一种船舱清舱过程中防碰撞的方法技术

本发明专利技术涉及一种船舱清舱过程中防碰撞的方法，其包括在舱口、卸船设备、清舱设备分别安装无线基站进行信息交互、建立统一坐标系、确定抓斗、舱口、清舱设备在统一坐标系内的坐标，对比特征点坐标后判断抓斗与舱口、抓斗与清舱设备是否有碰撞风险。其优点在于，通过协同系统对比抓斗和舱口、抓斗和清舱设备在统一坐标系内的坐标，判断抓斗和舱口、抓斗和清舱设备有无碰撞风险，相较于仅依靠工作人员之间的交流，降低了管理难度，提高了船舱清舱过程中设备安全、人员安全性。人员安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种船舱清舱过程中防碰撞的方法


[0001]本专利技术涉及人机交互
，尤其是涉及一种船舱清舱过程中防碰撞的方法。

技术介绍

[0002]清舱作业是散货船、多用途船舶经常开展的货物操作方式。通过该操作卸清货物，既避免货差，又可以换装其他种类货物，使船舶回程不空载，有效利用运力，大幅提升货运效益。实践中的清舱，通常由码头单方、船舶单方或者码头与船方双方共同进行。
[0003]清舱作业伤亡事故易发是由于该作业时人机交叉(混合)的作业环境特点决定。卸货前期，货舱内通常不需有人也可正常作业；但卸货后期，由于货舱舱口尺寸和卸船机械(抓斗)的局限性，难以将舱内各角落的残余货物卸空，通常需要采用人力和/或机械(清舱机，譬如推扒机)配合将舱内散货堆集以便卸清，即“清舱”。清舱作业中货舱内的清舱人员与卸船机械同处于货舱内，视线受限，不易被卸船机械操作人员发现，且保护措施相对薄弱，因此易发生人身伤亡事故。
[0004]目前的清舱作业过程中，利用传统的管理手段，仅仅依靠人与人之间沟通配合，而因为清舱作业用到的机械很多，人员工种复杂，对作业人员技术水平和综合素质要求高，不是十分容易管理，且在人工配合不好的情况下，如门机的抓斗下降到船舱内部的过程中与舱口发生碰撞、门机的抓斗与清舱机行进轨道发生碰撞时，容易发生安全事故。
[0005]目前，针对前述的技术问题，尚未得到妥善解决。

技术实现思路

[0006]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供一种船舱清舱过程中防碰撞的方法，解决目前清舱作业工程中，仅仅依靠人工配合、人工判断抓斗与舱口、抓斗与清舱设备有无碰撞风险，管理效率低下，且容易发生安全事故的技术问题。
[0007]本专利技术的上述专利技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
[0008]本专利技术提供一种船舱清舱过程中防碰撞的方法，包括以下步骤：
[0009]S1、清舱设备、舱口、卸船设备分别安装一套无线基站，用于清舱设备、卸船设备之间的信息交互；
[0010]S2、卸船设备上设置协同系统，协同系统建立统一坐标系，卸船设备通过地理位置信息系统、雷达激光扫描仪和编码器确定卸船设备、抓斗、舱口在统一坐标系中的特征点坐标；
[0011]S3、清舱设备通过地理位置信息系统、雷达激光扫描仪在舱内进行SLAM定位并建立坐标系，确定清舱设备在坐标系中的特征点坐标,协同系统矫正清舱设备的特征点坐标到统一坐标系内；
[0012]S4、协同系统根据S2、S3中的特征点判断抓斗与舱口是否具有碰撞风险、抓斗与清舱设备是否具有碰撞风险。
[0013]作为其中的一些实施例，步骤S2中的坐标系为：
[0014]以平行于卸船设备行进的轨道向东为Y轴正方向，垂直于轨道指向海侧为X轴正方向，竖直向上为Z轴正方向建立三维坐标系；
[0015]步骤S3中，清舱设备在舱内SLAM定位并建立坐标系为：
[0016]清舱机械下舱后，以自身为原点，通过雷达激光扫描仪建立坐标系，之后将自身位置整合至舱口一角为原点，舱口向西的一边为X轴正方向、舱口向东的一边为Y轴正方向，竖直向上为Z轴正方向的三维坐标系中。
[0017]作为其中的一些实施例，步骤S3中协同系统控制清舱设备与卸船设备/抓斗/舱口于统一坐标系的操作如下：
[0018]GPS差分获取椭球坐标，以ENU为标准，将获取的椭球坐标通过参数转换成平面坐标，最后通过X0、Y0、Z0的偏移以及坐标系旋转转换成以卸船设备行进的轨道陆侧起始点为原点、轨道走向为Y轴正方向、垂直于轨道指向海侧为X轴正方向、的统一坐标系，其中使用的公式为：
[0019]其中Φ为场地GPS坐标与东北天(ENU)坐标绕Z轴的旋转角度。
[0020]作为其中的一些实施例，步骤S2、S3中雷达激光扫描仪基于地理位置信息系统、编码器对卸船设备、抓斗、舱口、清舱设备进行激光雷达扫描成像与建模，并确定卸船设备、抓斗、舱口、清舱设备的各特征点坐标。
[0021]作为其中的一些实施例，步骤S4中判断依据为：
[0022]协同系统在获取到舱口尺寸后，根据抓斗尺寸预留安全距离，对扫描图像的特征点坐标进行对比，判断抓斗是否进入安全距离，其中，安全距离为抓斗直径的二分之一与偏移量2米之和；
[0023]以清舱设备的中心点坐标为圆心、以清舱机械的最大半径与偏移量2米之和为半径的范围为安全范围，对扫描图像的特征点坐标进行对比，判断抓斗是否进入清舱设备的安全范围。
[0024]作为其中的一些实施例，步骤S1中清舱设备、舱口、卸船设备分别安装一套无线基站，无线基站之间采用Modbus TCP通讯协议。
[0025]本专利技术的有益技术效果在于：
[0026]本专利技术一种船舱清舱过程中防碰撞的方法，通过协同系统对比抓斗和舱口、抓斗和清舱设备在统一坐标系内的坐标，判断抓斗和舱口、抓斗和清舱设备有无碰撞风险，相较于仅依靠工作人员之间的交流，降低了管理难度，提高了船舱清舱过程中设备安全、人员安全性。
具体实施方式
[0027]下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0028]实施例
[0029]本专利技术公开的一种船舱清舱过程中防碰撞的方法，包括以下步骤：
[0030]S1、清舱设备、舱口、卸船设备分别安装一套无线基站，用于清舱设备、卸船设备之间的信息交互；
[0031]S2、卸船设备上设置协同系统，协同系统建立统一坐标系，卸船设备通过地理位置信息系统、雷达激光扫描仪和编码器确定卸船设备、抓斗、舱口在统一坐标系中的特征点坐标；
[0032]S3、清舱设备通过地理位置信息系统、雷达激光扫描仪在舱内进行SLAM定位并建立坐标系，确定清舱设备在坐标系中的特征点坐标,协同系统矫正清舱设备的特征点坐标到统一坐标系内；
[0033]S4、协同系统根据S2、S3中的特征点判断抓斗与舱口是否具有碰撞风险、抓斗与清舱设备是否具有碰撞风险。
[0034]其中，舱口为船舱的舱口。
[0035]其中，卸船设备为卸船机和门机，卸船设备通过抓斗对船舱内的货物进行卸货处理。
[0036]其中，清舱设备为清舱挖机。
[0037]步骤S1中，清舱设备、卸船设备的无线基站为无线通讯基站，卸船设备安装无线基站的位置为下部电气房上方，此处视野开阔，无遮挡，可直接连接至下部电气房交换机；舱口的无线基站为公开号为CN217470155U的一种应用于散货船舶舱内通信信号覆盖的装置。
[0038]作为其中的一些实施例，步骤S1中清舱设备、舱口、卸船设备分别安装一套无线基站，无线基站之间采用Modbus TCP通讯协议。
[0039]其中，无线基站为网桥。
[0040]步骤S2中的坐标系为：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种船舱清舱过程中防碰撞的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、清舱设备、舱口、卸船设备分别安装一套无线基站，用于清舱设备、卸船设备之间的信息交互；S2、卸船设备上设置协同系统，协同系统建立统一坐标系，卸船设备通过地理位置信息系统、雷达激光扫描仪和编码器确定卸船设备、抓斗、舱口在统一坐标系中的特征点坐标；S3、清舱设备通过地理位置信息系统、雷达激光扫描仪在舱内进行SLAM定位并建立坐标系，确定清舱设备在坐标系中的特征点坐标,协同系统矫正清舱设备的特征点坐标到统一坐标系内；S4、协同系统根据S2、S3中的特征点判断抓斗与舱口是否具有碰撞风险、抓斗与清舱设备是否具有碰撞风险。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中的坐标系为：以平行于卸船设备行进的轨道向东为Y轴正方向，垂直于轨道指向海侧为X轴正方向，竖直向上为Z轴正方向建立三维坐标系；步骤S3中，清舱设备在舱内SLAM定位并建立坐标系为：清舱机械下舱后，以自身为原点，通过雷达激光扫描仪建立坐标系，之后将自身位置整合至舱口一角为原点，舱口向西的一边为X轴正方向、舱口向东的一边为Y轴正方向，竖直向上为Z轴正方向的三维坐标系中。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤S3中协同系统控制清舱设备与卸船设备/抓斗/舱口...

【专利技术属性】
技术研发人员：于新国，周思远，刘春阳，葛晓鹏，王海洋，孙卫国，纪辉，尹可晖，苏国强，孟磊，
申请(专利权)人：山东朝辉自动化科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：