T-CPHA 1-2018 岸边集装箱起重机远程控制系统技术条件

T/CPHA1-2018岸边集装箱起重机远程控制系统技术条件craneremotecontrolsystem2018-06-25发布2018-10-01实施T/CPHA1-2018 II 1 1 1 3 4 8T/CPHA1-2018本标准按照GB/T1.1-2009给出的规则起草。本标准由中国港口协会提出并归口。本标准起草单位：厦门港务控股集团有限公司、青岛港（集团）有限公司、上海振华重工（集团）股份有限公司。本标准主要起草人：黄子榕、陈朝辉、郑明辉、张连钢、张健、蔡峰、李美贞、周宝山、魏秋新、陈晓锐、张蕾、张卫、王学龙、孙成山、张巍华、胡旻晖、余丹炯、吴翔、周伟峰。T/CPHA1-20181边集装箱起重机远程控制系统技术条件本标准规定了岸边集装箱起重机远程控制系统的系统构成、技术要求和试验方法。本标准适用于岸边集装箱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。GB2894安全标志及其使用导则GB/T3811起重机设计规范GB6067.1起重机械安全规程第1部分：总则GB/T15361岸边集装箱起重机GB/T21028信息安全技术服务器安全技术要求GB/T21920岸边集装箱起重机安全规程GB/T22239-2008信息安全技术信息系统安全等级保护基本要求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GB50174数据中心设计规范GB50198民用闭路监视电视系统工程技术规范GA/T1211安全防范高清视频监控系统技术要求YD5095同步数字体系(SDH)光纤传输系统工程设计规范3术语和定义、缩略语3.1术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1.1岸边集装箱起重机远程控制系统quaysidecontainercraneremotecontrolsystem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或半自动操作岸边集装箱起重机的设备。3.1.2集装箱牵引车定位系统chassispositioningsystem根据作业指令和岸边集装箱起重机的作业位置，对驶入作业车道内的集装箱牵引车提供准确装卸作业驻停位置信息的装置。2T/CPHA1-20183.1.3吊具自动防摇spreaderautoanti-swaycontroI获取吊具与小车的相对位置信息,自动调整小车运行速度,实现在规定的时间内使吊具与小车的相对位置满足在设定偏差范围内的控制技术。3.1.4吊具自动防扭spreaderautoanti-skewcontroI获取吊具与小车的相对角度信息,自动调整钢丝绳进行补偿,实现吊具与小车的相对角度值保持在设定偏差范围内的控制技术。3.1.5船形扫描系统shipprofiIescanningsystem检测集装箱船舶的外层空间分布信息,实现对船舶上的集装箱及其他物体的二维或三维轮廓的标注和显示的系统。3.1.6舱口面识别系统hatchcoveridentificationsystem检测集装箱船舶的舱口位置,实现在远程操作界面上对船舶舱口面的实时位置标注和显示的系统。3.1.7半自动运行semi-autooperation根据作业指令并利用所获取的船形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后,再手动完成装卸船作业的一种作业模式。3.1.8设备状态监控系统machineconditionmonitoringsystem实时显示岸边集装箱起重机与远程控制系统的工作状态、作业任务和故障等信息的系统。3.2缩略语下列缩略语适用于本文件。ACCS——单机自动化控制系统(automatedcranecontro1system)CCTV——视频监控(c1osed-circuitte1evision)CpS——集装箱牵引车定位系统(chassispositioningsystem)ECS——设备控制系统(equipmentcontro1system)ROS——远程操作台(remoteoperationstation)SDS——吊具姿态控制系统(spreaderdetectionsystem)SpSS——船形扫描系统(shipprofi1escanningsystem)TDS——目标定位系统(targetdetectionsystem)T/CPHA1-20183TOS——码头生产系统（terminaloperationsystem）4系统构成4.1岸边集装箱起重机（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、吊具姿态系统、智能识别系统、信息管控系统、远程操作台和安全保护系统等构成，见图1。图1岸边集装箱起重机远程控制系统构成图4.2起重机远程控制系统的基本配置要求见表1。表1岸边集装箱起重机远程控制系统基本配置表1-●2●●○○3●●4○○●○5●●●●T/CPHA1-201846-●7●●●注:●——应配置;O——宜配置。5技术要求5.1一般要求5.1.1起重机远程控制系统的设计和环境条件应符合GB/T3811和GB/T15361的规定,安全应符合GB6067.1和GB/T21920的规定。5.1.2配置远程控制系统的起重机应满足以下性能要求: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)均小于500ms;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、小车架及电气房有足够空间安装远程控制系统的硬件;e)大车卷盘电缆、拖令或拖链光缆及吊具电缆配备的光纤芯数满足远程控制系统的使用要求。5.1.3起重机在实施远程控制系统改造前应进行安全和性能评估,改造后应不降低原机主要参数。5.1.4当远程控制系统出现故障时,应能切换到本地应急操作。5.1.5紧急停止回路应具备安全校验机制。5.1.6应具备远程操作人员身份验证。5.1.7应建立网络安全机制。5.1.8服务器应符合GB/T25063和GB/T21028的规定。5.1.9数据通信网络链路宜冗余配置。5.1.10信息系统的安全等级保护宜按GB/T22239-2008第6章的要求设置。5.1.11安装在户外的仪器设备应易于维护且具备防坠落措施。5.1.12所有系统应设置时间同步功能。5.2视频监控5.2.1视频监控部位应至少包括:a)大车运行;b)作业贝位;d)俯仰运行轨迹;e)集装箱牵引车车道或自动导引车交互车道。5.2.2宜在吊具上配置视频摄像头。5.2.3起升机构主画面的摄像头应具备自动变焦功能。5.2.4当前操作指令所对应的作业视频画面中断或无法及时刷新时,应停止远程手动控制。T/CPHA1-201855.2.5应选用高清摄像头，视频图像质量和信息延迟时间应满足GA/T1211的要求。5.2.6视频监控系统应具备存储及回放功能。连续存储时间应不少于72h。5.2.7户外摄像头应具有防抖动功能，防护等级应不低于IP66。5.2.8视频监控系统的设计、施工应满足GB50198的要求。5.3运行和定位5.3.1起升和小车运行5.3.1.1起升机构应设置二套独立的、可互为校验的位置检测装置，系统定位误差宜小于±50mm。5.3.1.2小车运行机构应设置二套独立的、可互为校验的位置检测装置，系统定位误差应小于±20mm。5.3.2大车运行5.3.2.1大车运行机构宜设置定位装置，系统定位误差应至少满足大车运行到作业贝位允许区间。5.3.2.2宜具备相邻起重机的相对位置标识功能。5.3.3集装箱牵引车5.3.3.1CPS应至少包括下列集装箱牵引车位置的实时信息提示：b)距离；5.3.3.2信息提示装置应安装在集装箱牵引车司机清晰可见的位置，可视距离应不小于20m。5.3.3.3应具备以下功能：a)自动检测集装箱牵引车和集装箱牵引车上的单20ft、双20ft、40ft和45ft集装箱；b)双20ft集装箱的水平方向间隙检测；c)自动判定集装箱牵引车驶入方向和装卸作业工况；d)支持双20ft同时装卸或逐一装卸；e)将采集的集装箱牵引车或集装箱的三维位置信息上传给ACCS。5.3.3.4在大车方向的系统定位误差应不大于80mm，在小车方向的系统定位误差应不大于100mm。5.4吊具姿态5.4.1基本要求5.4.1.1应具备获取陆侧集装箱或集装箱牵引车的位置信息并自动调整吊具的倾转角度和水平位置等姿态的功能。5.4.1.2应具备吊具自动防摇及吊具自动防扭功能。5.4.2自动防摇5.4.2.1小车方向的防摇应具备在吊具2个摆动周期内使吊具稳定在±100mm范围内的能力。5.4.2.2起重机远程操作时，应自动开启防摇功能。人工操作时，可关闭防摇功能。5.4.3自动防扭5.4.3.1吊具防扭应具备在吊具2个扭动周期内使吊具稳定在±0.5。范围内的能力。5.4.3.2起重机远程操作时，应自动开启防扭功能。人工操作时，可关闭防扭功能。T/CPHA1-201865.5智能识别5.5.1集装箱和集装箱牵引车5.5.1.1宜具备通用货物集装箱的箱号、箱门朝向、铅封、集装箱牵引车号等识别以及箱面、危险品标签等信息采集功能。5.5.1.2识别过程不应造成操作中断。5.5.1.3异常情况下应具备报警功能。5.5.1.4可人工介入直接输入识别结果功能。5.5.1.5应具备历史数据和作业记录保存功能,以及识别结果可追溯功能。5.5.1.6箱号及集装箱牵引车号的识别率不宜低于95%。5.5.2船形扫描5.5.2.1应具备自校验机制。5.5.2.2应具备起升和小车运行对作业路径下及其相邻的障碍物的智能减速和防撞保护功能。5.5.2.3系统检测误差应小于300mm。5.5.3舱口面5.5.3.1应具备自校验机制。5.5.3.2宜具备对船舶相对于码头地面的舱口面高度和船舶位移信息的实时检测,并在远程操作界面5.5.3.3系统检测误差应小于150mm。5.6信息管控5.6.1作业任务管理5.6.1.1基本要求5.6.1.1.1系统应具备3min内冗余恢复的能力。5.6.1.1.2系统响应时间应不超过200ms。5.6.1.1.3应提供起重机状态信息和作业任务信息等方面的配置管理功能。5.6.1.1.4应提供作业任务管理,支持TOS中途离线作业模式、人工输入作业任务模式和将起重机作业任务状态反馈TOS等功能。5.6.1.1.5应提供作业指令派发和更新等控制功能。5.6.1.1.6应提供安全控制功能,小车应在既定安全规则下运行。5.6.1.1.7应具备对系统、任务和设备的异常信息的处理。5.6.1.1.8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)作业任务实时状态;b)起重机实时运行记录;c)人工操作开始和结束时间;d)异常信息及处理时间。5.6.1.2系统接口5.6.1.2.1与TOS的接口宜采用数据库、网页服务(webService)、可靠消息队列等数据交互方式。5.6.1.2.2与TOS的信息交互主要包括:T/CPHA1-20187a)作业任务信息;b)起重机状态信息。5.6.1.2.3与ACCS的信息交互主要包括:a)与起重机电控系统之间的指令派发、指令结果反馈和起重机状态反馈的数据;b)与SPSS之间的船形信息数据;c)与CPS之间的集装箱牵引车和集装箱的位置信息数据;d)与CPS之间的集装箱状态与集装箱牵引车号识别号数据;e)与码头中控辅助系统之间的人工作业指令和作业信息的数据。5.6.2半自动运行5.6.2.1应具备自动操作模式随时无缝切换到手动操作模式。5.6.2.2宜具备手动到自动操作模式的无缝切换。5.6.2.3应具备根据预设参数自动生成半自动运行作业目标功能。5.6.2.4应具备根据操作员预设的船图及作业动态信息实时更新船上集装箱的排位位置功能。5.6.2.5具备人工设置集装箱装卸作业顺序功能。5.6.2.6CPS、SDS、SPSS、ECS、TDS与起重机电控系统应具备信号交互功能。5.6.2.7出现下列情况之一,不应半自动运行:a)起升未离开安全高度;b)起升或小车运行的位置互为校验检测偏差超出100mm;c)起升或小车运行的速度检测超出允许偏差范围;d)吊具自动防摇或吊具自动防扭未开启或故障;e)吊具定位系统故障;f)船型扫描系统故障;g)其它异常情况。5.6.3设备状态监控5.6.3.1应有多对多的控制逻辑,可按需实时切换至任意一台起重机进行监控,辅助操作员远程操作。5.6.3.2应具备显示ROS当前绑定的起重机的实时状态信息、故障信息和作业任务信息的功能。5.6.3.3应具有数据追溯和历史信息回放功能。5.6.4数据通信网络5.6.4.1数据通信速率需满足视频信号传输需求。5.6.4.2应将视频信号、语音信号、控制信号及监控数据相互隔离,并设置优先级。5.6.4.3应配置网络安全机制,除大车卷盘电缆通信链路外,其余通信链路宜具有冗余。5.6.4.4传输延时、包丢失率、包误差率、虚假包率应满足GB/T28181的要求。5.7远程操作台5.7.1应安装于建筑物或构筑物内,并具有相对独立的空间,室内工作环境宜不低于GB50174的相关要求。5.7.2宜具备升降功能并满足人体工程学的要求。5.7.3除应具备在起重机司机室操作的各项功能外,还应具备下列功能:b)远程对讲;T/CPHA1-20188c)小车寸动控制;d)小车、起升一键回位。5.7.4应有CCTV、生产、操作、故障等信息显示,应在方便司机操作的位置上安装视频、数据监控显示器,显示器分辨率不低于1080P。5.7.5可通过远程操作台对作业信息进行设置。5.7.6可与多台远程控制的起重机单独连接。5.8安全保护5.8.1一般要求5.8.1.1远程控制系统运行时,应有鞍梁保护和障碍物保护功能。5.8.1.2在引导集装箱牵引车的过程中,当起升高度低于安全高度时应停止运行。5.8.1.3电气房应设置烟雾报警、温湿度报警,并能在远程操作台实时显示。5.8.1.4应在登机口、机房等位置设置“本地/远控/维修”单项选择开关。5.8.1.5安全标志的使用应符合GB2894的相关规定。5.8.1.6各子系统应具备故障自诊断功能。5.8.1.7宜配备起重机状态感知系统,对作业时起重机上的异常振动、温升、异响等进行监控。5.8.2大车与前大梁的防撞保护5.8.2.1应配置大车方向上对障碍物的防撞保护功能。5.8.2.2应配置前大梁对船体的防撞保护功能。5.8.2.3大车运行机构和俯仰运行机构的行程应具备减速和停止保护。5.8.3门禁保护应在登机口设置门禁及身份识别装置,并与远程操作台联锁。6试验方法6.1试验条件试验条件应符合GB/T15361的规定。6.2试验准备6.2.1起重机应按GB/T15361的要求完成相应的试验检验。6.2.2起重机试验前准备应符合GB/T15361的规定。6.2.3试验用仪器设备和工具应经法定部门计量检定,处于有效期内,精度应满足测试要求。6.2.4测试用仪器设备、工具和软件应至少包括:a)测距工具;b)计时工具;c)图像采集设备;d)分辨率测试工具;e)网络、信息系统和数据库性能测试软件。6.2.5检查远程操作台外观,远程操作台的设置满足设计要求,各操作、显示、报警装置调试完毕后均能正常工作,远程操作台无异常现象。6.2.6检查各系统的硬件和软件均安装到位并经调试完毕后能正常工作。T/CPHA1-201896.3视频监控6.3.1用分辨率测试工具完成对视频图像的分辨率测试。6.3.2图像质量的测试方法应按GB50198的规定进行。6.3.3信息延迟时间的测试：摄像机实时拍摄一个计时工具，图像采集设备同时拍摄另一个计时工具和摄像机实时传回的画面，计算图像采集设备拍摄画面上的两个计时工具的时间差值。测量次数应不少于三次，取三次测量的算术平均值作为信息延迟时间值。6.3.4自动变焦功能的测试：起升机构从上升停止位下降到地面，并从地面上升到上升停止位，观察起升机构主画面的吊具全局图像在整个过程中的变化情况。6.3.5连续存储时间测试：累计存储不少于72h的作业视频数据，回放历史存储的作业视频数据，观察存储画面的完整性。6.4运行和定位6.4.1起升6.4.1.1以起升机构的零位和上升停止位分别校准两套位置检测装置的零位和上升停止位。6.4.1.2吊具起升到设定的目标位置后应自动停止运行，用测距工具测量起升机构的实际位置，并分别和两套位置检测装置各自记录的位置检测值进行差值计算，取绝对值最大的差值作为系统定位误差值。测量次数应不少于三次，设定的目标位置应分别位于起升机构整个行程的两个端部和中部。6.4.2小车运行6.4.2.1以小车运行机构的前进停止位和后退停止位分别校准两套位置检测装置的前停止位和后停止位。6.4.2.2小车运行到设定的目标位置后应自动停止运行，用测距工具测量小车运行机构的实际位置，并分别和两套位置检测装置各自记录的位置检测值进行差值计算，取绝对值最大的差值作为系统定位误差值。测量次数应不少于三次，设定的目标位置应分别位于小车运行机构整个行程的前部、中部和后部。6.4.3大车运行6.4.3.1以大车运行机构的零位和左行/右行停止位校准定位装置的零位和左行/右行停止位。6.4.3.2大车运行到设定的目标位置后应自动停止运行，用测距工具测量大车运行机构的实际位置，并和定位装置记录的位置检测值进行差值计算，差值作为系统定位误差值。测量次数应不少于三次，设定的目标位置应分别位于大车运行机构整个行程的左右端部和中部。6.4.4集装箱牵引车6.4.4.1集装箱牵引车分别停在距离信息提示装置的左边和右边20m之外，从集装箱牵引车驾驶位观察信息提示装置。信息提示装置及其显示的内容应清晰可见。6.4.4.2集装箱牵引车驶入作业车道时，从集装箱牵引车驾驶位观察信息提示装置是否给出方向和距离的信息提示，检查CPS的数据是否包含集装箱牵引车和集装箱的位置信息，以及双20ft集装箱的水平方向间隙的信息。6.4.4.3当信息提示装置给出到位提示后，停止集装箱牵引车行驶，检查ACCS的数据是否包含集装箱牵引车或集装箱的三维位置信息。6.4.4.4当信息提示装置给出“到位”提示后，用测距工具分别测量集装箱牵引车车架的四个端部在大车方向上到起重机中心线的距离和在小车方向上到起重机中心线的距离，从而计算出系统在大车运行方向和在小车运行方向上的系统定位误差值。测量次数应不少于三次。T/CPHA1-20186.4.4.5起重机完成对集装箱牵引车的作业后,观察信息提示装置是否给出自动离开的信息提示。6.4.4.6应分别进行集装箱牵引车空载或装载20ft、双20ft、40ft、45ft集装箱时双向驶入各个作业车道上的测试。6.5吊具姿态6.5.1.1当起重机处于半自动操作状态时,观察防摇功能是否开启。6.5.1.2确认防摇功能开启,在安全高度内小车运行机构按指定的速度运行至目标位置后停止运行,观察吊具的摇摆状态。6.5.2.1当起重机处于半自动操作状态时,观察防扭功能是否开启。6.5.2.2确认防扭功能开启,观察在吊具上升下降整个过程中吊具的扭转状态。6.6智能识别6.6.1集装箱和集装箱牵引车6.6.1.1集装箱号及集装箱牵引车号识别率的测试:应在连续的一段时间内完成不少于1000次的实际作业总循环数,并分别统计出在此过程中的箱号及集装箱牵引车号的识别成功总次数,识别率等于识别成功总次数和实际作业总循环数的比值。6.6.1.2集装箱号及集装箱牵引车号识别率的测试可与6.9的试验同时进行。6.6.2船形扫描6.6.2.1小车从陆侧运行至海侧,观察SPSS获取的实时扫描的船舶空间轮廓信息,并和用图像采集设备采集的船舶空间轮廓信息作匹配度比较。6.6.2.2吊具完成对船舶上目标集装箱对箱落锁后,用测距工具测量目标集装箱的实际位置,并和SPSS记录的目标集装箱位置进行差值计算,差值作为系统检测误差值。测量次数应不少于五次。6.6.2.3小车以指定速度往障碍物方向运行,观察小车运行机构在靠近障碍物时是否减速并最终停止在障碍物的前方,应在手动操作和半自动操作状态下分别进行测试。6.6.2.4起升以额定速度往障碍物方向行驶,观察起升机构在靠近障碍物时是否减速并最终停止在障碍物的上方,应在手动操作和半自动操作状态下分别进行测试。6.6.3舱口面6.6.3.1舱口面识别系统开启,用测距工具测量舱口面相对码头地面(即起升机构零位)的距离,并和系统记录的检测值进行差值计算,差值作为相对高度检测误差值。测量次数应不少于五次,两次测量间隔应不小于20min。6.6.3.2舱口面识别系统开启,用测距工具测量舱口面在大车运行方向上相对码头面标识点或起重机中心线的距离,并和系统记录的检测值进行差值计算,差值作为水平位移检测误差值。测量次数应不少于五次,两次测量间隔应不小于20min。6.7信息管控6.7.1作业任务管理6.7.1.1应用信息系统和数据库性能测试软件对作业任务管理进行测试。T/CPHA1-20186.7.1.2作业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。6.7.1.3TOS向起重机发送一条作业指令,在起重机作业过程中再向其他起重机发送一条与上一条存在作业位置干扰的作业指令,检查作业指令的执行情况。6.7.1.4执行完毕TOS发送的作业指令后,查看作业指令完成状态及起重机实时状态。6.7.1.5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,起重机实时运行记录,人工操作开始和结束时间,查询异常信息及处理时间。6.7.1.6根据与TOS的接口协议,检查系统接口具体实现方式。6.7.2半自动运行6.7.2.1应用信息系统和数据库性能测试软件对半自动运行进行测试。6.7.2.2常规作业下的作业参数规定如下:a)作业模式:装箱、卸箱;b)集装箱尺寸:单20ft、双20ft、40ft和45ft;c)船上作业位置:舱盖板以上、舱盖板以下;d)各个作业车道。6.7.2.3关闭半自动运行模式,根据6.7.2.2的规定,在远程操作台上手动操作完成各种作业循环。6.7.2.4在半自动运行模式下,开启下列模式,根据6.7.2.2的规定,在远程操作台上完成下列作业循环:a)人工确定作业箱位的自由选箱作业模式;b)由海侧向陆侧逐个作业的海侧递进作业模式;c)由陆侧向海侧逐个作业的陆侧递进作业模式。6.