岸边集装箱起重机（以下简称岸桥）是在集装箱船舶与码头前沿之间装卸集装箱的主要设备，岸桥作业具有设备结构复杂、设备使用频度高、多工种人员聚集等特点，容易引发安全事故。例如：在岸桥维修作业中，维修人员与岸桥司机沟通不畅易导致人员伤亡；维修人员上机盲目指挥或未授权人员上机等均易造成设备损坏或人员伤亡。为此，宁波港股份有限公司北仑第二集装箱码头分公司（以下简称北仑第二集装箱码头）研发岸桥人员上机安全管理系统，以强化岸桥人员上机安全管理。
1 岸桥人员上机安全管理系统设计
1.1 功能设计
鉴于使用人工挂牌的方式提醒岸桥设备状态变化的效率较低且安全性较差，对上机人员以及由上机人员导致的岸桥设备状态变化进行管理是岸桥人员上机安全管理系统功能设计的重点。为此，该系统应具备以下功能：
（1）辨识授权人员，只有授权人员才能上机；
（2）显示岸桥当前的状态（如操作、维修、动态检查、清洁等），在状态变化后及时通知司机和新上机人员；
（3）确定并显示上机人员的上机任务；
（4）记录上机人员的上下机时间以及岸桥状态改变的时间；
（5）远程显示岸桥上机人员和设备状态。
1.2 系统设计
1.2.1 硬件系统
（1）在登机口（见图1）安装磁吸铁门、集成电路（Integrated Circuit，IC）卡读卡器、上机任务选择器、单红发光二极管（Light Emitting Diode，LED）显示屏。采用IC卡刷卡的方式进行身份识别，IC卡为存储员工信息的非接触式IC卡；读卡器采用韦根26位十进制输出格式，输出4个字节的IC卡信息；刷卡上机人员通过上机任务选择器上的按键来选择上机任务；单红LED显示屏主要显示刷卡上机人员姓名、上机任务和时间等信息。
（2）在司机室安装IC卡读卡器、上机任务选择器、单红LED显示屏。司机室与登机口的IC卡读卡器、上机任务选择器的功能一致；司机室与登机口的单红LED显示屏类型一致，但亮度调暗，以免影响司机操作。司机可以在司机室完成交接班，显示屏上显示的司机姓名会作相应更改。
（3）登机口与司机室的RS485通信总线在电气房交汇，数据和相关控制软件安装在电气房工控机中，并在工控机中增加系统管理软件。由于登机口、司机室与电气房的距离较远，采用RS485总线控制的方式来实现系统通信。
（4）由于岸桥工作环境复杂，受电磁干扰比较强，加之通信距离较远，容易引进干扰信号，因此，采用普通光耦TLP181作为通信器件，将传输比特率设计为。
（5）采用STM32系列处理器存储和处理数据。STM32系列处理器的存储量较大，且能满足操作系统的编程要求，并具有实时时钟功能，具有较高性价比。
1.2.2 软件系统
采用嵌入式实时操作系统 C＼OS处理不同任务权限优先等级、显示切换、功能更替等操作问题。上机任务按权限优先等级依次为修理、动态检查、清洁、其他项目、操作（见图2）。同时，设计3个串口任务：（1）处理个人电脑和控制器的任务，存储刷卡人信息；（2）处理按键和刷卡信息的任务；（3）根据任务（2）中的按键值查询控制器内的记录数据，处理显示及显示切换的任务。例如，当用户刷IC卡时，显示屏显示刷卡人姓名，如果该用户任务的优先等级较低，系统在左右后会自动切换到优先等级较高的任务。实际应用证明，该多任务操作软件系统满足岸桥人员上机安全管理系统的要求，具有可操作性。
1.3 功能设计
（1）人员识别功能 将授权人员的信息存储在电气房电脑软件中，在上机人员刷IC卡时对卡号进行识别，如果卡号显示为授权人员，则磁吸铁门打开。
（2）人员分类功能 对授权人员进行分类，确定其任务权限。例如，司机只能操作“操作开始”和“操作结束”按钮，修理人员只能操作“修理开始”和“修理结束”按钮以及“动态检查开始”和“动态检查结束”按钮，从而避免误操作或越权操作造成设备状态错误。
（3）上机人员任务确认功能 上机人员选定上机任务后，如果岸桥当前任务等级低于选定任务等级，则显示屏显示的内容转变为选定任务的内容，人员姓名也转变为选定任务的上机人员的姓名。任务结束后，人员下机需要在刷卡后按相应任务的结束按钮，显示屏显示原来优先等级较低的任务内容或显示“无任务”状态。
（4）人员上机对司机的提醒功能 人员上机开门后，司机室内蜂鸣器会发出蜂鸣声提醒司机，显示屏第三行转变为上机人员姓名；如果岸桥状态改变，比如由操作状态转变为修理状态，则显示屏第二行转变为“状态：修理中”，第一行转变为上机人员的姓名。
（5）当前岸桥状态对司机的提醒功能 司机可以通过司机室的显示屏了解岸桥当前状态，确保操作安全。例如：如果显示屏显示为修理状态，司机不能擅自动机；当修理结束后，显示屏显示操作状态，司机方可进行作业。
（6）当前状态对上机人员的提醒功能 上机人员在刷卡上机前，可通过登机口显示屏（见图3）得知岸桥当前状态，如果显示屏显示为修理状态，则已有修理人员上机，新来修理人员须与原修理人员取得联系后，司机方能指挥动机。
（7）岸桥机上人员和状态在远程后台的显示功能 通过岸桥上的网络，可以将岸桥机上人员和当前状态发送至后台并在电脑上显示，方便后台管理人员对岸桥现场的管理。
（8）人员上下机时间和岸桥状态转换时间记录功能 可以通过电气房的电脑来记录、统计和查询人员上下机时间及岸桥状态转换时间。
2 岸桥人员上机安全管理系统的应用意义
岸桥人员上机安全管理系统以主动控制取代被动监视，通过对主要通道的控制有效阻止非授权人员登机。该系统的应用意义显著：能使上机人员对岸桥状态一目了然，避免盲目指挥引发安全事故；便于司机及时了解人员上机后引起的设备状态改变，有助于司机按指令或显示屏的提示安全作业；便于后台管理人员对岸桥作业人员、修理人员、岸桥状态等进行监控，提升设备作业管理水平；通过与码头考勤管理系统和安全防卫报警系统等联网，实现码头多系统联动控制；通过减少人为误操作，提高设备检修效率，保障设备检修过程中的人员和设备安全，提高码头岸桥安全管理水平。
