T-CPHA 2-2018 集装箱门式起重机远程控制系统技术条件

R4653.020.20T/CPHA2-2018集装箱门式起重机远程控制系统技术条件Technicalrequirementsforremotecontrolsystemofrailmountedtranstainer&rubbertiredgantrycrane2018-06-25发布2018-10-01实施IT/CPHA2-2018前言 II 12规范性引用文件 13术语和定义 14系统构成 25技术要求 46试验方法 9T/CPHA2-2018本标准按GB/T1.1-2009给出规定起草。本标准由中国港口协会提出并归口。本标准起草单位：上海国际港务（集团）股份有限公司、赤湾集装箱码头有限公司、青岛港（集团）有限公司、上海振华重工（集团）股份有限公司、武汉港迪智能技术有限公司。本标准主要起草人：罗文斌、白景涛、郑明辉、张健、范沛、王黎明、邹鹰、倪克勤、刘敏毅、张连钢、蔡峰、周家智、闻君、王秋晨、张伟、殷健、张巍华、涂铮、何平、许力、严俊、彭华、吕向东、王心成、徐斌、秦洪建、陈操、余丹炯、吴翔、周伟峰。T/CPHA2-20181集装箱门式起重机远程控制系统技术条件本标准规定了集装箱门式起重机远程控制系统的系统构成、技术要求、试验方法。本标准适用于集装箱门式起重机（包括轨道式集装箱门式起重机、轮胎式集装箱门式起重机）远程控制系统的设计、制造、改造和使用。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件，凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB5226.32机械安全机械电气设备第32部分：起重机机械技术条件GB/T6067.1起重机械安全规程第1部分：总则GB/T14406通用门式起重机GB/T14783轮胎式集装箱门式起重机GB/T19683轨道式集装箱门式起重机GB/T21028信息安全技术服务器安全技术要求GB/T25063信息安全技术服务器安全测评要求GB/T28181公共安全视频监控联网系统信息传输、交换、控制技术要求GA/T1211安全防范高清视频监控系统技术要求3术语和定义下列术语和定义适用于本文件3.1集装箱门式起重机远程控制railmountedtranstainer&rubbertiredgantrycraneremotecontrol应用视频监控、定位识别和网络通信等技术，通过对人-机作业环境信息的实时检测控制，实现操作人员异地完成手动操作、半自动操作或全自动操作。3.2视频监控closed-circuittelevision利用视频摄像头监控集装箱门式起重机的关键部位及其周边环境，实时显示、记录现场图像。3.3通过对作业目标位的检测、计算，控制吊具位置、姿态，实现自动到预定位置。2T/CPHA2-20183.4大车自动纠偏gantryauto-steering通过位置检测、计算，实现大车运行过程中轨迹偏差的纠正。3.5集装箱牵引车定位chassisalignment根据作业指令和集装箱门式起重机的作业位置，对驶入作业车道的集装箱牵引车提供准确装卸作业驻停位置的信息。3.6吊具负载防撞保护loadanti-collision检测集装箱或障碍物高度和轮廓信息，防止吊具与集装箱碰撞的保护系统。3.7大车防撞gantryanti-collision通过检测大车运行方向上障碍物的信息，避免大车运行时与人、其它设备和障碍物等相撞。3.8集装箱牵引车防吊起chassisanti-lifting通过检测集装箱牵引车和集装箱分离状态，避免集装箱门式起重机在吊箱过程中将集装箱和集装箱牵引车一并吊起。3.9作业安全协同控制blockequipmentcoordinativecontrolsystemforsafeoperation与码头堆场管理系统和底层单机设备进行信息交互，实现指令校验和分配，有序调度单机安全作业。3.10综合监控dataview实时显示集装箱门式起重机的工作状态、故障信息和任务信息及异常处理。4系统构成4.1集装箱门式起重机（以下简称起重机）远程控制系统由视频监控系统、运行和定位系统、安全保护系统、信息管控系统、远程操作台和智能识别系统等构成，见图1。T/CPHA2-20183图1起重机远程控制系统构成图4.2远程控制系统的基本配置要求见表1。表1起重机远程控制系统构成和基本配置1.2....OOO3...4....5-.6OOO注：.为应配备的子系统；O为宜配备的子系统。T/CPHA2-201845技术要求5.1一般要求5.1.1起重机设计应符合GB/T14406规定，安全应符合GB/T6067.1的规定。5.1.2起重机的工作条件和工作环境应符合GB/T14783和GB/T19683的相关规定。5.1.3电气设备的抗电磁干扰能力应符合GB5226.2的要求。5.1.4远程控制的起重机性能应满足以下要求：a)主运行机构应采用转速、电流双闭环控制，控制响应时间应不大于100ms；b)起升和小车运行机构执行器控制延时（从速度给定输出至获取电机速度反馈的时间差）均应c)电控系统应采用高响应的现场总线通信方式，通信延时应不大于20ms，并具有足够的高响应通讯扩展字节，输入字节数应不小于32个通讯字，输出字节数应不小于116个通讯字；d)吊具上架、司机室、小车架及电气房应有足够空间安装远程控制系统的硬件。5.1.5起重机在实施远程控制系统改造前应进行安全评估。5.1.6当远程控制系统出现故障时，应能切换到本地应急操作。5.1.7各子系统应具备自诊断功能。5.1.8应建立网络安全机制。5.1.9起重机进行远程控制系统升级后应不降低原机主要参数。5.1.10根据作业指令，起重机起升、大车、小车应能自动运行到目标位。5.1.11安装在户外仪器设备易维护且具备防坠落措施。5.1.12服务器应符合GB/T25063和GB/T21028规定。5.1.13远程控制作业区域宜采用封闭形式。5.1.14起重机上的网络系统应具备时钟同步。5.2视频监控5.2.1视频监控图像应清晰，色彩正常，不应有黑点、污点、重影和闪烁并完全符合司机室视角，监控内容应包括：a)大车行走方向；b)当前作业目标位；d)集装箱牵引车（以下简称集卡）车道。5.2.2视频监控系统应实时显示，并具备存储及回放功能，存储时间应不少于72h。5.2.3当前操作指令所对应的作业视频画面中断或无法及时更新时，应停止远程手动控制。5.2.4在非全封闭堆场内自动运行大车时，应配备大车运行监控台。监控台应具备针对作业设备的紧急停车功能。5.2.5应根据作业任务自动进行切台、切屏，并支持手动选择。5.2.6视频监控系统选用高清摄像机，视频图像质量应符合GA/T1211的要求，信息延迟时间应不超过280ms。5.2.7在吊具转锁处宜配备视频摄像头。5.2.8具备远程转场功能的起重机，在转场过程中，视频系统应有观察转场通道以及大车行进方向上5.3运行和定位T/CPHA2-201855.3.1起升、小车和大车5.3.1.1起升定位系统的起升位置与实际的起升位置之间的误差不超过100mm。5.3.1.2小车定位系统的小车位置与实际的小车位置之间的误差不超过20mm。5.3.1.3大车定位误差最大允许值见公式（1）D定max=（L贝-C安-B外）/2 D定max——大车定位偏差的最大允许值，单位为毫米（mm）；L贝——贝位间距，贝位间距以各码头实际间距为准，单位为毫米（mm）；C安——安全距离，最小安全距离定为100mm；B外——吊具导板外伸部分超出吊具最大尺寸，以各码头实际尺寸为准，单位为毫米（mm）。5.3.1.4应具备两套独立的位置检测系统，并进行校验。5.3.2大车自动纠偏出现下列情况，应停止大车自动运行并报错：a)大车自动纠偏运行时，大车轮胎超出大车行走参考线；b)大车整体扭转过大时,大车轮胎超出大车行走参考线。5.3.3远程转场5.3.3.1转场时应具有手动或自动纠偏功能。5.3.3.2转场通道内已有起重机转场时，控制系统不应对其他需要转场的起重机发出转场指令。5.3.3.3转场通讯网络需要切换时，切换时长应不大于30s，且应不影响系统整体通讯。5.3.3.4转场用无线通讯系统应具备通讯中断校验机制，保护时长及保护级别不低于堆场内工作的通讯保护要求。5.3.3.5在转场过程中，起重机的无线系统不宜在多个无线发射端间漫游。若有漫游，在无线基站间切换时长应不大于200ms。5.3.4集卡定位5.3.4.1对集卡及所载集装箱进行定位,并应实时提示下列信息：a)集卡行驶方向；c)到位、离开。5.3.4.2集卡定位显示屏安装位置应便于集卡司机识别，可视距离不小于20m。5.3.4.3集卡定位系统具备以下功能：a)自动检测作业车道上的集卡驶入信号及集卡上双20ft水平方向的间隙；b)支持集卡双向驶入检测；c)检测并提供集卡和集装箱位置数据。5.3.4.4对集卡大车方向的定位误差应不超过50mm。5.3.5.1起重机实现自动着箱应满足下列条件：a)小车具备防摇功能；b)具有稳定的吊具微动功能。T/CPHA2-20185.3.5.2出现下列情况时，系统应报警并转操作台进行人工控制：a)目标箱高和指令箱高不符，偏差超过500mm；b)目标箱子尺寸和指令箱子尺寸不符；c)目标箱子位置超过吊具额定微动范围；d)相邻列、相邻贝集装箱间隙小于250mm。5.3.5.3除5.3.5.2情况外，系统应根据检测数据与目标位的偏差自动修正，实现自动着箱。5.3.5.4自动着箱完成后，上面各层与最底层角件间的最大偏离量纵向不大于38mm，横向不大于25mm。5.4安全保护5.4.1吊具负载防撞保护5.4.1.1宜具备堆场箱型及相应保护功能的显示。5.4.1.2吊具防撞保护系统的扫描检测误差应小于100mm。5.4.2大车防撞5.4.2.1应具备大车运行路径上对高出地面或轨道面200mm的人或障碍物的防撞保护功能。5.4.2.2应具备两套独立的大车防撞检测系统，并两者互为补充。5.4.2.3应在不同的大车运行速度下设置不同的防撞保护距离。5.4.3集卡防吊起5.4.3.1当集卡卸车作业时，集卡车身与集装箱未正常分离，起升机构应停止向上动作。5.4.3.2防吊起的起升保护范围为0mm~+500mm。5.5信息管控5.5.1作业安全协同控制5.5.1.1基本要求5.5.1.1.1作业安全协同控制系统(以下简称协同控制系统)应具备3min内冗余恢复能力。5.5.1.1.2响应时间应不超过200ms。5.5.1.1.3应同时管理一台或多台起重机。5.5.1.1.4应根据两端出箱、单侧出箱、双侧出箱堆场布置情况，满足其的作业要求。5.5.1.1.5应根据设备的参数和实时信息，对大车运行方向进行安全保护。5.5.1.1.6应根据设备的参数和实时信息协调多台设备之间大车方向作业避让。5.5.1.1.7应对作业的集装箱堆存信息进行核对；在与管理系统断开的情况下继续完成已经收到的作业任务及人工输入的作业任务。5.5.1.1.8应根据作业任务下发大车、小车和起升机构自动运行到目标位置的指令。5.5.1.1.9应具备向码头生产管理系统反绩作业任务执行情况及设备状态。5.5.1.1.10应实时采集下列数据，并记录所有的交互信息、作业流程信息及内部状态的变化：a)任务实时状态；b)设备实时运行记录；c)人工介入开始时间，结束时间信息；d)异常信息及处理时间。6T/CPHA2-20185.5.1.2系统接口5.5.1.2.1作业安全协作控制模块与码头生产管理系统的接口宜使用数据库交互或网页服务（Web5.5.1.2.2作业安全协作控制模块与码头生产管理系统的信息交互要求应包括下列内容：a)交互信息内容及格式要求见表2；b)交互数据代码对照表见表3。表2码头生产管理系统与作业安全协作控制模块交互信息内容及格式要求22作业安全协作控制模块发送信息7T/CPHA2-20188表3码头生产管理系统与作业安全协作控制模块交互数据代码对照表数据分类代码FA5.5.2操作台自动分配5.5.2.1自动分配系统应自动分配空闲操作台，分配响应时间应小于200ms。5.5.2.2应能提醒操作司机介入任务，并记录司机响应时间。5.5.2.3应记录操作司机作业信息。5.5.3综合监控5.5.3.1使用前应对操作员进行身份验证，并进行权限管理。5.5.3.2操作员在发生业务逻辑错误时，系统应具备提示和应急响应功能。5.5.3.3与控制系统进行数据交互，可按需实时切换任意一台可控起重机的状态显示、故障信息等。5.5.3.4应具有历史信息回放功能。T/CPHA2-201895.5.4数据通信网络5.5.4.1应具备可靠的网络通讯功能，稳定传输控制、视频、语音等信号及监控数据。5.5.4.2应具备数据安全校验和网络安全机制。5.5.4.3数据通信速率应至少满足所有720P视频信号传输需求。5.5.4.4应将视频、语音信号与控制信号相互隔离，并设置优先级。5.5.4.5传输延时、包丢失率、包误差率、虚假包率应符合GB/T28181的要求。5.6远程操作台5.6.1应符合人体工程学要求，安装位置应方便司机操作。5.6.2应具备在起重机司机室操作的各项功能。5.6.3应安装视频、数据监控显示器，显示器分辨率不低于1080P。5.6.4应具备可对设备车道侧进行语音广播的功能。5.7智能识别5.7.1集装箱箱号及集卡车牌号识别箱号及集卡车牌号识别系统应满足下列要求：a)能识别通用货物集装箱的箱号、ISO号；b)在集装箱作业工况下识别出车牌号码；c)识别过程不影响起重机司机操作；d)识别处理时间小于5s；e)异常情况下，应具备报警功能，并进行人工介入；f)具备识别结果输出功能，可远程查看识别结果和拍摄照片。5.7.2箱门识别5.7.2.1在作业过程中，系统能检测出堆场或集装箱卡车上的集装箱箱门朝向和异常打开状态。5.7.2.2当检测到集装箱箱门异常打开时，识别系统报错，同时，起重机将自动停止作业。6试验方法6.1试验环境试验环境条件应满足GB/T14783和GB/T19683的相关要求。6.2试验准备6.2.1试验前起重机应按照GB/T14783和GB/T19683要求完成相应的试验检验。6.2.2试验工具包括：a)测距工具；b)重心检测仪器；c)精确计时工具；e)码头操作管理系统模拟平台；f)起重机模拟平台；T/CPHA2-2018g)抓包工具；h)网络性能测试软件；i)webservice及数据库测试软件。6.3视频监控6.3.1检查监控内容是否符合5.2.1的要求，目测每个视频画面。6.3.2检查录像系统的存储回放画面，调取72h画面，查看是否包含72h连续的画面。6.3.3将主画面视频中断或不及时更新，检测是否停止作业。6.3.4非全封闭式堆场内自动运行大车时，检查是否配置大车运行监控台。测试对作业设备的紧急停车功能。6.3.5切换作业任务，查看是否自动进行切台和切屏。6.3.6准备两个精确计时工具和一个图像采集设备，用待检测摄像机拍摄其中一个计时工具，图像采集设备同时拍摄另一个计时工具和待检测摄像机拍摄的画面，图像采集设备画面上两个计时工具的时间差值即为视频延时值。6.3.7具备远程转场功能的起重机，检查在转场过程中，是否有观察转场通道以及大车行进方向上的视频画面。6.4运行和定位6.4.1起升、小车和大车6.4.1.1起升定位及校验起升定位及校验应按照以下顺序及要求进行：a）以地面记为起点，起升机构按照指令运行到目标位置停车，测量起升相对地面的实际高度；b）与指令要求的目标位置相对地面的距离进行比较，二者之间的差值即为定位偏差值；c）记录此时两套位置检测装置的位置值，二者之间的差值即为校验偏差值；d）测得三次定位偏差值及校验偏差值，并按表4要求做记录。6.4.1.2小车定位及校验小车定位及校验应按照以下顺序及要求进行：a)小车运行前的位置记为起点，按照指令运行至目标位置停车后的位置记为终点；b）测量小车起点与终点之间的距离作为小车相对起点的实际位置；c）与指令要求的目标位置相对起点的距离进行比较，二者差值即为定位偏差值；d）记录此时两套位置检测装置的位置值，二者之间的差值即为校验偏差值；e）测得三次定位偏差值及校验偏差值，并按表4要求做记录。6.4.1.3大车定位及校验大车定位及校验应按以下顺序及要求进行：a）大车运行前的位置记为起点，按照指令运行至目标位置停车后的位置记为终点；b）测量大车起点与终点之间的距离作为大车相对起点的实际位置；c）与指令要求的目标位置相对起点的距离进行比较，二者差值即为定位偏差值；d）记录此时两套位置检测装置的位置值，二者之间的差值即为校验偏差值；e）测得三次定位偏差值及校验偏差值，并按表4要求做记录。T/CPHA2-2018表4起升、小车、大车定位测试表单位为毫米1起升234567大车896.4.2大车自动纠偏6.4.2.1停用大车自动纠偏功能，操作大车超出大车行走参考线，再启用大车自动纠偏功能，发出大车自动运行命令检查大车是否停机。6.4.2.2停用大车自动纠偏功能，操作大车整体扭转过大，再启用大车自动纠偏功能后，发出大车自动运行命令检查大车是否停机。6.4.3远程转场6.4.3.1在远程转场的工况下，检查是否具有手动或自动纠偏功能，试验方法同6.4.2。6.4.3.2一台起重机转场时，控制系统对相关区域内另一台起重机发出转场指令，查看是否执行转场6.4.3.3转场开始时使用计时工具计时，在电源切换后停止计时，检测通讯网络的切换时长。6.4.3.4转场时，关闭通讯系统电源，检查通讯中断校验机制，查看是否自动停止运行。6.4.4集卡定位6.4.4.1检查显示屏显示内容是否包含集卡行驶方向，目标位距离，到位，离开。6.4.4.2试验人员位于集卡司机停车位，目视检查显示屏是否便于识别。远离显示屏20m，目视观察显示屏是否清晰。6.4.4.3集卡双向驶入，检查集卡定位系统是否能全部识别。6.4.4.4检查集卡定位系统反绩的系统数据，是否包含集卡及集装箱位置。6.4.4.5集卡在定位系统定位下完全停车后，吊具下放到集卡上方500mm以内，检查吊具锁头与集卡锁孔间误差值。6.4.5.1手动设定目标箱高值与指令值偏差超过500mm，查看系统是否报警并转操作台人工控制。T/CPHA2-20186.4.5.2手动设定目标箱尺寸和指令箱尺寸不符，查看系统是否提示报警并转操作台人工控制。6.4.5.3手动设定目标箱子偏差超过吊具微动范围，查看系统是否提示报警并转操作台人工控制。6.4.5.4手动设定相邻列、相邻贝集装箱地面投影间隙小于250mm，查看系统是否提示报警并转操作6.4.5.5手动模拟系统发出自动着箱指令，检查系统是否完成自动着箱动作。6.4.5.6测量上面各层与最底层角件间的最大偏离量纵向距离和横向距离。6.5安全保护6.5.1吊具负载防撞保护6.5.1.1检查是否有堆场箱型及保护功能的显示。6.5.1.2检查现场堆放箱型与吊具负载防撞保护系统显示的堆场箱型是否一致。6.5.1.3检查吊具防撞保护系统扫描的箱型高度及位置，测量现场堆放的箱型及位置，检查偏差值。6.5.2大车防撞6.5.2.1在大车前进方向路径上放置高度200mm模拟障碍物，大车以任何速度向障碍物行驶，检查是否与模拟障碍物发生碰撞。6.5.2.2关闭一套大车防撞系统，重复6.5.2.1试验，检查是否与模拟障碍物发生碰撞，并实现报警。6.5.3集卡防吊起应按以下顺序分别对单20ft、单40ft、双20ft的集装箱进行测试：a)吊具将集装箱放置集卡上后，分别锁闭集卡锁头；b)手动或自动操作起重机起升；c)检查吊具上升距离为0-500mm范围内，起升机构是否能停止向上动作或是否能在屏幕上观察到集卡与集装箱未正常分离的状态。6.6信息管控6.6.1作业安全协同控制6.6.1.1指令正常运行过程中构造异常中断，如：插拔网线、重启网卡、手动关闭服务、机器重启等，检查系统冗余恢复时间。6.6.1.2模拟多台起重机接入，检查是否能同时配置多台起重机，且对起重机进行远程控制、启用停用等管理。6.6.1.3分别模拟发出两端出箱堆场指令、单侧出箱堆场指令、双侧出箱堆场指令，检查可识别该指令且执行过程中堆场情况与现场一致。6.6.1.4配置相关防撞参数，操作两台大车相向、相对运行，检查是否均能自动停止在保护范围内。6.6.1.5系统模拟下发一台设备作业指令，其正常作业过程中再发出其他设备的作业指令，该指令与前者作业位置有干扰，检查指令是否执行。6.6.1.6检查系统能否查询集装箱堆存信息，与实际情况进行核对。6.6.1.7模拟码头生产管理系统发送多条指令后，断开其连接，检查是否能完成已经收到的作业任务及人工补入的作业任务。6.6.1.8模拟码头生产管理系统发送指令，指令执行完后，查看指令完成状态及设备的实时状态。T/CPHA2-20186.6.1.9手动调出所记录的交互信息页面，查看是否包含任务实时状态，设备实时运行记录，人工介入开始时间、结束时间，查询异常信息及处理时间。6.6.1.10根据作业安全协作控制模块与码头生产管理系统接口协议，检查系统接口具体实现方式。具向码头操作管理系统发送格式正确的请求，检查返回结果。6.6.2操作台自动分配6.6.2.1模拟起重机，码头操作管理系统模拟器下发指令，系统存在运行状态操作台和空闲状态操作台，检验系统是否会按照指定规则自动分配新作业到空闲操作台。6.6.2.2连接码头操作管理系统或码头操作管理系统模拟下发指令，需要人工操作的阶段，查看系统是否有画面