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

港口裝卸環(huán)境復雜，用電視攝像監(jiān)視，攝像機與監(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，攝像機可以安裝在大船上，其優(yōu)點是圖像視角好，可以采用攝像機云臺上、下、左、右旋轉，調整圖像視角的變化，其缺點是攝像機臨時安裝在大船上，安裝位置難以確定，大船艙面情況復雜，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，攝像機安裝在大船上也不易管理。

如采用有線信號傳輸，攝像機必定要安裝在門機上，司機要看到艙內的作業(yè)情況，攝像機一定要安裝在象鼻梁的頭部，臂架俯仰角度是隨門機幅度的變化而變化。攝像機不能固定一個攝像角度，門機振動大，攝像機如采用云臺人工控制攝像方向，云臺轉向是由小的蝸輪蝸桿組成，云臺經不起門機的振動，容易損壞，司機在操作門機的過程中也無暇操作攝像云臺，因此研究攝像機的隨動裝置是本課題的研究關鍵。

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

根據調研的啟示，課題組提出了將攝像機安裝在門機象鼻梁前部頂端，依靠攝像機及外殼本身的重力，跟隨臂架幅度變化，保持攝像機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。

為了使該系統真正成為起重機安全操作保護裝置，課題組還提出把艙內現場作業(yè)實況、負荷量、臂架幅度、吊鉤高低位置集中顯示在電視屏幕上，組成一個完整的起重機的安全監(jiān)控系統。

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

本系統是一個整套的安全信息傳遞及接收顯示報警裝置，它包括：

①安裝在象鼻梁頭部跟蹤船艙的電視攝象機；

②安裝在司機室的控制主機及電視監(jiān)視器；

③起重負荷量及門機幅度信號轉換器；

④超負荷保護器；

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指揮手與司機之間的對講機。

安裝在門機象鼻梁前端的攝像機，跟隨臂架幅度的變化，攝像機依靠自重自動轉動攝像頭，攝像方向始終垂直對著船艙，攝像機將船艙的圖像畫面轉換成模擬信號經屏蔽通訊電纜通過象鼻梁及臂架傳送到門機駕駛室內的電視監(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。安裝在起重機起升減速箱底部的銷軸傳感器是由電阻應變片組成的電橋，起重負荷通過鋼絲繩及滑輪傳遞到起升卷簡上，通過聯軸節(jié)傳遞到起升減速箱的底部與門機轉臺聯接的銷軸式傳感器上，銷軸傳感器將受到的剪切力轉換成電壓信號，傳送到超負荷保護器。幅度傳感器安裝在門機臂架的下鉸點。幅度傳感器是由旋轉電位器組成，當臂架的幅度變化時，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荷保護器。超負荷保護器經過計算即時顯示門機幅度及起重負荷，根據幅度大小判別門機起重負荷是否超載。超載發(fā)出報警信號，起重負荷及幅度信號轉換器將超負荷保護器的顯示信息傳送到控制主機，控制主機通過視頻疊加電路將數子顯示在電視監(jiān)視器的屏幕上。

光電脈沖傳感器安裝在起升卷簡旁，在起升卷簡側壁安裝了若干片擋片，當起升卷筒轉動時，這些擋片經過光電脈沖傳感器時就發(fā)出一個個計數脈沖。由于光電脈沖傳感器采用增量編碼形式，因此當卷簡正轉或反轉時，控制主機能分辨是加數脈沖還是減數脈沖，并累積吊鉤的高低位數字。當吊鉤在碼頭地面時按復位按鈕，高低位計數從零開始，當吊鉤低于碼頭地面時，高低位顯示為負數，控制主機通過視頻疊加電路將高低位數字顯示在電視監(jiān)視器的屏幕上。

控制主機是本系統的核心設備。這不僅將傳感器有發(fā)送器送回的信號進行處理，通過內部視頻信號疊加IC電路，將其直接顯示于彩色顯示器上，同時還對攝像進行聚焦，光圈變倍調整。

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

該系統解決了攝像機安裝及攝像機的防塵、防水、防振、抗風和圖像自動跟蹤等。

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。當臂架幅度變化時，電視屏幕圖像能及時跟蹤吊鉤，通過電視監(jiān)視器的按鈕圖像可以放大或縮小。

本系統有超負荷、超幅度報警及控制；艙內作業(yè)現場實況圖像顯示；電視屏幕的吊鉤高低位置、起重負荷量、臂架幅度的數字顯示等功能。

艙內作業(yè)現場安全監(jiān)控系統安裝在我公司40噸門機上經過一年的使用，該系統穩(wěn)定可靠，實用性強。

該系統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)的船艙里曾經發(fā)生過許多血的教訓，現在司機在電視屏幕上一目了然地看到艙內作業(yè)狀況，掌握了艙內作業(yè)人員及下艙機械分布動態(tài)，改變了傳統的司機依賴指揮手做手勢的信息傳遞方法，避免了事故的發(fā)生。

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

該系統的研制成功地提高了門機裝卸作業(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，帶來了一定的經濟效益。

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

該系統在推廣應用中還將進一步提高和完善，可以將電視屏幕的圖像，包括起重負荷量，臂架變幅幅度，吊鉤高低位置以及當時作業(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)生意外時分析。