1 引言
港口集装箱堆场作业中，由于堆场内堆放的集装箱一般都是高低错落的。在吊运集装箱过程中，吊运的集装箱与堆放在场地的集装箱碰撞事故时有发生，造成集装箱和货物的损坏，甚至人身伤亡事故。这种由于司机操作失误而发生的碰撞，会给码头带来很大的经济损失和安全隐患。应用激光传感器与PLC 相结合的堆场防撞系统，在作业过程中，随着小车机构的移动，吊机下方的堆场轮廓将会被激光传感器实时扫描出来，包括每个Lane的集装箱的堆码高度，及集装箱的堆码位置。根据吊具及所吊集装箱的位置计算其与本间位集装箱的水平和垂直距离，当上述任一距离小于设定值时，PLC将会进行防撞计算，并介入控制系统对吊机起升机构和小车机构进行控制，从而避免碰撞事故。
2 系统结构
2.1 硬件结构
本防撞系统包括2个激光传感器，1台防撞控制器。控制器的输出接入吊机的主控系统，用于防撞的控制。其硬件系统的拓扑图见图1。
图1 硬件系统拓扑图
2.2 通讯结构
激光传感器提供TCP通讯接口，防撞控制器与激光传感器的通讯采用TCP协议，通讯线为普通直通网线。防撞控制器提供DP通讯接口，其与西门子主控系统通过ProfibusDP通讯。其通讯结构图见图2。
传感器上电后会启动TCP服务，防撞控制器作为TCP客户端连接扫描仪服务端。通讯方式采用请求-应答模式，客户端发送读取指令，扫描仪返回读取结果。扫描仪与控制器的通讯链路采用100 M以太网。
图2 通讯结构示意图
3 系统功能
通过装在吊具下方的激光传感器，实时扫描堆场，获取每列箱道的堆箱高度，再结合小车的位置和起升高度，智能地限制小车速度，从而实现防打保龄。
从表8中可以看出，西部矿业股份有限公司～ 年的净资产收益率分别为0.03、0.03、0.01、0.01、0.02，企业这五年的净资产收益率的波动幅度较小，相较于与，该企业资本获取收益的能力有所提高。
3.1 轮廓扫描
利用2D激光传感器可以准确实时地测量小车下方前后20 m范围内的地形情况。通过扫描仪反馈的距离信息，控制器可以快速计算出小车下方的箱区高度及位置。该信息不仅可以用于吊具的防撞控制，同时也能够对箱区的堆箱情况进行实时显示。图3为扫描仪获取的堆场箱区情况示意图。
图3 扫描仪轮廓扫描示意图
由于扫描仪的有效距离有限，所以扫描的箱区轮廓范围会受到小车位置及起重机本身的跨度影响，在起重机跨度较大的情况下；箱区的轮廓会随着小车的位置实时更新，更新周期为40 ms。
3.2 箱区防撞
在获取到小车下方的堆场地形后，这些地形数据将被用来作为防撞保护区的设定，在保护区小车方向及起升方向都会设定减速、慢速及停止区，从而实现检测防撞及防撞保护的减速停车功能。
3.2.1 区域设置
防撞保护主要分为三级区域，分别为减速区、慢速区及停止区。区域设置见图4。
图4 区域设置示意图
图4中限制区长度L1、L2、L3、H1、H2、H3、H4可根据实际测试情况进行设置。减速区减速过程为匀加速度运动，目的是为了防止在减速过程中引起吊具摇晃而发生碰撞。区域的详细说明见表1。
表1 区域设置说明
区域小车方向起升方向A停止区 全速区B低速区全速区C减速区全速区D全速区停止区E全速区低速区F全速区减速区
3.2.2 箱区保护
图5示出相邻两台机组的空冷岛布置，单台机组包括6排，每排5个冷却单元。每排3个冷却单元为顺流，2个冷却单元为逆流。每个冷却单元配置一台功率76 kW的凝汽器冷却风机，每台机组共配置30台冷却风机。
箱区保护功能主要目的在于在吊具运动过程中，防止吊具前后撞到箱堆及在吊具下放过程中出现挂箱或以较高速度着箱的情况。具体设置如下：
(1)小车在水平运动方向设置减速区、低速区和停止区，用以防止吊具及吊箱在水平运动过程中，当起升高度没有超过运动路线上摆放的箱子时发生碰撞。吊具及吊箱在水平运动过程中，当起升高度超过运动路线上摆放的箱子高度加上一定安全距离后，小车即可获得最大速度，小车在远离目标箱时不受减速区和低速区的限制[1]。
分析表5得知：魏都区48.07平方千米的建成区内有18.34平方千米的绿地，东城区29.2平方千米的建成区内有11.3平方千米绿地，建安区25.73平方千米的建成区内有7.1平方千米绿地，高新区20.26平方千米的建成区内有4.2平方千米绿地，高新区的建成区绿地是最少的。高新区面积最小、建成区绿地面积以及公园个数最少。魏都区由于建成时间较早，公园个数最多，绿地面积最大。
(2)小车在1～2层设置半速区。空吊具或吊箱底部在6 m以下，小车水平方向速度最大只有50%全速，防止吊具及吊箱在1～2层时摆动幅度过大发生碰撞[1]。
⑥新情况、新问题的出现。如冰冻灾害问题。冰冻等极端天气条件下，金属管容易发生爆管现象。据本次调研的广西、贵州等省、自治区有关县市反映，冰冻灾害发生时，大量供水工程的输配水金属管道都因冻裂而报废，但同一地区采用PE管道作为输配水管道的工程，管道冻裂现象较少。
(3)起升在垂直运动方向设置减速区、低速区和停止区，以防止吊具或吊箱在下放过程中，由于下放速度过快而发生挂箱及砸箱。
(4)挂箱保护。避免空吊具或所吊箱偏离目标下放时刮碰相邻箱箱角而导致碰撞。
3.2.3 鞍梁保护
小车在水平方向运动过程中，若起升高度低于鞍梁高度加上一定距离时，小车将按箱区保护功能中设置的水平限制区域进行减速及停止动作。
起升在垂直方向运动过程中，若小车位置位于鞍梁区域时，起升将按箱区保护功能中设置的垂直限制区域进行减速及停止动作，一旦起升到达停止区域后停止命令将一直保持，禁止起升继续下放。
3.2.4 车道保护
(1)小车在拖车道边缘设置减速区、低速区和停止区，以防止吊具及吊箱与拖车及车上的箱子相碰撞。
调查问卷分别以上述5项天际线特征要素为评价出发点，在每一项特征要素的评价中，——分隔罗列A-G段的天际线特征图像（以图6～10为基础，将A至G段运用绘图软件分隔开），从而得到每项特征下各分段天际线的评价结果。例如，调查问卷中关于“天际线整体形状”的评价，是将“天际线整体形状”的特征图像分段后——罗列，要求受访人分别对A段、B段……至G段的天际线进行整体形状方面的评价。调查问卷共涉及5项特征及7段天际线，因此细分为35个评价项。
在对《老子》有了越来越多的研究之后，王庆节提供了一个新的视域。他从“物”(存在体)、“物论”切入，通过对老子哲学与海德格尔哲学的比较研究，提出了这样一个问题：“存在着一个老子的‘物论’吗？”③据王庆节的分析，“物论”是存在的，其论说自有合理的一面。这里暂且将“物论”搁置，只看“物”，《老子》的确十分强调“物”。王弼本《老子》中“物”出现了37次，笔者认为其“物”指存在体，但是其外延超过了许慎、顾野王所划定的范围。
(2)起升在车道下放过程中设置减速区、低速区和停止区，以防止吊具或吊箱在下放过程中，由于下放速度过快而砸到拖车驾驶室及车上的箱子。
左小龙跨在摩托车上，目光迥然，神情坚定，包括泥巴在内的所有人都诧异的看着如同雕塑一般的左小龙，一时没有了言语。
4 精度控制
扫描仪精度设置为0.166 7°，理论上扫描仪在距离为20 m左右时的检测精度为5 cm左右，加上扫描仪本身的测量误差12 mm，最终在20 m距离时的测量误差为5～6 cm。
影响检测精度的另一个重要因素来自于扫描仪的安装误差，理论上扫描仪的安装要求与水平面垂直，小车方向上其扫描方向需与小车运行轨迹平行。但在实际安装时会存在安装误差。在实际应用中，由于测量工具及测量手段有限，在反复调整扫描仪安装角度后可以将检测精度控制在10 cm以内。若要提高检测精度，则需要更换更高精度的扫描仪，或者改善测量手段，从而提高扫描仪安装精度。
图1中，虚线框中是运行时验证的监控器单元，监控器由系统模型和属性自动机的乘积来表示，其中，系统模型由HMM表示，属性自动机由DFA表示.监控器的输入是运行时系统的观测序列和系统安全性的阈值Pth，监控器输出是当前系统满足安全性的概率，当系统安全性概率低于阈值时，输出反例.系统模型的构造可以来自于系统设计模型[9]，或通过领域专家指定系统状态以及状态的观测值，然后模拟系统运行获取系统观测数据并学习一个系统模型[10].系统的安全属性采用线性时序逻辑描述，使用DFA来识别安全属性的否定也就是识别系统运行中违反安全性的有限前缀.
3.创新服务方式，推行风险提示。待条件成熟后，以“互联网+税务”和大数据应用为依托，在纳税人通过互联网正式进行年度纳税申报前，利用税务登记信息、纳税申报信息、财务会计信息、备案资料信息、第三方涉税信息等内在规律和联系，对税款计算的逻辑性、申报数据的合理性、税收与财务指标关联性等提供风险提示服务，帮助纳税人正确理解税收政策，减少纳税风险。
5 系统故障
防撞系统的故障主要包括扫描仪故障及PLC通讯故障，所有故障均接入西门子主控系统，并在中控控制台进行故障显示。具体故障及处理方法如下：
(1)左/右扫描仪镜头污染故障。扫描仪镜头污染故障主要是因为扫描仪镜头上有灰尘堆积或油渍，导致扫描仪无法正常运行而报出的故障，处理此故障只需擦拭扫描仪镜头即可解决。
(2) 左/右扫描仪通讯故障。通讯故障是扫描仪与贝加莱PLC的通讯出现问题导致的，解决该故障需要查看扫描仪与PLC的网络连接是否正常。
(3)Profibus通讯故障。Profibus通讯故障是贝加莱PLC与西门子PLC的通讯故障，需检查PLC之间的DP通讯。
6 系统软件
防撞功能的实现离不开可编程逻辑控制器的支持。本系统采用的防撞控制器，其特点是结构小巧，功能全面，支持多语言混编，且具备友好的集成开发环境。防撞程序使用ST语言及C语言编写，其中主体程序完全由C语言编写完成，程序灵活性高，可读性强。
6.1 标准库的封装
将防撞程序封装成功能块不仅可以实现程序的模块化及提高程序的扩展性，同时还有利于开发人员进行二次开发。防撞程序的主体部分被封装成3个功能块，分别为轮廓获取功能块、防撞功能块及三角板检测功能块。各功能块提供明确的输入与输出变量及配置参数。开发人员可以简洁明了地利用防撞库进行外围程序的完善及二次开发。
6.2 参数化配置
配置文件以标准的XML文件格式保存每一个配置参数，可实现配置参数的有效保存及上电加载。同时，配置文件也具备了一个标准的对外接口，可以方便地与第三方软件进行对接，方便了系统成熟后的调试工作，无需打开工程即可修改配置参数。
6.3 友好的人机界面
利用防撞程序的对外接口可以方便实现防撞状态的实时显示及故障报警。防撞程序的对外接口可以兼容触摸屏及上位机软件，利用触摸屏及上位机的组态功能，可以方便地实现防撞的显示界面制作及运行。
6.4 方便快捷地调试
防撞控制器本身提供界面的制作与显示，在没有显示设备的情况下可以通过VNC连接到显示界面。利用PLC制作的界面与程序的内部变量相关联，实现程序参数的实时配置与修改。在实际调试过程中，不仅可以通过界面进行参数的配置与修改，同时还能通过形象生动的画面，反应程序运行的结果及系统的状态。
通过界面的数据显示及动画，调试人员可以轻松地评估程序的运行状态及功能效果，同时也为调试人员提供了一个良好的发现问题和解决问题的通道，在实际调试过程中将会给调试人员带来极大的帮助。
6.5 权限及安全
系统提供管理员及操作员2种界面操作权限。管理员权限可以查看及切换界面，操作员权限则只能查看界面。对于参数设置系统还会提供登录保护，只有在用户登录后才能修改及保存参数配置，否则无法修改参数，有效防止误操作及未授权的操作。
6.6 灵活与移植
整个防撞程序的编写使用的是ST及C语言，其中仅读取扫描仪部分程序是通过ST实现，其他功能均由C语言编写实现。这就使得防撞程序具备了良好的灵活性与可移植性，可以方便地将其移植到任何可以运行C程序的平台上，只需要该平台提供相应的通讯接口即可。相比于传统的梯形图形式的程序，C语言编写的程序简洁明了、可读性高，处理数据的能力灵活多变。
就说五天前那回事吧：丈母娘因女儿爱吃狗肉，凑巧有邻居家杀狗，便买了二斤给他们送来。待丈母娘走后，老婆一心想让他感恩于丈母娘疼爱他们的这份心，便夸她娘心眼儿好，以便使他想到：丈母娘好，媳妇便差不了，以后也好围绕她的指挥棒转。没想到他一时粗心，未加思考，竟随着老婆的话茬也夸起自己父母来，结果两口子又吵了个天翻地覆。
7 结语
本集装箱防撞系统已在曹妃甸港集装箱码头进行一系列测试，结果表明该防撞方法实现简单、价格成本适中、可扩展性强、功能强大，系統切实可行，可达到预期目标，从而验证了利用激光扫描仪实现系统防撞的可行性和安全性。
参 考 文 献
[1] 王飞，周强，柳广良，等. 轮胎吊装卸作业防撞箱系统设计与实现[J].港口装卸,(3):12-15.
