论可视化作业在流动机械上的应用

王欣刚　王文杰　王旭宙　王涛　李鸣久

摘要：随着科学技术的高速发展，自动化技术、可視化技术等广泛用于机械作业，对于提高工作效率、节约成本和人员安全方面有着十分重要的意义。面对复杂恶劣环境下的装载机械作业，安全问题始终存在一定隐患，始终制约着装载效率的提升;通过在装载机臂架上安装可视化摄像头，对作业工况进行实时监控，实现人机分离，既提高了效率，又节约了成本，还为工作人员的生命安全带来保障。

关键词：可视化;摄像头;平板电脑;臂架装置

近年来，科技的发展给工程机械作业带来极大便利。对于流动机械作业，存在很大的不确定性因素，通常要面对极为复杂、多变的工作环境，具有一定的危险系数。工作人员的生命安全是确保生产安全的重要因素。可视化技术的发展和普及，被广泛用于工业生产中。火车装车和市提装车是一项严苛危险的工作，为确保工作质量和工作安全，以往的装车作业需要多人进行相互配合，既浪费时间、人力、财力和物力，工作人员的安全也得不到保障。如今可视化技术的出现，只需一块屏幕，便能精准、方便、快捷、安全地进行装车作业，这就是科技带来的力量，国家的强盛，科技的革新，工业水平有了质的发展。

一、可视化技术简介

（一）可视化技术的基本概念

自科学计算可视化从1978年提出以来，得到了广泛的发展和众多领域的应用，如机械作业、新媒体传播等。可视化是指利用计算机图形学和图像处理技术，将数据转换成图形或图像在屏幕上显示出来，在进行交互处理的理论、方法和技术。涉及计算机图形学、图像处理、计算机视觉等多个领域，已经发展成为研究数据表示、数据处理、决策分析等综合技术。随着计算机科学技术的发展，物体的三维表现技术得到实现，根据三维形体的展现，更容易地观察复杂的三维信息，进行有效信息的提取。

（二）可视化技术的应用

自可视化概念的提出便得到国内外科学家们的一致响应，受到高度重视。科学家们致力于研究可视化的理论和方法，深耕可视化的工具和环境;将可视化的研究成果运用到实际工业生产中，广泛运用于机械机器、医疗卫生、工业制造、港口泊船、武器研发等领域。随着数据传输、摄像装置、图像处理等设备及技术的提高，可视化技术已在工业生产、安全卫生和日常生活中扮演者越来越重要的角色。

二、 可视化作业与传统作业模式的对比

（一） 传统火车装车工作模式

可视化技术是一门新发展起来的技术，给工作带来极大的便利性;以往传统的工作模式是怎样的呢？如董家口矿石码头公司装载机火车装作业，从刚开始的1条作业线（矿1线）到现在的3条作业线（矿1线、煤四线、油品1线）同时作业，作业线数量增加的同时，机械、作业人员、作业模式必须进行升级提升。按照传统作业模式，最开始的1条作业线正常作业需要4-5台装载机，同时要配备4-5名指挥手，且指挥手需自始至终陪同装载机进行工作，装载机装车作业开始前需指挥手进行确认车厢内是否有人、能否进行作业;且每一节车厢都要指挥手去确认，并且装载机装车作业每一斗都要根据指挥手的手势进行确认是否平衡，如图1所示。

随着作业线拓展，这种作业模式明显存在不足：

1、人机配合存在较大伤人风险，指挥手指挥装载机作业需要站在两节车厢中间，装车过程中车厢晃动，人员站立不稳，指挥过程中铲斗容易碰伤指挥人员手臂。

2、效率低下，装载机每装一节车厢都需要指挥手进行确认，装载机更换作业地点后需待指挥手就位方可进行作业。在这种作业模式下整列车装车时间需3-4个小时。

（二）可视化火车装车作业模式

随着公司装载机火车装车作业业务量的大幅增加，3条作业线同时作业需配备6--8台装载机，随之增加的还有装卸一队的指挥手人员。装卸一队的人员紧张问题凸显，并且随着参与作业人员、机械的增加，导致安全管控难度进一步加大。经过我与参与火车装车作业人员的研究、讨论后，向队委提出给装载机加装摄像头，以实时自主掌握装车平衡，车厢内有无人员等问题进行判断，将安全作业这根弦牢牢把握在装载机司机手里。该建议一经提出，队委立马同意，并且出台相关政策支持。

一开始将摄像头安装在驾驶室上方，安装后我自己驾驶着试验车装车试验，但是存在一些不足，装车过程中晃动幅度比较大、摄像头回传回来的画面不稳。经过我和队内相关主管反复研究并经过多次现场调试最终确定在装载机摇臂中间安装摄像头，如图2所示，这不仅解决了画面的稳定性问题，而且距离近画面更加清晰。调试成功后队领导大力推广，截止目前，共有10台装载机安装了摄像头，进行火车、市提作业。司机反馈效果良好。现在火车装车作业完全摆脱了指挥手，实现了自主装车，从最开始的3-4个小时才能完成一列车的装车作业，装6台装载机能在100分钟就完成整列车的装车作业。

可视化技术的发展，促进了人们的工作方式，只需在装载机壁挂上安装一个摄像头，利用可视化技术将摄像头拍到的画面传播到装载机控制室内的平板电脑上，工作人员可以清晰、及时的观察火车车厢内的画面情况，更加清晰直观，完美避免了与装载指挥人员的沟通问题。节省了工作人员，提升了工作效率，工作人员安全也得到了有效保障，实现了真正地人机分离。

在装载机驾驶室安装平板电脑，如图3所示;平板电脑与摄像头之间进行数据链接，通过可视化技术，摄像头能清楚的看到车厢内的情况，将实时数据传递到平板屏幕上，如图4所示。

类似地，在市提装车工作中，相应地使用可视化技术，在装载机摇臂上安装摄像头，可以安装多个，进行360°无死角监控车内情况和装车动态过程，避免车辆的碰撞和人员受伤。这样的话，工作人员操作室内可安装多个平板电脑或者使用分屏功能，对车厢内情况进行多角度地第一时间反馈。同样的有效提高工作效率，节省工作时间;由于车厢内不需要工作人员，实现了人机分离，极大地提高了工作人员的安全。

三、 结论

科技的革新可谓给可视化技术注入新生命，不仅丰富了我们的生活，还为人们的工作带来效益。流动机械设备在工作中，在合适位置安装一定量的摄像装置，通过可视化处理技术，将摄像头所采集的信息在驾驶室内的平板电脑屏幕上进行展示，操作人员根据实时监控信息进行操作，及时规避危害，一定程度上提高了工作效率，节省了工作人员，降低生产成本，提高生产效益。使用可视化技术即实现人机分离，确保工作人员的人身安全。

参考文献：

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