1 供電及通信技術(shù)概述

1.1 供電技術(shù)概述

目前主要有 非接觸式移動供電，電纜拖鏈、拖令電纜[1]，電纜卷盤供電系統(tǒng)[2]，滑觸式供電[3]等供電方式。 不同供電方案對比：

1）非接觸式移動供電、電纜拖鏈、拖令電纜受到技術(shù)成熟度及自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的限制，主要適用于中小容量設(shè)備、中近距離移動場合的移動設(shè)備低壓供電；

2）電纜卷盤方式的特點(diǎn)更適合用于較大容量、一定距離范圍的移動的設(shè)備高、低壓供電；

3）滑觸線對于線性固定軌跡的移動設(shè)備適用性較好，可以實(shí)現(xiàn)大容量、遠(yuǎn)距離移動設(shè)備高、低壓供電。

1.2 通信技術(shù)概述[4]

1.2.1 無線數(shù)傳電臺

通信頻帶寬，容量大，距離長，數(shù)話兼容、專用數(shù)據(jù)傳輸通道，建網(wǎng)靈活，實(shí)時性好，穩(wěn)定性好，適用于惡劣環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)。 但需要申請頻點(diǎn)使用權(quán)，如頻點(diǎn)選擇不夠合理，相鄰信道會產(chǎn)生干擾，通信速率低。

1.2.2 毫米波通信[5]

有很大的寬帶和很高的數(shù)據(jù)傳輸率。缺點(diǎn)是設(shè)備成本高且設(shè)備復(fù)雜，維護(hù)困難，存在較難的技術(shù)缺陷，降水、地形、建筑、惡劣氣候會降低毫米波通信性能。

1.2.3 無線感應(yīng)通信

傳輸損耗小，覆蓋線路長；有適中的信道寬帶，可傳輸音頻信號；架設(shè)方便，易于維護(hù)，成本低。 該技術(shù)在國內(nèi)尚處于設(shè)計研究階段，未推出可實(shí)際應(yīng)用的產(chǎn)品。

1.2.4 公網(wǎng)移動數(shù)據(jù)通信

主要有 CDMA 和 GPRS，GPRS 的數(shù)據(jù)傳輸速率高，容量大，可以永遠(yuǎn)在線， 而且僅按數(shù)據(jù)流量計費(fèi)；CDMA 的系統(tǒng)容量大， 性能質(zhì)量高，配置靈活，頻率規(guī)劃簡單。

1.2.5 漏波電纜

對地形適應(yīng)性強(qiáng)、受環(huán)境影響小、場強(qiáng)分布穩(wěn)定、傳輸速率高、頻段利用率高。但它的收發(fā)中繼設(shè)備復(fù)雜，打雷抗干擾能力低，電纜開槽尺寸要求嚴(yán)，工作環(huán)境要求潔凈，成本高。

1.2.6 光纖通信

光纖通信的特點(diǎn)有：容量大，網(wǎng)速高；可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、不受電磁波和其他強(qiáng)電磁場影響；具有自愈功能；網(wǎng)絡(luò)配備靈活，擴(kuò)展方便；能夠和 RS-232 或 RS-485 接口連接；相關(guān)設(shè)備體積小、重量輕，結(jié)構(gòu)模塊化，安裝和調(diào)試方便。

1.2.7 電力線載波通信

投資少、施工周期短、設(shè)備簡單、與電網(wǎng)建設(shè)同步、覆蓋面與電力系統(tǒng)一致等優(yōu)點(diǎn)；但電力線載波通道中各種尖脈沖多，可能影響數(shù)據(jù)正確接收，可靠性低。

2 ARMG 方案需求及方案初選

研究的港口自動化集裝箱碼頭工藝方案中，ARMG 設(shè)備選型為每條堆場 2 臺高速軌道吊，設(shè)備功率較大，容量將達(dá)到 700KW 或 者 更大， 再加上堆場縱深在 400m 以上，ARMG 屬于較長距離固定軌道移動供電的情況，因此采用的供電方案必須能夠適應(yīng)較長距離范圍移動的要求。

ARMG 設(shè)備自動控制過程中，除了需要移動供電外還需要移動狀態(tài)下的數(shù)據(jù)通信。數(shù)據(jù)傳輸主要包括位置及狀態(tài)信息、操作指令信息、視頻監(jiān)控信息等三方面信息數(shù)據(jù)。 在 ARMG 自動控制裝卸作業(yè)時，位置狀態(tài)信息和操作指令信息要求數(shù)據(jù)通信具有高可靠性和實(shí)時性，而視頻監(jiān)控信息則要求高數(shù)據(jù)通信具有高帶寬，來滿足傳遞數(shù)據(jù)量大的視頻監(jiān)控圖像數(shù)據(jù)。

綜合碼頭規(guī)模布局、軌道吊數(shù)量和工作方式，供電方案的投資成本和碼頭的經(jīng)濟(jì)效益以及碼頭氣候特點(diǎn)的考慮，拖鏈電纜卷盤和低架滑觸線供電方案是比較理想的選擇。

3 ARMG 供電及通訊方案分析及結(jié)論

3.1 方案分析

兩種供電方案進(jìn)行對比分析：

通過對比分析可以看出：對于滑觸線和電纜卷盤兩種移動設(shè)備供電方案在建設(shè)成本上差異并不顯著，在設(shè)計壽命、移動速度和電力損耗等方面，滑觸線供電有一定優(yōu)勢；在場地占用和靈活性上，電纜卷盤供電較好，兩種供電方案均能滿足需要。各通信方案的缺點(diǎn)（表 2）。

通過表 2 可以看出光纖通訊方案針對軌道吊通訊*為合適。因此，理論上軌道吊的供電及通訊方案可采用電纜卷盤+光纖或者低架滑觸線+光纖兩種方式，但從實(shí)際應(yīng)用層面考慮軌道吊的供電及通訊綜合方案時：使用帶光纖的供電電纜既可以較容易的解決移動設(shè)備數(shù)據(jù)通信問題，不需額外建設(shè)通信系統(tǒng)，又能充分保障自動控制對數(shù)據(jù)通信的各種要求。

如選用低架滑觸線+光纖的方式，需考慮滑觸線裝置的物理特點(diǎn)：接觸、滑移，它目前只能適應(yīng)設(shè)備供電的物理要求，卻無法滿足設(shè)備光纖通訊的物理要求；如果再單獨(dú)使用光纜卷盤，就需要卷盤光纖具有高強(qiáng)度耐磨高柔性耐拉耐彎折等特殊要求，目前市場上暫時沒有可靠的專用光纜可供選擇，且軌道吊上還需再設(shè)卷盤機(jī)構(gòu)，額外增加整機(jī)重量。

3.2 結(jié)論

經(jīng)過各方面的綜合分析，推薦使用供電電纜帶復(fù)合光纖的電纜卷盤作為自動化軌道吊優(yōu)選供電及通訊解決方案。