深圳妈湾电力有限公司518000
摘要：码头卸船机卸煤作业时，由于海水的潮汐和负载的变化，停泊在码头的船会发生漂移，漂移后给卸船机抓煤作业造成极大的不安全因素。非常有必要设立一套船舶位置实时监测系统，当船到码头的距离位置变化过大时，系统给卸船机司机发出报警，提醒司机根据船位调整工作位置或停止作业，达到安全生产的目标。
关键词：船舶漂移；激光测距；监测
1.码头船舶漂移产生的问题
妈湾电力有限公司有两个7万吨级卸煤码头泊位，曾发生过由于船舶漂移严重，引起船舶缆绳断裂，导致船仓内沿勾住正在作业的卸船机抓斗，所幸司机操作及时得当，以最快速度下降抓斗放松抓斗钢丝绳，也万幸当时船舶未继续向外漂移，避免了出现卸船机被拖拽倾覆入海的严重事故。为了避免此类事故的发生，必须建立一套系统实时监测停靠码头的船舶位置情况并能及时做出预警。
2.船舶漂移监测系统介绍
2.1系统功能要求：数据分析、处理、报警。
系统能监控、显示、记录船舶停泊在岸边时的全过程。用时能记录、显示、打印船名、日期、种类等报表、并能分别测量、计算和显示实时船舶与边岸的船头距离、船尾距离，当前船舶靠岸角度。
信号处理功能：因卸船机支腿、缆绳等影响，系统需要对测量到的数据进行分析处理。
一旦船舶停靠在码头岸边后，将此时的位置作为初始位置，实时检测船体的位置变化，若船头或船尾向外漂系统会及时报警。系统并能在预定限值内实现声音报警。
2.2船舶漂移监测系统组成
在码头皮带机栈桥立柱上安装5台激光测距仪，测量船体到码头距离，其中每2台激光测距仪安装间距都大于卸船机支腿的最大宽度距离，测量的距离以4~20mA的电流输出，电流信号接入输煤程控远程站的模拟量输入模块。
在远程站程控柜槽位增加一块140ACI03000模拟量输入模块，用于接收5个激光测距仪测量轮船距码头距离。将接收的测距仪信号在MODICON公司的QuantumPLC逻辑中进行过滤判断，对数据进行转换处理。在中控室IFIX监控画面上设置轮船漂移报警值，PLC逻辑中只要有测距仪距离大于设定报警值时输出一个DO信号，给卸船机输出的报警信号，报警信号分别通过#1卸船机无线通讯系统和#2卸船机无线通讯系统传输至#1卸船机和#2卸船机控制室。同时中控室监控计算机上弹出船舶可能发生漂移提示窗口。然后将卸船机无线系统接收的报警信号接至卸船机PLC系统，最后通过卸船机PLC系统输出到卸船机司机室。在卸船机司机室安装蜂鸣器报警，并通过继电器隔离。
2.2漂移数据设置
当轮船停泊在码头边时距激光测距仪10.3米，激光测距仪测得距离为10到30米之间时可判断轮船发生漂移，即漂移有效值为10米到30米。由于卸船机在轮船与激光测距仪之间的导轨上移动，卸船机大车支架到测距仪距离为3.8米，故有时挡住轮船从而测得卸船机导轨到测距仪距离，所以当测距仪测得距离小于10米时系统认为无效值。
2.3、输煤中控室监控系统
在输煤中控室的IFIX监控系统里增加船舶漂移监控画面，如下图：
中控室报警：在监控画面上采用文字、图像、声音报警。
当报警系统恢复后画面右上角显示“系统工作正常”，当解除报警后画面右上角显示“系统报警已将解除”。通过右下角的报警按钮进行投入解除切换。
考虑到轮船驶出或驶入时测量距离大于报警设置值而会报警故在中控室监控画面上做了报警解除和投入切换按钮，当不想报警时点击切除即可取消报警。
2.4漂移报警
当五台测距仪中有一台测得距离在漂移有效值范围内并且大于报警设置值时，画面自动弹出报警提示，同时卸船机司机室蜂鸣器报警。此时卸船机司机室确认轮船是否有漂移，当卸船机无漂移时通知中控室值班员先解除报警，然后查明发出报警原因后再恢复报警系统。
司机室报警级别：系统检测测量距离大于一级报警后采用缓慢的声光报警，当船向外漂移到二级报警值采用急促的声光报警，提醒司机该停止作业。
卸船机司机室报警信号传送：发向＃1和＃2卸船机的报警信号由＃3远程站的PLC输出模块发出，将通过现有的卸船机无线IO通讯系统在卸船机输出，分别从＃1和＃2卸船机电气房到司机室增加一根信号电缆，在司机室安装一个两级报警器，一级提醒报警，二级是停机提醒报警。
2.5激光测距仪主要参数
测量距离：漫反射界面0.1m…30m；目标板可达150m
测量精度：+15℃…+30℃±3mm；-10℃…+50℃±5mm
测量分辨率：±0.1mm
重复能力：<0.5mm
测量时间：0.16s~6s
激光类型：激光等级2级、小于1mW、符合EN60825-1/EC825-1标准
激光波长：650nm
模拟量输出：4~20mA
数据接口：RS422(最大38.4KBoud)、ASCII格式
操作模式：单次测量，连续测量，远距离追踪
工作电源：10~20VDC，<1.5W
尺寸：205×96×50
防护等级：IP65
3结语
本文详细研究介绍了船舶漂移监测系统的原理及实际应用。提出的方案符合理论和实际工作要求。此船舶漂移监测系统已经在妈湾电力有限公司实施完毕，经过实际运行检验，系统运行正常可靠，对卸船机司机的安全工作提供了有力的保障。
通过对船舶漂移监测系统的实际运用，充分认识到激光测距的广泛应用前景，比如卸船机之间的防撞等等，未来将会有越来越多的应用案列。
参考文献
[1]陶林，陈海清，周泽武，刘庆新.提高脉冲LD测距系统测距能力的一种方法[J]光电工程，2016，（S1）
[2]王德，李学千.半导体激光器的最新进展及其应用现状[J]光学精密工程，2015（03）.
[3]丁洪影.基于激光测距原理的船舶防撞系统研制[D]吉林大学2007.
[4]吕晓玲.半导体激光测距系统接收系统研究[D]长春理工大学，2015.