Globalny system nawigacji satelitarnej (ang. Global Navigation Satellite System ? GNSS) i pomiary RTK (ang. Real-Time Kinematic) mogą być użyte do monitorowania żurawia w czasie rzeczywistym przez jednoczesne obliczanie pozycji, prędkości punktów i informacji o położeniu linii bazowej. Produkty mogą być dopasowywane w zależności od wymaganych funkcji.
Żurawie portowe to skomplikowane urządzenia ruchome, a ich obsługa jest niezwykle ważna. Wypadki z udziałem żurawi mogą spowodować ogromne straty ekonomiczne, a nawet ofiary w ludziach. Monitorowanie pracy żurawia w czasie rzeczywistym pomaga rozwiązać coraz istotniejsze kwestie zarządzania bezpieczeństwem. Wcześniej stosowany system kontroli żurawi, oparty na programatorze PLC, dawał tylko dane dotyczące amplitudy i ładunku, bez danych dotyczących położenia, prędkości czy innych. Taki system jest obarczony dużym błędem pomiarowym, informacje są rozproszone, jest trudny do zintegrowania, a dokładność systemu monitorowania nie jest wysoka.
Przedstawione w artykule badania skupiły się na testowaniu i analizowaniu monitorowania pozycji 3D w czasie rzeczywistym przy użyciu globalnego systemu nawigacji satelitarnej (GNSS) i pomiarów RTK (ang. Real-Time Kinematic). W rezultacie opierając się na GNSS i pomiarach RTK w celu mierzenia wysokości, przy użyciu serwera do monitorowania w czasie rzeczywistym można otrzymać precyzyjną kontrolę i lepsze zarządzanie bezpieczeństwem żurawia portowego.
Zastosowanie żurawi portowych
Żurawie portowe ze względu na ich dobrą wydajność są powszechnie stosowane jako główny sprzęt podnoszący używany do załadunku i rozładunku, a dzięki gwałtownemu rozwojowi transportu morskiego są coraz powszechniej używane. Z tego względu kolizje żurawi z budynkami i okolicznymi obiektami są coraz częstsze. Dokładniejsze monitorowanie wychylenia żurawia (przesuwania haka do i od podstawy na tym samym poziomie), pozycji ruchu i wysokości podnoszenia może skutecznie zapobiegać wypadkom.
Duży żuraw portowy wykorzystuje technologię monitorowania amplitudy obrotu zainstalowaną na czujniku kątowym lub w łączeniu wysięgnika i u podstawy wieży. Instalacja systemu pomiarowego dla metody pomiaru odchylenia kąta opartej na zasadach mechanicznych jest skomplikowana i wymaga wysokiej precyzji. Metoda ta jest także narażona na wpływ zużycia mechanicznego. Innym sposobem jest użycie kodera, który pośrednio mierzy kąt przez pomiar prędkości i odległości żurawia. Ta metoda jest obarczona błędem skumulowanym, a ewentualny reset bazuje na magnesach.
W badaniu obliczono i przetworzono współrzędne danych położenia linii bazowej pomiędzy każdym punktem, na każdym z ramion żurawia w czasie rzeczywistym, a następnie pozycję, zniekształcenie postawy, amplitudę rotacji, podniesienie ramienia przegubowego itd. Badany żuraw (rys. 1) znajduje się w stoczni Guangzhou Wenchong Shipyard Co. Ltd. Dane wskazują, że plan monitorowania położenia obrotu i wychylenia żurawia w czasie rzeczywistym, przy użyciu technologii GNSS-RTK jest możliwy. Użyty sprzęt to odbiornik GNSS, antena GNSS, serwer obliczeniowy pomiarów położenia linii bazowej RTK. W czasie pracy system działa niezależnie od części ruchomych żurawia i wcześniejszego systemu kontroli. Do jego zalet należą: łatwa instalacja, długa żywotność, ciągłe dane monitorowania położenia w czasie rzeczywistym, brak błędu skumulowanego, brak wpływu prędkości i pozycji żurawia, wysoka dokładność pomiarów.
Monitorowanie położenia żurawia w czasie rzeczywistym
Żurawie są powszechnie stosowane, ale nie są powszechnie monitorowane.
Obecnie dla większości żurawi mierzy się jedynie wychylenie i ładunek, przy czym najczęściej stosowane jest sterowanie ręczne. Zostały one wyposażone w czujniki, aby uzyskać i przedstawić informacje o położeniu i prędkości, a dzięki temuzwiększyć bezpieczeństwo i wydajność działania.
Żurawie w doku stoczniowym są ustawione bardzo blisko siebie. Pracownicy i operatorzy unikają wypadków dzięki wskazówkom wizualnym, ale pole widzenia jest ograniczone, a otoczenie może zwiększać ryzyko. Konieczny jest automatyczny system unikania kolizji.
Zarządzanie produkcją stoczniową w Chinach jest dość rozbudowane, a zarządzanie planowaniem opiera się głównie na programach Microsoft Excel, Project i innych. Podział zadań i informacje zwrotne są przeważnie przekazywane ustnie i przez uzupełnianie formularzy podręcznikowych. Konieczne jest ulepszenie zarządzania i kontroli zadaniami dźwigowymi. Proponowane rozwiązanie składa się z trzech głównych części:
1. czujnika mierzącego położenie żurawia;
2. wyświetlania otrzymywanych danych i serwera kontrolnego dla otrzymywanych danych, przetwarzania, wyświetlania, przechowywania i przesyłania. Dzięki informacjom na serwerze informacje o pracy żurawia są dostępne w czasie rzeczywistym razem z planowaniem i alarmami;
3. wykorzystania systemu zarządzania informacjami żurawia do planowania produkcji, przydzielania zadań i informacji konserwatorskich, co jest technicznie możliwe, choć ten projekt skupił się na dwu pierwszych punktach ? czujniku mierzącym położenie, projektowaniu algorytmu i użyteczności przedstawienia pozyskanych danych i serwera kontrolującego.
Autorzy: Li Yan-qin and Jiang Jian pracują w Pekińskim Instytucie Technologii. Chen Wei jest pracownikiem Instytutu Automatyki Chińskiej Akademii Nauk w Pekinie.
Pełna wersja artykułu jest dostępna w cyfrowym wydaniu magazynu Control Engineering Polska.
