0
11243.9235.21
7月18日09:42-11:38
弘泰岸桥F
53721.7241.76
程操作技能的提高、相关操作工艺进一步完善，岸
桥远程操控作业效率应能接近或达到人工机上作
业效率，甚至超过人工机上作业效率。
3未来技术展望
3.1通过建立船舶信息数据库，形成高精船图，
实现海侧作业智能化
如果远程操控系统能获得船舶各种尺寸的准
确信息,依据这些信息系统能形成高精船图，并将
TOS
提供的船图与高精船图匹配合成实际尺寸的
高精装卸船图。在远程作业时，通过船形扫描系统
得到初始位置，小车起升机构就可以根据高精装
卸船图的实际尺寸使吊具自动达到指定装卸位
置，大车也可以根据高精装卸船图实现自动换贝
动作，整个海侧装卸船作业可实现自动操作。
3.2通过融合多种识别技术，制作智能吊具，准
确识别位置
现有岸桥远程操控系统已经使用激光扫描仪
和视频摄像头，但没有对这2种识别技术进行融
合。未来可将这2种识别技术融合应用在智能吊
具上，在吊具四角安装摄像头用于视频识别，在吊
具中间和两端安装激光扫描仪精确扫描目标轮廓。所采集的数据通过吊具电缆卷盘回传给远程
操控系统用于精确定位。
4结语
在集卡定位系统中采用双维度集卡姿态识别
技术，实现岸桥陆侧作业安全监控下的“一键”着
箱，从而减少司机手工介入的工作量，降低司机的
操作难度，提高岸桥远程操控的作业效率。未来随
着技术的发展，应用高精船图和融合多种识别技术
的智能吊具来提高岸桥海侧作业的识别精度，提升
远程操控岸桥的自动化程度和作业效率。
参考文献
[1] 李奇，韩浩.岸桥新型远程操控系统的设计与实
现 U
].港 口装卸
,2015(3):8-10.
[2] 连磊，王凤.岸边集装箱起重机半自动改造
港 口装卸
,2018(5):26-29.
[3] 胡旻晖，陈操.常规集装箱岸桥的远程控制改造
