港口擁有大批的各種類型的起重機(jī)械進(jìn)行著碼頭的裝卸作業(yè)。由于船舶日趨大型化，船大艙深，起重司機(jī)在幾十米高的駕駛室內(nèi)看不到船艙內(nèi)的工人裝卸操作情況，司機(jī)操縱起重機(jī)提升或下降貨物全靠指揮手勢這種原始方式傳遞信息。司機(jī)和指揮手思想高度緊張，勞動強(qiáng)度高，經(jīng)常發(fā)生誤動作。由于司機(jī)與指揮手之間的信息傳遞有一定的時(shí)間差，不僅影響了裝卸效率，而且產(chǎn)生了諸多不安全因素，無論艙內(nèi)進(jìn)行雜貨裝卸，還是木材裝卸和集裝箱裝卸，經(jīng)常發(fā)生司機(jī)操縱的延誤，險(xiǎn)象環(huán)生。多年來，人們總希望改變這種落后的操作方式。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，采用了電視攝像和信號傳輸技術(shù)以及集圖像、荷重、起升高度、臂架幅度為一體的顯示技術(shù)，能夠比較圓滿地改變這種落后的操作方式，多少年來碼頭工人的夢想變成了現(xiàn)實(shí)。

港口裝卸環(huán)境復(fù)雜，用電視攝像監(jiān)視，攝像機(jī)與監(jiān)視器之間可以用無線信號傳輸和有線信號傳輸。

如采用無線信號傳輸，攝像機(jī)可以安裝在大船上，其優(yōu)點(diǎn)是圖像視角好，可以采用攝像機(jī)云臺上、下、左、右旋轉(zhuǎn)，調(diào)整圖像視角的變化，其缺點(diǎn)是攝像機(jī)臨時(shí)安裝在大船上，安裝位置難以確定，大船艙面情況復(fù)雜，安裝上有困難。如采用電磁吸鐵將攝像頭吸附在艙面上，對大船磁羅盤有一定影響。無線信號傳輸干擾大，容易造成圖像不清，攝像機(jī)安裝在大船上也不易管理。

如采用有線信號傳輸，攝像機(jī)必定要安裝在門機(jī)上，司機(jī)要看到艙內(nèi)的作業(yè)情況，攝像機(jī)一定要安裝在象鼻梁的頭部，臂架俯仰角度是隨門機(jī)幅度的變化而變化。攝像機(jī)不能固定一個(gè)攝像角度，門機(jī)振動大，攝像機(jī)如采用云臺人工控制攝像方向，云臺轉(zhuǎn)向是由小的蝸輪蝸桿組成，云臺經(jīng)不起門機(jī)的振動，容易損壞，司機(jī)在操作門機(jī)的過程中也無暇操作攝像云臺，因此研究攝像機(jī)的隨動裝置是本課題的研究關(guān)鍵。

課題組對攝像機(jī)的隨動裝置進(jìn)行了大量的調(diào)查和試驗(yàn)，國際上從九十年代中期對起重機(jī)的電視攝像監(jiān)控進(jìn)行了研究，課題組參觀了外高橋港區(qū)日本生產(chǎn)的80噸液壓吊車，該吊車比較平衡，攝像機(jī)及云臺裝在臂架中部，駕駛室內(nèi)裝有9英寸黑白監(jiān)視器，臂架幅度變化時(shí)攝像機(jī)的攝像方向跟著變化，靠司機(jī)人工調(diào)整云臺的上、下、左、右四個(gè)攝像方向，監(jiān)視器沒有臂架幅度、貨物重量及鉤頭高低位置顯示。

根據(jù)調(diào)研的啟示，課題組提出了將攝像機(jī)安裝在門機(jī)象鼻梁前部頂端，依靠攝像機(jī)及外殼本身的重力，跟隨臂架幅度變化，保持?jǐn)z像機(jī)的垂直向下的攝像方向，無論臂架幅度如何變化，象鼻梁頂端始終在船艙的上方，攝像方向始終對著船艙。

為了使該系統(tǒng)真正成為起重機(jī)安全操作保護(hù)裝置，課題組還提出把艙內(nèi)現(xiàn)場作業(yè)實(shí)況、負(fù)荷量、臂架幅度、吊鉤高低位置集中顯示在電視屏幕上，組成一個(gè)完整的起重機(jī)的安全監(jiān)控系統(tǒng)。

由于港口環(huán)境惡劣，攝象機(jī)安裝在露天幾十米的高空，門機(jī)振動又大，這對攝像機(jī)的安裝和結(jié)構(gòu)有一定的要求，攝像機(jī)要有防水、防塵、防振、抗風(fēng)措施，這樣才能適用于港口的生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境。

本系統(tǒng)是一個(gè)整套的安全信息傳遞及接收顯示報(bào)警裝置，它包括：

①安裝在象鼻梁頭部跟蹤船艙的電視攝象機(jī)；

②安裝在司機(jī)室的控制主機(jī)及電視監(jiān)視器；

③起重負(fù)荷量及門機(jī)幅度信號轉(zhuǎn)換器；

④超負(fù)荷保護(hù)器；

⑤安裝在起貨卷簡旁的編碼光電信號脈沖高低位傳感器；

⑥幅度傳感器；

⑦銷軸式傳感器；

⑧指揮手與司機(jī)之間的對講機(jī)。

安裝在門機(jī)象鼻梁前端的攝像機(jī)，跟隨臂架幅度的變化，攝像機(jī)依靠自重自動轉(zhuǎn)動攝像頭，攝像方向始終垂直對著船艙，攝像機(jī)將船艙的圖像畫面轉(zhuǎn)換成模擬信號經(jīng)屏蔽通訊電纜通過象鼻梁及臂架傳送到門機(jī)駕駛室內(nèi)的電視監(jiān)視器，電視監(jiān)視器將圖象信號還原成圖象畫面，顯示在電視屏幕上。安裝在起重機(jī)起升減速箱底部的銷軸傳感器是由電阻應(yīng)變片組成的電橋，起重負(fù)荷通過鋼絲繩及滑輪傳遞到起升卷簡上，通過聯(lián)軸節(jié)傳遞到起升減速箱的底部與門機(jī)轉(zhuǎn)臺聯(lián)接的銷軸式傳感器上，銷軸傳感器將受到的剪切力轉(zhuǎn)換成電壓信號，傳送到超負(fù)荷保護(hù)器。幅度傳感器安裝在門機(jī)臂架的下鉸點(diǎn)。幅度傳感器是由旋轉(zhuǎn)電位器組成，當(dāng)臂架的幅度變化時(shí)，幅度傳感器的電阻值發(fā)生變化，電位器的電壓發(fā)生變化，表示幅度的電壓信號也傳送到超負(fù)荷保護(hù)器。超負(fù)荷保護(hù)器經(jīng)過計(jì)算即時(shí)顯示門機(jī)幅度及起重負(fù)荷，根據(jù)幅度大小判別門機(jī)起重負(fù)荷是否超載。超載發(fā)出報(bào)警信號，起重負(fù)荷及幅度信號轉(zhuǎn)換器將超負(fù)荷保護(hù)器的顯示信息傳送到控制主機(jī)，控制主機(jī)通過視頻疊加電路將數(shù)子顯示在電視監(jiān)視器的屏幕上。

光電脈沖傳感器安裝在起升卷簡旁，在起升卷簡側(cè)壁安裝了若干片擋片，當(dāng)起升卷筒轉(zhuǎn)動時(shí)，這些擋片經(jīng)過光電脈沖傳感器時(shí)就發(fā)出一個(gè)個(gè)計(jì)數(shù)脈沖。由于光電脈沖傳感器采用增量編碼形式，因此當(dāng)卷簡正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)時(shí)，控制主機(jī)能分辨是加數(shù)脈沖還是減數(shù)脈沖，并累積吊鉤的高低位數(shù)字。當(dāng)?shù)蹉^在碼頭地面時(shí)按復(fù)位按鈕，高低位計(jì)數(shù)從零開始，當(dāng)?shù)蹉^低于碼頭地面時(shí)，高低位顯示為負(fù)數(shù)，控制主機(jī)通過視頻疊加電路將高低位數(shù)字顯示在電視監(jiān)視器的屏幕上。

控制主機(jī)是本系統(tǒng)的核心設(shè)備。這不僅將傳感器有發(fā)送器送回的信號進(jìn)行處理，通過內(nèi)部視頻信號疊加IC電路，將其直接顯示于彩色顯示器上，同時(shí)還對攝像進(jìn)行聚焦，光圈變倍調(diào)整。

該系統(tǒng)將門機(jī)的安全信息全部集中在電視屏幕上，司機(jī)既能看到艙內(nèi)的圖象，又能及時(shí)掌握門機(jī)的起重狀態(tài)。

該系統(tǒng)解決了攝像機(jī)安裝及攝像機(jī)的防塵、防水、防振、抗風(fēng)和圖像自動跟蹤等。

這些措施減少或避免了攝像頭的晃動引起的電視圖像的抖動。使用表明，圖像清晰。當(dāng)臂架幅度變化時(shí)，電視屏幕圖像能及時(shí)跟蹤吊鉤，通過電視監(jiān)視器的按鈕圖像可以放大或縮小。

本系統(tǒng)有超負(fù)荷、超幅度報(bào)警及控制；艙內(nèi)作業(yè)現(xiàn)場實(shí)況圖像顯示；電視屏幕的吊鉤高低位置、起重負(fù)荷量、臂架幅度的數(shù)字顯示等功能。

艙內(nèi)作業(yè)現(xiàn)場安全監(jiān)控系統(tǒng)安裝在我公司40噸門機(jī)上經(jīng)過一年的使用，該系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，實(shí)用性強(qiáng)。

該系統(tǒng)的研制成功圓滿地解決了一直困擾港區(qū)碼頭的安全操作問題。在港口碼頭，裝卸作業(yè)的船艙里曾經(jīng)發(fā)生過許多血的教訓(xùn)，現(xiàn)在司機(jī)在電視屏幕上一目了然地看到艙內(nèi)作業(yè)狀況，掌握了艙內(nèi)作業(yè)人員及下艙機(jī)械分布動態(tài)，改變了傳統(tǒng)的司機(jī)依賴指揮手做手勢的信息傳遞方法，避免了事故的發(fā)生。

該系統(tǒng)的研制成功受到了廣大起重司機(jī)的歡迎。貨物起重負(fù)荷量，門機(jī)變幅幅度，吊鉤高低位置等集中顯示在電視屏幕上，司機(jī)能及時(shí)掌握起重狀態(tài)，改變了司機(jī)操作的盲目性，給司機(jī)的安全操作帶來了方便。

該系統(tǒng)的研制成功地提高了門機(jī)裝卸作業(yè)的安全水平，從而避免和減少了貨損事故和人身事故的發(fā)生，同時(shí)也在一定程度上提高了裝卸率。該課題的研制成功具有一定的社會效益，也受到貨主單位的歡迎與好評，為企業(yè)增加了貨源，帶來了一定的經(jīng)濟(jì)效益。

該系統(tǒng)的應(yīng)用有著廣泛的前景，不僅可應(yīng)用于港口碼頭，還可應(yīng)用于其它起重行業(yè)，如建筑行業(yè)的塔吊，船廠的設(shè)備安裝起重機(jī)等。目前建筑行業(yè)在建造高樓時(shí)，使用的塔吊有幾米甚至上百米高，司機(jī)房設(shè)在塔吊的頂部，司機(jī)根本無法看清地面作業(yè)情況，借助電視監(jiān)控，調(diào)整攝像機(jī)的光圈及放大倍數(shù)，可以將地面的實(shí)況清晰地顯示在電視屏幕上。

該系統(tǒng)在推廣應(yīng)用中還將進(jìn)一步提高和完善，可以將電視屏幕的圖像，包括起重負(fù)荷量，臂架變幅幅度，吊鉤高低位置以及當(dāng)時(shí)作業(yè)環(huán)境全部錄制在磁帶上，成為安全監(jiān)控的“黑匣子”，供發(fā)生意外時(shí)分析。