一种LNG大口径岸基智能装卸系统的制作方法

本发明属于lng安全快速装卸技术领域，特别涉及一种lng大口径岸基智能装卸系统。

背景技术：

lng(liquefiednaturalgas)是一种清洁、高效的能源。由于进口lng有助于能源消费国实现能源供应多元化、保障能源安全，而出口lng有助于天然气生产国有效开发天然气资源、增加外汇收入、促进国民经济发展，因而lng贸易正成为全球能源市场的新热点。目前国内lng接收站用lng大口径岸基装卸系统完全被国外公司垄断，设备价格高、交货期长、服务不及时、服务成本高，这些问题已经在一定程度上制约了我国lng接收站建设、安全运营维护和lng产业的健康发展。同时国外产品存在过多依靠人工完成对接操作，劳动强度大、对接效率低及自动化、智能化程度低等方面的不足。

中国专利cn203784631u公开了一种水上天然气加注站lng装卸设备，具体公开了装卸设备包括安装在甲板上的lng装卸臂、lng储罐、lng软管、整个设备的配电系统。但是并没有公开实现智能化装卸，设备的自动化、智能化水平不高，而且装卸臂在各转动位置不能很好的保持重力平衡，系统运动中存在不平衡惯性力，驱动机构的负载较大，系统运动的稳定性一般。中国专利cn110675659a公开了一种船舶管控平台及其使用方法，具体公开了管控平台包括船舶ais系统、输入模块、雷达信号处理模块、通信模块、预警模块、监测子模块和处理器。但是并没有公开管控平台与装卸臂装卸过程的有效结合。综上，当前还尚未有关于完整的智能化lng装卸系统的研究。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种可实现自动对接和对整个lng装卸过程进行实时在线管控的lng大口径岸基智能装卸系统。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种lng大口径岸基智能装卸系统，所述系统包括装卸臂和3d智能管控平台；

所述装卸臂，用于实现lng船与lng接收站储罐间lng通道的自动对接以及紧急脱离；

所述3d智能管控平台，用于对装卸臂的装卸过程进行实时在线管控；该管控平台包括安全运维预测子系统，用于根据装卸臂作业环境中各部件的历史安全数据，预测各部件未来的安全数据，并根据预测的安全数据制定且执行安全运维计划，同时对预测的安全数据、安全运维计划及安全运维结果进行展示。

进一步地，所述装卸臂包括立柱、耳轴箱、内臂、外臂、低温管路系统、配重系统；所述内臂下端通过耳轴箱与立柱相连；所述耳轴箱通过第一回转支撑与立柱连接；所述内臂通过第二回转支撑与耳轴箱连接；所述低温管路系统包括多个可360°旋转的低温旋转接头、可主动分离的紧急脱离装置、快速连接装置和连接管路；

所述不锈钢连接管路穿过立柱，并依次通过内臂、外臂与紧急脱离装置、快速连接装置连接；所述立柱与内臂的连接管路之间设有弯头；所述弯头下端与设有立柱内的管路之间通过第一低温旋转接头连接，弯头上端与内臂的管路之间通过第二低温旋转接头连接；第一低温旋转接头连接与第一回转支撑具有相同的转动中心，第二低温旋转接头与第二回转支撑具有相同的转动中心；所述耳轴箱与立柱之间设有回转驱动装置，所述回转驱动装置用于驱动耳轴箱相对立柱的回转运动；所述内臂与耳轴箱之间设有内臂摆动机构，用于驱动内臂相对耳轴箱的转动；所述外臂通过第三回转支撑与内臂连接；所述外臂与内臂的连接管路之间设有第三低温旋转接头；第三低温旋转接头与第三回转支撑具有相同的转动中心；外壁前端的管路依次连接有第四低温旋转接头、第五低温旋转接头、紧急脱离装置、第六低温旋转接头和快速连接装置；通过外壁前端的三个低温旋转接头、紧急脱离装置和快速连接装置组成三维接头；所述内臂与外臂之间设有配重系统，所述配重系统使得配重对称面与外臂对称面始终平行。

进一步地，所述3d智能管控平台还包括三维可视化管理子系统、视觉识别定位子系统以及自动对接子系统；

所述三维可视化管理子系统，用于实时显示装卸臂作业环境画面及数据信息，还用于显示装卸臂作业环境三维模型，并实现三维模型与实际装卸臂作业环境的联动；

所述视觉识别定位子系统，用于定位船上目标法兰的位姿信息，还用于在装卸臂运动过程中检测障碍物，并将位姿信息和障碍物信息传送至自动对接子系统；

所述自动对接子系统，用于解析所述船上目标法兰的位姿信息、障碍物信息，获取船用装卸臂实现装卸臂对接法兰与船上目标法兰对接的运动轨迹和各关节所需运动的角度值，并将运动轨迹和角度值信息传送至装卸臂的运动控制机构。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：1)通过基于视觉的自动对接和实时智能管控，大幅提升lng大口径岸基装卸系统的自动化、智能化水平；2)装卸臂在各转动位置均保持重力平衡，大幅降低系统运动中的不平衡惯性力，减小驱动机构的负载，提高系统运动的稳定性；3)提出的3d智能管控平台，解决了码头船用装卸臂管控平台功能薄弱、系统单一且管理分散、数据管理零散、可视化展示能力差、无3d视觉精确成像与智能化自动对接、装卸作业效率低等问题。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1为一个实施例中lng大口径岸基智能装卸系统的结构示意图。

图2为一个实施例中装卸臂总体结构示意图。

图3为一个实施例中装卸臂机构原理简易示意图。

图4为一个实施例中配重绳轮连接侧视图。

图5为一个实施例中图2中局部放大图。

图6为一个实施例中内臂连接示意图。

图7为一个实施例中回转驱动装置、内臂摆动机构、外臂摆动机构结构示意图。

图8为一个实施例中低温旋转接头结构示意图。

图9为一个实施例中紧急脱离装置结构示意图。

图10为一个实施例中紧急脱离装置的结构正视图。

图11为一个实施例中紧急脱离装置去除上、下连杆的正面爆炸图。

图12为一个实施例中紧急脱离装置上连杆与上端旋转摇杆接触放大图。

图13为一个实施例中紧急脱离装置的液压系统原理图。

图14为一个实施例中快速连接装置总体结构示意图。

图15为一个实施例中压块与螺杆的连接示意图。

图16为一个实施例中图15中a-a剖视图。

图17为一个实施例中3d智能管控平台架构图。

图18为一个实施例中3d智能管控平台的构成示意图。

图19为一个实施例中三维可视化管理子系统的组成结构图。

图20为一个实施例中模型数字化驱动模块驱动联动的流程图。

图21为一个实施例中视觉识别定位子系统各部件的安装位置示意图。

图22为一个实施例中自动对接及模型联动流程图。

图23为一个实施例中3d智能管控平台结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在一个实施例中，结合图1，提供了一种lng大口径岸基智能装卸系统，该系统包括装卸臂和3d智能管控平台；

所述装卸臂，用于实现lng船与lng接收站储罐间lng通道的自动对接以及紧急脱离；

所述3d智能管控平台，用于对装卸臂的装卸过程进行实时在线管控；该管控平台包括安全运维预测子系统，用于根据装卸臂作业环境中各部件的历史安全数据，预测各部件未来的安全数据，并根据预测的安全数据制定且执行安全运维计划，同时对预测的安全数据、安全运维计划及安全运维结果进行展示。

进一步地，在其中一个实施例中，结合图2至图5，所述装卸臂包括立柱1、耳轴箱2、内臂3、外臂4、低温管路系统、配重系统；所述内臂3下端通过耳轴箱2与立柱1相连；所述耳轴箱2通过第一回转支撑10与立柱1转动连接；所述内臂3通过第二回转支撑20与耳轴箱2转动连接；所述低温管路系统包括多个可360°旋转的低温旋转接头、可主动分离的紧急脱离装置5-2、快速连接装置5-3和不锈钢连接管路5-1；

这里，示例性地，低温管路系统由6个可360°旋转的低温旋转接头、可主动分离的紧急脱离装置、快速连接装置和不锈钢连接管路组成；旋转接头与对应回转支承有相同的转动中心。低温管路系统前端通过3个可实现360°旋转的低温旋转接头、紧急脱离装置、快速连接装置和连接管段组成三维接头，三维接头可在重力作用下保持平衡位置。

所述不锈钢连接管路5-1穿过立柱1，并依次通过内臂3、外臂4与紧急脱离装置5-2、快速连接装置5-3连接；所述立柱1与内臂3的连接管路之间设有90度弯头6；所述90度弯头6下端与设有立柱1内的管路之间通过第一低温旋转接头5-4连接，90度弯头6上端与内臂3的管路之间通过第二低温旋转接头5-5连接，第一低温旋转接头5-4连接与第一回转支撑10具有相同的转动中心，第二低温旋转接头5-5与第二回转支撑20具有相同的转动中心；所述耳轴箱2与立柱1之间设有回转驱动装置7，所述回转驱动装置用于驱动耳轴箱2相对立柱1的回转运动；所述内臂3与耳轴箱2之间设有内臂摆动机构8，用于驱动内臂3相对耳轴箱2的转动；所述外臂4通过第三回转支撑30与内臂3转动连接；所述外臂4与内臂3的连接管路之间设有第三低温旋转接头5-6；第三低温旋转接头与第三回转支撑30具有相同的转动中心。外壁前端的管路依次连接有第四低温旋转接头5-7、第五低温旋转接头5-8、紧急脱离装置5-2、第六低温旋转接头5-9和快速连接装置5-3。通过外壁前端的三个低温旋转接头、紧急脱离装置5-2和快速连接装置5-3组成三维接头，三维接头可在重力作用下保持平衡位置，此时快速连接装置5-3连接面与水平面保持基本垂直，倾斜角度偏差不超过±5°。所述立柱1内设有第一支架、第一管托；所述内壁3上设有第二管托；所述外臂4端部设有第二托架，用于不锈钢连接管路5-1的固定。

进一步地，在其中一个实施例中，结合图2、图4和图5，所述配重系统包括配重块6-1、导向板6-2、滚筒6-3、配重绳轮6-4、外臂绳轮6-5、钢丝绳6-6、配重驱动转轮6-7；

所述配重块6-1套接在导向板6-2上，可调整固定位置；所述配重块6-1与导向板6-2构成配重组件，所述导向板6-2与滚筒6-3一端固接；所述滚筒6-6另一端通过第四回转轴承40与内臂3下端固定的横梁3-1内的法兰盘转动连接；所述配重绳轮6-4套接在滚筒6-3上；所述外臂绳轮6-5通过法兰盘与第四回转支撑40外圈相连；所述配重绳轮6-4和外臂绳轮6-5之间连接有钢丝绳6-6；所述钢丝绳6-6通过槽扣6-8固定在配重绳轮6-4和外臂绳轮6-5上；两个钢丝绳6-6上均设有螺旋扣6-9，用于调整钢丝绳6-6长度；装配时，调整配重组件对称面a与外臂4对称面b处于平行位置后，将配重绳轮6-4和外臂绳轮6-5通过钢丝绳6-6连接，使配重绳轮6-4和外臂绳轮6-5同步联动，且在运动过程中配重组件对称面a与外臂4对称面b始终平行。通过调整配重块6-1重量和配重块6-1在配重导板6-2上的位置，使外臂3-5和内臂3-6在各转动位置均保持重力平衡，大幅降低系统运动中的不平衡惯性力，减小驱动机构的负载，提高系统运动的稳定性。

所述内臂3上设有外臂摆动机构9，用于驱动配重绳轮6-4转动，从而带动外臂绳轮6-5转动，外臂绳轮6-5转动带动外臂4转动，配重绳轮6-4和外臂绳轮6-5同步联动运动过程中配重组件对称面a与外臂组件对称面b始终平行。

这里，本实施例的方案调整配重组件对称面与外臂对称面处于平行位置，配重绳轮与外臂绳轮通过钢丝绳连接，使配重组件和外臂同步联动，且在运功过程中配重组件对称面与外臂组件对称面始终平行；通过调整配重块重量和配重块在配重导板上的位置使外臂组件和内臂组件在各转动位置均保持重力平衡，大幅降低系统运动中的不平衡惯性力，减小驱动机构的负载，提高系统运动的稳定性。

进一步地，在其中一个实施例中，结合图7，所述回转驱动装置7包括固定座21、驱动油缸22、动滑轮23、从动绳轮24、驱动钢丝绳25；所述驱动油缸22为双作用液压缸，通过固定座21固定在耳轴箱2上；驱动油缸22两端均通过叉头26与动滑轮23相连；驱动钢丝绳25一端与固定座21相连，绕一端的动滑轮23半圈后，绕从动绳轮24一圈，再绕另一端的动滑轮23半圈后，另一端与固定座21相连；所述从动绳轮24通过法兰与第一回转支撑10外圈相连；回转驱动装置动力传递路线为驱动油缸→动滑轮→驱动钢丝绳→从动绳轮；以驱动从动滑轮23顺时针转动为例，该驱动装置的工作流程为：如图6所示，驱动油缸22中的右侧活塞杆222向右伸出，右边动滑轮23随活塞杆222向右平动，同时动滑轮23通过转轴绕叉头26逆时针转动，右边驱动钢丝绳25增长，从而从动绳轮24顺时针转动，同理可得从动绳轮24逆时针转动过程。从动绳轮24转动，带动耳轴箱2相对立柱1回转运动。

进一步地，在其中一个实施例中，所述内臂摆动机构8的驱动原理与回转驱动装置7相同，也设有固定座21、驱动油缸22、动滑轮23、从动绳轮24、驱动钢丝绳25；区别在于：内臂摆动机构8的从动绳轮24通过法兰与第二回转支撑20外圈相连，用于驱动内臂3相对耳轴箱2的转动。

进一步地，在其中一个实施例中，所述外臂摆动机构9的驱动原理也与回转驱动装置7相同，也设有固定座、驱动油缸、动滑轮、从动绳轮、驱动钢丝绳；区别在于：外臂摆动机构的固定座固定在内臂3上，外臂摆动机构的从动绳轮套接在滚筒6-3上；从动绳轮转动带动滚筒6-3转动，滚筒6-3转动带动配重绳轮6-4转动，配重绳轮6-4转动，带动外臂绳轮6-5转动，外臂绳轮6-5转动带动外臂4绕第三回转支撑30转动。

进一步地，在其中一个实施例中，结合图8，所述低温旋转接头包括内圈法兰5-51、内圈5-58、外圈5-59、外圈法兰5-518、滚珠5-511、可更换式滑道5-510、第一介质挡流环5-54、第二介质挡流环5-517；

所述内圈法兰5-51通过螺栓5-53固定连接在内圈5-58上端，所述内圈法兰5-51与内圈5-58接触端面之间设有第一静态密封装置5-55和第二静态密封装置5-56；所述第一静态密封装置5-55靠近接触端面内侧，用于对介质进行密封，第二静态密封装置5-56靠近接触端面外侧，用于对内圈5-58和外圈5-59之间的间隙进行氮气密封；所述外圈5-59套接在内圈5-58外部，并与内圈5-58之间形成环形的滑道固定槽，所述外圈5-59和内圈5-58的滑道固定槽内均固定有更换式滑道5-510，两个横截面为半圆形更换式滑道5-510构成一个横截面为圆形的圆环滑道；多个滚珠5-511设置在两个更换式滑道5-510构成的圆环滑道内；使得外圈5-59可相对内圈5-58滑动，实现旋转接头的动态旋转的功能；可更换式滑道5-510相应的结构机械性能优于内圈5-58和外圈5-59的性能，具有较好的耐磨性，以保证旋转接头内外圈的使用寿命及旋转接头的使用可靠性，也可降低旋转接头的维修成本和时间；所述外圈5-59与内圈法兰5-51的接触端面之间设有动态的水汽密封装置5-57，可防止水汽、灰尘进入外圈5-59与内圈法兰5-51的间隙；所述外圈法兰5-518通过螺栓5-514固定连接在外圈5-59下端；所述外圈法兰5-518与外圈5-59接触端面之间设有第三静态密封装置5-512；所述外圈法兰5-518与内圈5-58接触端面之间设有第一动态密封装置5-513和第二动态密封装置5-516；所述第一动态密封装置5-513嵌入内圈5-58端面，所述第二动态密封装置5-516嵌入外圈法兰5-518；所述第一介质挡流环5-54、第二介质挡流环5-517分别与内圈法兰5-51和外圈法兰5-518内壁紧配合安装，第一介质挡流环5-54用于阻隔第一静态密封装置5-55的安装凹槽，以避免流体介质对第一静态密封装置5-55的冲击损坏，延长第一静态密封装置5-55的使用寿命；所述第二介质挡流环5-517用于阻隔第二动态密封装置5-516的安装凹槽，以避免流体介质对第二动态密封装置5-516的冲击损坏，延长第二动态密封装置5-516的使用寿命；所述内圈法兰5-51上设有第一气体口5-520，外圈9上设有第二气体口5-519；所述内圈5-58内设有环形空腔5-580；所述内圈5-58内设有第一气道5-581和第二气道5-582，分别用于将第一气体口5-520与环形空腔5-580、外圈5-59和内圈5-58之间间隙与环形空腔5-580相连通；所述外圈5-59上设有第三气道5-583，用于将外圈5-59和内圈5-58之间间隙与第二气体口5-519相连通；所述第一气体口5-520、环形空腔5-580、外圈5-59和内圈5-58之间间隙、第二气体口5-519形成气体吹扫回路，实现滑道5-510内部的水气置换及滚珠的气体润滑。

使用时，通过内圈法兰5-51和外圈法兰5-518连接管路，实现低温旋转接头360°旋转。通过密封圈等密封装置形成整个旋转密封接头的氮气吹扫回路进行密封，在工作时，氮气供气装置通过第一气体口5-520向气体吹扫回路内输入氮气，保证氮气吹扫回路内填充氮气，再经第二气体口5-519排出，带走气体吹扫回路内的水汽。

采用本实施例的方案，低温旋转接头内外圈法兰安装有挡流环，降低流体介质对密封装置的冲击，提高密封装置的密封性能和使用寿命；滚珠之间设有隔块环，避免相邻滚珠间的碰撞和摩擦，保证旋转接头旋转动作的有效性和灵活性，并延长了旋转接头的使用寿命；旋转接头设有可更换式滑道，保证滑道的结构性能，可更换性能够降低旋转接头的维修成本和维修时间。

进一步地，在其中一个实施例中，结合图9-图12，所述紧急脱离装置5-2包括低温上球阀5-21、低温下球阀5-22、阀门抱箍5-25、第一液压缸5-210、第二液压缸5-211、驱动第一液压缸5-210和第二液压缸5-211的液压系统；

所述低温上球阀5-21和低温下球阀5-22之间设有断开法兰密封圈5-23，低温上球阀5-21、下球阀5-22分别与上下的连接管路相连；所述低温上球阀5-21固定有抱箍支架5-24，两个阀门抱箍5-25的一端均通过转轴与抱箍支架5-24相连，两个阀门抱箍5-25将两个球阀间的断开法兰密封圈5-23夹紧，两个阀门抱箍5-25的另一端通过夹紧杆5-26相连；所述夹紧杆5-26一端通过转轴与其中一个阀门抱箍5-25相连，另一端从另一个阀门抱箍5-25的底部插槽插入，同时通过夹紧螺母5-27固定，再通过锁紧螺母5-28进一步紧固；所述低温上球阀1上固定有驱动固定架5-212，所述第一液压缸5-210、第二液压缸5-211均固定在驱动固定架5-212上；所述第一液压缸5-210上设有上推杆5-213，上推杆5-213的下部设有下推杆5-214；所述上推杆5-213和下推杆5-214背部均固接有推杆13-1；所述低温上球阀5-21和低温下球阀5-22上各设有一个旋转摇杆5-217；两个旋转摇杆5-217分别与低温上球阀5-21和低温下球阀5-22的阀芯转轴5-215相连；所述第二液压缸5-211通过转轴与上端旋转摇杆5-217的一端相连；所述上端旋转摇杆5-217的另一端与上端推杆13-1下端接触；所述下端旋转摇杆5-217与下端推杆13-1下端接触；所述上推杆5-213与下推杆5-214之间设有推块5-218，所述推块5-218用于在第二液压缸5-211下行时推动夹紧杆5-26。上端推杆5-213-1与上端旋转摇杆5-217接触连接，形成避位空间，当第二液压缸5-211驱动上端旋转摇杆5-217转动时，上端旋转摇杆5-217另一端可在可在上端推杆13-1下端自由向下旋转，不会与上推杆5-213干涉。当第一液压缸5-210下行时，上推杆5-213可通过上端推杆13-1推动上端旋转摇杆5-217转动。

所述推块5-218可与上推杆5-213固接，也可与下推杆5-214固接；与上推杆5-213固接时，推块5-218下端与下推杆5-214上端接触连接，与下推杆5-214固接时，推块5-218上端与上推杆5-213接触连接。

进一步地，在其中一个实施例中，所述紧急脱离装置5-2还包括上阀阀位传感器、下阀阀位传感器和脱离信号传感器，上阀阀位传感器安装在上端的旋转摇杆5-217上，用于单独检测低温上球阀5-21的开关状态，通过在两旋转极限位置安装感应电磁阀来实现检测；下阀阀位传感器安装于驱动固定架5-212上，通过在推杆极限位置安装感应电磁阀来实现检测推杆的位置，达到检测低温下球阀5-22的开关状态。脱离信号传感器设置在阀门抱箍5-25另一端内侧，用于检测两个抱箍阀门5-25的开合状态，来实现脱离信号的反馈。

进一步地，在其中一个实施例中，所述夹紧杆5-26上设有剪切销5-29，剪切销5-29插入夹紧杆5-26与另一个阀门抱箍5-25，剪切销5-29作为夹紧杆5-26的防脱落部件，防止夹紧杆5-26在正常运行阶段的脱落，在分离作业时，通过推块5-218推动夹紧杆5-26可将剪切销5-29剪断。

进一步地，在其中一个实施例中，结合图13，所述紧急脱离装置5-2的液压系统包括单向阀5-221、蓄能器5-222、三位四通电比例换向阀5-223、双向平衡阀5-224、换向阀5-227、液控换向阀5-228、二位四通电磁换向阀5-229；

单向阀5-221：单向阀5-221安装在液压控制系统的液压油源的进口上，具有单向截止的功能，外部液压油p通过单向阀5-221给紧急脱离装置液压控制系统供油，反向则截止。外部液压油p一部分作用于电磁换向阀的p口待命，一部分给蓄能器5-222供油。当外部液压油p不供应时，由于单向阀的单向截止功能，保证蓄能器5-222的压力油不会泄露掉，电磁换向阀的p口始终保持压力油；

蓄能器5-222：蓄能器5-222作为应急动力源，具有存储液压压力油的功能。装卸臂正常工作时，液压系统中的压力油p一部分供应给蓄能器5-222作为应急动力源，确保在液压油源p缺失时，液压控制系统仍然有应急动力源保证紧急脱离可靠工作；

三位四通电比例换向阀5-223：三位四通电比例换向阀5-223是紧急脱离装置中第二液压缸5-211的液压控制元件。如图13所示位置，液压压力油源作用于三位四通电比例换向阀5-223的p口，三位四通电比例换向阀的阀芯处于中位，此时，该电磁阀的a、b口卸荷，第二液压缸5-211保持原位无动作。当三位四通电比例换向阀5-223左侧电磁铁得电，阀芯处于左位时，液压油p作用于第二液压缸5-211的大腔，第二液压缸5-211的缸杆做伸出运动，驱动紧急脱离装置的上球阀打开。当三位四通电比例换向阀5-223右侧电磁铁得电，阀芯处于右位时，液压油p作用于第二液压缸5-211的小腔，第二液压缸5-211的缸杆做缩回运动，驱动紧急脱离装置的上球阀关闭。

双向平衡阀5-224：双向平衡阀5-224安装于三位四通电比例换向阀5-223与第二液压缸5-211的大、小腔液压回路之间。当三位四通电比例换向阀5-223无动作，即阀芯处于中位卸荷状态时，双向平衡阀5-224能实现驱动液压缸大、小腔液压回路锁止，保证紧急脱离装置的上球阀可以可靠地保持在原来工作状态。当三位四通电比例换向阀5-223处于工作位置时，双向平衡阀5-224能自动调节阀芯的开度，保持第二液压缸5-211运动过程平稳无冲击，有效缓解装卸臂管道在输送液体时，球阀突然关闭或打开时的液体冲击对结构件造成的损伤。

第二液压缸5-211：第二液压缸5-211是液压动力执行机构，当液压控制系统发出控制信号时，通过第二液压缸5-211的缸杆伸缩运动来实现紧急脱离装置上球阀的打开或关闭。

第一液压缸5-210：第一液压缸5-210是液压动力执行机构，其主要实现紧急脱离装置球阀关闭及上、下球阀脱离。装卸臂正常工作时，如图13所示状态，第一液压缸5-210的小腔与液压油源p连通，大腔与回油t连通，第一液压缸5-210的缸杆处于缩回状态。只有当第一液压缸5-210的大腔有液压压力油时，紧急脱离装置才会启动脱离动作。

换向阀5-227：优选地，所述换向阀5-227采用手动换向阀能够降低虚警率，进一步提高安全性和可靠性，紧急脱离装置的脱离作业需要经过人工确认后手动开启，这能避免在出现误报警时，全自动化系统自动触发紧急脱离装置的脱离作业，造成不必要的损失；也能避免因误动作而发生脱离事故。换向阀5-27也可以采用电磁换向阀，但是其虚警率会相对高一些。

手动换向阀5-227是一款带摩擦定位的二位两通手动换向阀，图13所示位置，手动换向阀5-227阀芯处于左位，由于左位阀芯具有单向导通的功能，此时液压压力油只能从通过手动换向阀5-227的a’口流向a口，反向则截止。这保证了装卸臂在正常操作时，紧急脱离装置不会应误动作而发生脱离事故。当岸基装卸臂与船舶对接后，出现紧急情况时，推动手动换向阀5-227的手柄，手动换向阀5-227阀芯切换至右位工作，此时，手动换向阀5-227的a’口与a口自由导通，紧急脱离装置中第一液压缸5-210的功能启动，可实现紧急脱离装置的脱离作业。

液控换向阀5-228：液控换向阀5-228安装于第二液压缸5-211的大腔与系统回油t之间，其控制油口k与第一液压缸5-210的大腔回路连接。图13所示状态，液控换向阀5-228的阀芯处于左位状态，其油口1和2截止，第二液压缸5-211的大腔油路处于截止状态，此时第二液压缸5-211能保持工作位置不变。当需要实现紧急脱离动作时，压力油作用第一液压缸5-210的大腔，该压力油也同时作用于液控换向阀的5-28的液控口k，推动液控换向阀5-228阀芯换向至右位，此时第二液压缸5-211的大腔油路通过液控换向阀的1、2口与回油回路t连通。第一液压缸5-210的缸杆伸出，第二液压缸5-211的缸杆回缩，上下球阀关闭。通过驱动上下球阀关闭，上下球阀抱箍打开，实现紧急脱离装置中的上、下球阀脱离，从而实现装卸臂与船舶的分离。

二位四通电磁换向阀5-229：二位四通电磁换向阀5-229主要控制液压控制系统中第一液压缸5-210的运动。当装卸臂正常工作时，二位四通电磁换向阀5-229失电，处于图13所示工作状态(阀芯右位)时，压力油源p通过二位四通电磁换向阀5-229作用于第一液压缸5-210的小腔，第一液压缸5-210的缸杆处于缩回状态。当装卸臂需要紧急脱离时，二位四通电磁换向阀5-229得电，阀芯处于左位，此时，压力油源p通过二位四通电磁换向阀5-229作用于第一液压缸5-210的大腔，第一液压缸5-210的缸杆伸出，实现紧急脱离装置的球阀关闭及分离动作。

该实施例的工作原理如下：

液压油源p通过单向阀5-221为紧急脱离装置的液压控制系统提供液压动力源。压力油源p经过单向阀5-221后，分别作用于蓄能器5-222、三位四通电比例换向阀5-223和二位四通电磁换向阀5-229的p口，由于单向阀5-221的单向截止功能，蓄能器5-22中始终充满有压力油，可为紧急脱离装置提供应急动力源，在紧急脱离情况下，快速驱动紧急脱离装置中的液压执行机构运动。岸基装卸臂正常作业时，三位四通电比例换向阀5-223阀芯处于中位，第二液压缸5-211无动作，保持原工作状态。液压压力油源通过二位四通电磁换向阀5-229的右位，作用于第一液压缸5-210的小腔，使第一液压缸5-210的缸杆保持缩回状态。当岸基装卸臂处于一级报警状态时，三位四通电比例换向阀23的右侧电磁铁得电，阀芯处于右位工作，压力油通过三位四通电比例换向阀5-223的p-a、双向平衡阀5-224的左侧通道进入第二液压缸5-211的小腔，在液压压力油的作用下，第二液压缸5-211的缸杆回缩，驱动紧急脱离装置的上球阀关闭。若岸基装卸臂的一级报警状态解除，则三位四通电比例换向阀5-223的左侧电磁铁得电，阀芯处于左位工作，液压压力油通过三位四通电比例换向阀5-223的p-b、双向平衡阀5-224的右侧通道进入第二液压缸5-211的大腔，在液压油的作用下，第二液压缸5-211的缸杆伸出，驱动紧急脱离装置的上球阀打开，岸基装卸臂恢复正常工作状态。若岸基装卸臂的报警状态未解除，进入二级报警状态，需要进入紧急脱离状态时，则二位四通电磁换向阀5-229的电磁铁得电，阀芯处于左位工作，液压压力油通过二位四通电磁换向阀5-229的p-b后，一部分作用于液控换向阀5-228的控制口k，使液控换向阀5-228的阀芯换向至右位工作，第二液压缸5-211的大腔与系统回油t连通；一部分经过手动换向阀5-227的a-a’(此时，手动换向阀5-227处于图13的右位工况)，作用于第一液压缸5-210的大腔，在液压压力油的作用下，第一液压缸5-210的缸杆伸出，驱动紧急脱离装置的上、下球阀关闭，并打开上、下球阀间的阀门抱箍5-25，使紧急脱离装置的上、下球阀分离(上球阀部分留在装卸臂上，下球阀部分留在船上)。紧急脱离完成后，二位四通电磁换向阀5-229的电磁铁失电，第一液压缸5-210的缸杆在压力油的作用下自动缩回，避免脱离时发生干涉。从而实现岸基装卸臂和船舶的紧急脱离，避免装卸臂损坏等险情的发生。直接进入二级报警状态时，三位四通电比例换向阀5-223和二位四通电磁换向阀5-229同时得电，第二液压缸5-211缩回，第一液压缸5-210伸出，两个液压缸同时工作，驱动紧急脱离装置的上、下球阀关闭，并打开上、下球阀间的阀门抱箍5-25。

由于六个低温旋转接头上均设有传感器，用于检测低温旋转接头的旋转角度，所述传感器和液压系统均与plc处理器连接，可实时监测装卸臂的工作区域，并根据装卸臂的工作区域是否超出设定工位范围进行报警处理，并根据报警等级控制液压系统的工作，实现两个油缸的不同联锁动作；

在装卸臂附近设置二氧化碳和温度传感器等火警检测设备，并将检测信号发送给plc处理器，可实时检测有火灾等紧急情况；外界的干涉以及超重、外部撞击等均会造成装卸臂工作姿态的变化，导致装卸臂处于非安全工作区域，将装卸臂的工作范围划分不同的工作区域，安全工作区域、超出安全工作区域但属于可接受工作区域、危险工作区域。

当装卸臂处于正常装卸工作状态，上下球阀的阀门均处于开启状态；当系统控制信号反馈报警信号或装卸臂超范围工作时，plc处理器通过逻辑判断，实现报警级别的识别，报警识别分为预报警，一级报警，二级报警，并根据报警等级给报警装置发送信号，产生不同的报警提示(例如不同声响的蜂鸣器或不同颜色的警示灯)；

当装卸臂达到安全区域边界时，plc处理器判别为预报警，并发出警报，提醒工作人员的注意，密切关注报警动态，plc处理器控制紧急脱离装置的液压系统液压站启动，液压站处于工作状态；

当装卸臂达到可接受工作区域边界，plc处理器判别为一级报警，发出强烈警报，提醒工作人员的注意，plc处理控制液压系统驱动第二液压缸5-211使上端旋转摇杆5-217转动，带动低温上球阀5-21阀芯转动，关闭低温上球阀5-21，上阀阀位传感器反馈到位状态，第二液压缸5-211停止，此状态可进行人工判定并进行脱离。当装卸臂回到安全区域或可接受工作区域内，第二液压缸5-211驱动上端旋转摇杆5-217反向转动，带动低温上球阀5-21阀芯反向转动，打开低温上球阀5-21，上阀阀位传感器反馈到位状态，第二液压缸5-211停止，恢复正常工作状态。当由一级报警进入二级报警时，plc处理控制液压系统驱动第一液压缸5-210工作，使下端旋转摇杆5-217转动，将低温下球阀5-22关闭，并推开夹紧杆5-26使两个阀门抱箍5-25分离，实现低温上球阀5-21和低温下球阀5-22的分离作业。当装卸臂超出可接受工作区域边界进入危险工作区域时或出现紧急情况时，plc处理器直接判别为二级报警，发出更强烈警报，启动自动脱离控制，plc处理控制液压系统驱动第一液压缸5-210、第二液压缸5-211同时工作，使上下两个旋转摇杆5-217同时转动，将低温上球阀5-21和低温下球阀5-22同时关闭，并推开夹紧杆5-26使两个阀门抱箍5-25分离，实现低温上球阀5-21和低温下球阀5-22的分离作业。

采用上述紧急脱离装置实施例的方案，能通过不同报警状态实现不同的响应工况，可以根据状态改善变化，让控制系统返回工作状态，提高控制系统可逆操作性，在二级报警时关闭上下球阀并实现阀门抱箍的打开实现紧急脱离装置的分离作业，有利于系统逐级控制，避免了不必要的经济损失，提高了装卸臂的安全性和工作效率。

进一步地，在其中一个实施例中，结合图14，所述快速连接装置5-3包括连接管道5-32、用于运输船法兰对接的多个导向机构5-38和多个压紧机构5-317；所述连接管道5-32一端设置有可与管路相连的连接法兰5-321，连接管道5-322的另一端设置有与密封法兰盘5-324相连的对接法兰5-33，所述密封法兰盘5-34用于与运输船法兰(未示出)相连，所述多个导向机构5-38和多个压紧机构5-317均匀布置在对接法兰5-33的一周；多个导向机构5-38从对接法兰5-33侧向外构成扩张口型，用于运输船法兰对接的导向；多个导向机构5-38向外呈扩张口型，扩大了对接法兰5-33与运输船法兰的自动对接兼容半径，可兼容一定范围的自动对接误差；向内逐渐收敛，保障了对接法兰5-33与运输船法兰的对中度。

进一步地，在其中一个实施例中，结合图14，所述压紧机构5-317包括压块5-311、螺杆5-312、限位柱5-313、安装座5-314、驱动装置5-315、传动机构5-316；所述安装座5-314沿对接法兰5-33周向均匀固定在对接法兰5-33上；所述驱动装置5-315、传动机构5-316均与安装座5-314相连；所述驱动装置5-315通过传动机构5-316与螺杆5-312相连，所述螺杆5-312通过轴承支撑在安装座5-314上，且所述螺杆5-312轴向平行于连接管道5-32轴向；所述螺杆5-312上设有压块5-311，所述限位机构5-313固定在安装座5-314上，用于限制压块5-311的旋转，将压块5-311相对螺杆5-312的螺纹旋转运动转化为直线运动，实现压块5-311对运输船法兰与对接法兰5-33的压紧。通过压块5-3211与螺杆5-3212螺纹间的转动实现压块5-3211的升降与自锁。优选地，所述导向机构5-38和压紧机构5-317的数量均≥3，且依次间隔布置。

进一步地，在其中一个实施例中，结合图15、图16，所述压块5-311与螺杆5-312之间设有弹性限位机构，所述弹性限位机构用于对压块5-311和螺杆5-312之间进行弹性限位，使得压块5-311可随螺杆5-312一起转动(无法相对转动)，当压块5-311受限制时，弹性限位机构解除弹性限位，压块5-311可相对螺杆5-312转动。

进一步地，在其中一个实施例中，结合图15、图16，所述弹性限位机构包括固定销12-1、弹簧12-2、滚珠12-3；所述压块5-311与螺纹套5-319固连，通过螺纹套5-319与螺杆5-312螺纹连接；所述螺杆5-312外圆上等间隔设有多个凹槽12-4；凹槽12-4长度方向平行于螺杆5-312轴向；所述螺纹套5-319上等间隔设有多个弹性限位机构；所述固定销12-1固定在螺纹套5-319内，所述滚珠12-3与凹槽12-4接触，所述弹簧12-2设置在滚珠12-3与固定销12-1之间；当压块5-311处于自由状态(未与限位机构5-313接触)，在弹簧12-2设置作用力下，滚珠12-3与凹槽12-4接触紧密接触，螺杆5-312转动时，滚珠12-3对螺纹套5-319与螺杆5-312之间起限位作用，压块5-311随螺杆5-312一同旋转，不会与螺杆5-312产生相对位移。当压块5-311受限制时(与限位机构5-313接触)，螺杆5-312转动时，滚珠12-3从凹槽12-4中滚出，压缩弹簧12-2后，再滚入下一个凹槽12-4，滚珠12-3不间断的压缩弹簧12-2并落入一个凹槽12-4，使得对螺纹套5-319与螺杆5-312之间的限位作用解除，压块5-311可相对螺杆5-312转动，将旋转运动变为压块5-311的升降运动。

进一步地，在其中一个实施例中，结合图14，所述导向机构5-38包括安装座5-35、导向杆5-36；所述安装座5-35沿对接法兰周向均匀固定在对接法兰5-33上；所述导向杆6固定在安装座5-35上，所述导向杆5-36靠近对接法兰5-33的内侧设有切口，使得多个导向杆5-36围城的一周内侧向外呈扩张口型，使得装卸臂接头法兰5-33与运输船集管法兰中心偏移量小于2cm，可以通过导向机构进行指引导向完成两法兰对中操作，具有较好的位置误差补偿能力。

作为对上述实施例的进一步改进，所述导向机构5-38还包括防撞块5-37，所述防撞块5-37设置于所述导向杆5-36顶端，用于防止意外冲击损坏对接法兰5-33上的密封圈。所述驱动装置5-315采用液压马达，所述传动机构5-36包括相互啮合的主动齿轮和从动齿轮；所述液压马达转动轴与主动齿轮相连；所述从动齿轮与螺杆5-312相连。驱动装置5-315采用液压马达，将非电力驱动源输出为所需转动扭矩，并通过齿轮传动机构5-316的齿轮组与所述螺杆5-312相连，实现扭矩的传递，可实现装卸臂的一键式液压快速对接。

当装卸系统进行自动对接时，船舶法兰可沿着导向杆5-36逐渐与密封法兰盘5-34贴合；当两法兰贴合后，启动驱动装置5-315，通过传动机构5-316内的齿轮进行扭矩传递，使螺杆5-312上压块5-311旋转至限位柱，限位柱限制压块5-311的转动，螺纹运动组件5-312的继续转动将压块组件5-311旋转运动变为直线运动，将压块5-311压紧运输船法兰，实现两法兰的压紧与自锁。反之，控制驱动装置5-315反转，压块5-311反向旋转并与限位柱接触，此时压块5-311位于对接法兰5-33端面外侧，压块5-311松开实现两法兰的分离。

采用上述关于快速连接装置的实施例方案，可有效防止装卸臂接头法兰与集管法兰意外分离，压块与螺杆之间设有弹性限位机构，弹性限位机构用于对压块和螺杆之间进行弹性限位，使得压块可随螺杆一起转动，当压块受限制时，弹性限位机构解除弹性限位，压块可相对螺杆转动，将旋转运行转化为直线运动；配有导向机构，当进行自动对接时，装卸臂接头法兰与集管法兰中心偏移量小，可以通过导向机构进行指引导向完成两法兰对中操作，具有较好的位置误差补偿能力。

本发明3d智能管控平台架构开发如图17所示，自下向上可以划分为5层：数据采集层、数据传输层、数据层、功能应用层、显示层。数据采集层主要依靠压力传感器、温度传感器、旋转编码器、光电传感器、限位开关、角度编码器、智能仪表、摄像头等设备采集相关数据，数据传输层将采集的数据传输至数据层从而完成数据的存储。功能应用层根据相应的数据库数据实现三维可视化管理、视觉识别定位、位置解析与自动对接、安全运维预测等功能，显示层主要负责可视化信息的发布与展示、模型动态可视化展示等。

进一步地，在其中一个实施例中，结合图18，所述3d智能管控平台还包括三维可视化管理子系统、视觉识别定位子系统以及自动对接子系统；

所述三维可视化管理子系统，用于实时显示装卸臂作业环境画面及数据信息，还用于显示装卸臂作业环境三维模型，并实现三维模型与实际装卸臂作业环境的联动；

这里，联动包括装卸臂等运动部件的动作联动、数据联动等等。

所述视觉识别定位子系统，用于定位船上目标法兰的位姿信息，还用于在装卸臂运动过程中检测障碍物，并将位姿信息和障碍物信息传送至自动对接子系统；

所述自动对接子系统，用于解析所述船上目标法兰的位姿信息、障碍物信息，获取船用装卸臂实现装卸臂对接法兰与船上目标法兰对接的运动轨迹和各关节所需运动的角度值，并将运动轨迹和角度值信息传送至装卸臂的运动控制机构。

本实施例方案通过三维可视化管理子系统实现了模型数字化管理、三维动态联动展示及集成视频监控功能，进而实现了全方位可视化管理；通过视觉识别定位和自动对接子系统实现了装卸臂与目标槽船的自动对接控制，提高生产作业效率及准确性，降低管理成本；通过安全运维预测统一安全报警、预警及部件寿命预测，简化人员巡检、记录流程，提升了数字化和智能化水平。采用本实施例的方案，解决了码头船用装卸臂管控平台功能薄弱、系统单一且管理分散、数据管理零散、可视化展示能力差、无3d视觉精确成像与智能化自动对接、装卸作业效率低的问题。

进一步地，在其中一个实施例中，结合图19，所述三维可视化管理子系统包括：

数据同步实时可视化显示模块，用于显示装卸臂作业环境的实时数据；所述装卸臂作业环境包括装卸臂本身；

这里，实时数据包括：作业环境的环境状况(温度、相对湿度、风向、风速、浪高、近期温度和浪高变化趋势等)、船岸信息(船舶与码头的相对角度、船岸距离、船名、国籍等)、作业人员信息等；装卸臂的运动数据以及装卸臂所处的作业环节(作业环节依赖于实际作业环境，例如装卸臂处于浮动状态，处于自动对接/手动对接状态，处于对接确认状态等)，驱动装卸臂工作的各设备的参数信息，等等。

三维模型模块，用于构建并展示同比例装卸臂作业环境三维模型；

这里，三维模型模块支持直接导入模型库中的三维模型，提高了系统的兼容性，同时降低了模型构建的难度,提高了模型构建的效率。

这里，支持导入各种类型(例如.三维s、.lwo、.obj、.objx、.stl、.off等)文件的三维模型。

模型数字化驱动模块，用于驱动所述装卸臂作业环境三维模型与实际装卸臂作业环境实现联动；

这里，通过联动能够实现三维实时展示装卸臂作业环境各部件的运动状态，实现lng船岸装卸作业全流程的可视化监控，直观、便捷、高效的了解lng装卸作业流程信息。

视频监控模块，用于显示装卸臂作业环境的实时画面；

环境与人员作业模块，用于检测当前装卸臂作业环境是否满足作业条件，在满足作业条件时，对作业人员及作业情况进行分配和记录；

这里，通过对比实际采集的风力、浪涌等码头水文气象环境信息与自定义设置的作业标准，判定是否满足作业条件。

这里，能够实现环境与人员的集中管理。

通讯模块，用于实现三维可视化管理子系统内各模块之间，以及三维可视化管理子系统与其他系统之间的数据通信。

进一步地，在其中一个实施例中，所述三维可视化管理子系统还包括预警模块，用于采集并记录装卸臂作业环境中各告警装置的实时告警信息，同时进行声光告警提示。

进一步地，在其中一个实施例中，所述三维模型模块包括：

第一窗口控制单元，用于自定义设置展示装卸臂作业环境三维模型的窗口数量，通过多窗口分别显示多个不同方位、不同视场内的装卸臂作业环境三维模型；

和或，第一切换单元，用于在同一窗口中切换展示不同方位、不同视场内的装卸臂作业环境三维模型。

采用本实施例的方案，能够实现全方位观测模型。

进一步地，在其中一个实施例中，结合图20，所述模型数字化驱动模块驱动所述装卸臂作业环境模型与实际装卸臂作业环境实现联动，具体过程包括：

(1)数字化三维模型，包括：

将装卸臂作业环境三维模型中各个可实现运动的三维模型解析为对应的若干运动数据对象；

确定每个运动模型各自的基点坐标；

基于所述基点坐标生成每个运动数据对象对应的坐标图元；

对所述坐标图元进行矩阵转换，实现坐标图元重组，并为坐标图元添加实际工艺参数；

(2)进行联动，包括：

一一对应匹配每个运动模型的运动数据对象与实际运动数据对象；

计算运动模型当前的运动数据对象状态达到实际运动数据对象状态所需移动的坐标；

根据移动坐标建立运动模型的动作脚本，实现装卸臂作业环境三维模型与实际装卸臂作业环境的联动。

进一步地，在其中一个实施例中，所述视频监控模块包括：

第二窗口控制单元，用于自定义设置视频监控窗口数，通过多窗口分别显示多个不同方位、不同视场内的装卸臂作业环境；

和或，第二切换单元，用于在同一窗口中切换展示不同方位、不同视场内的装卸臂作业环境。

这里，视频监控模块还可以包括现有视频监控的所有功能，例如最大化最小化、全屏、录像回放、视频录像快进快退、截图、聚焦缩放等。

进一步地，在其中一个实施例中，所述通讯模块包括防火墙、以太网总线、冗余服务器、plc控制器、冗余控制环网以及通讯监控单元；所述防火墙用于连接外部第三方网络，所述以太网总线通过冗余服务器连接冗余控制环网，所述以太网总线上连接三维可视化管理系统的各个子模块，所述冗余控制环网上连接所述plc控制器和外部其他系统；所述通讯监控单元用于实时监控各子系统、模块之间通讯是否出现故障，在故障时进行报警提示。

进一步地，在其中一个实施例中，所述视觉识别定位子系统包括：

粗定位单元，用于初步粗定位船上目标法兰的位姿信息；

精定位单元，用于在粗定位单元定位的基础上进一步实时精定位船上目标法兰的位姿信息，还用于在装卸臂运动过程中检测障碍物，并将位姿信息和障碍物信息传送至自动对接子系统。

这里，粗定位单元、精定位单元可以采用视觉相机。

作为一种具体示例，结合图21，粗定位视觉相机可以设置于装卸臂本体的立柱1-1上，精定位视觉相机可以设置于安装在装卸臂末端带动装卸臂对接法兰3-1运动的三维旋转接头2-1上。

进一步地，在其中一个实施例中，所述精定位单元还用于在检测到装卸臂运动过程中运动障碍物突然入侵时，触发告警信号。

进一步地，在其中一个实施例中，所述粗定位单元通过红外激光光源实现粗定位船上目标法兰的位姿信息，具体过程包括：

红外激光光源向船上目标法兰所在目标区域发射激光；

通过测量光源与目标区域之间的传输时间测距，确定目标区域中每个物体的距离，由此绘制目标区域的立体深度图像；

根据已知的船上目标法兰形状结构特征从所述立体深度图像提取船上目标法兰，并确定其位姿信息。

采用本实施例的方案，误差精度可以控制在位置±5cm以内、角度±5°以内的目标法兰粗定位位姿信息。

进一步地，在其中一个实施例中，所述精定位单元通过激光3d视觉相机结合三角测距原理采集船上目标法兰图像，实现实时精定位船上目标法兰的位姿信息。

采用本实施例的方案，误差精度可以控制在位置±2cm以内、角度±2°以内的目标法兰粗定位位姿信息。

进一步地，在其中一个实施例中，结合图22，所述自动对接子系统解析所述船上目标法兰的位姿信息、障碍物信息，具体过程包括：

利用d-h表示法对装卸臂构型进行分析，建立装卸臂活动关节的位置坐标系；

根据船上目标法兰的位姿信息进行正运动学分析、逆运动学解算；

根据视觉识别定位子系统获取的障碍物信息规划装卸臂运动轨迹；

这里，具体地，根据所述3d视觉识别的障碍物位置信息对可能发生的碰撞、脱离正常工作区、多臂动作的干涉等潜在危险进行轨迹规划与避障，主要的方法是在笛卡尔空间中设计一条避障的路径，然后穿插给定的函数参数，该参数即为路径各个点的坐标参数；

根据所述装卸臂运动轨迹逆解算装卸臂各关节所需运动的角度值。

上述自动对接可以对无障碍行径中选取最优的动作路径，将运算结果传递给执行机构，实现精确的自动对接；同时，对可能发生的碰撞、脱离正常工作区、多臂动作的干涉等潜在危险进行干涉区域轨迹划定，并进行预判、报警及应急处理，确保运动过程的安全性。

进一步地，在其中一个实施例中，所述安全运维预测子系统包括：

故障预测模块，用于根据各部件历史故障数据预测未来该部件的故障信息，包括故障的类型和该故障出现的周期；并根据所述周期设定若干故障监测时间段；

劣势化趋势预测模块，用于根据所述故障出现的周期预测部件劣势化趋势，并确定劣势化趋势值低于预设阈值的时间段，记该时间段为劣势化趋势监测时间段；

寿命预测模块，用于根据历史所使用部件的工作寿命信息预测当前所使用部件的工作寿命信息，并根据寿命终结点设定寿命监测时间段；

安全监控模块，在所述故障监测时间段和或劣势化趋势监测时间段和或寿命监测时间段内自动触发工作，用于时刻监测部件的运行状态，在出现不安全因素时及时进行告警，并发送预警指令给安全维护计划单元；所述不安全因素包括故障、劣势化趋势和寿命；所述不安全因素来源于用户自定义构建的每个部件对应的不安全因素库，且该库中每个不安全因素对应多级不安全等级；所述预警指令包括不安全因素及其对应的不安全等级；

安全维护计划模块，用于根据预警指令信息制定安全维护计划表，该计划表包括部件自身的参数和位置信息，及其对应的不安全因素和不安全等级、预检修方式、预检修时间及预检修人员；所述预检修方式包括保养修复当前部件、更换同类型部件或其他类型部件；所述预检修方式根据不安全因素以及不安全因素对应的不安全等级进行自定义选取；

安全维护执行和记录模块，用于根据所述安全维护计划表分配安全维护任务，并在每次安全维护后更新安全维护记录表，该记录表包括部件自身的参数和位置信息及其对应的检修方式、检修时间、检修结果以及检修人员。

作为一种具体示例，在一个实施例中，提供了一种适用于船用装卸臂的3d智能管控平台如图23所示，该平台包括装卸臂1-231、激光相机2-231、激光3d相机3-231、防爆旋转编码器4-231，防爆接线箱5-231、plc控制柜6-231、视频监控头7-231、服务器8-231、客户机9-231；所述装卸臂1-231位于码头岸边，所述激光相机2-231安装在装卸臂的立柱上，所述激光3d相机3-231安装在装卸臂的最前端，所述防爆旋转编码器4-231安装在装卸臂的各个关节处，所述防爆接线箱5-231安装在装卸臂的底端，将防爆旋转编码器4-231的信号接入后通过电气连接到所述plc控制柜6-231，将激光相机2-231和激光3d相机3-231的信号接入后通过网线连接到所述服务器8-231；所述plc控制柜6-231通过网线连接服务器8-231，进行信号的采集和指令的接收；所述服务器8-231内安装有所述3d智能管控平台的软件，软件内部包含视觉识别定位算法、自动对接算法，通过专业技术人员熟知的服务器发布方式，将软件界面下发到各个客户机9-231。

进一步地，所述防爆旋转编码器4-231将装卸臂1-231的仰角浮动信息传送至plc控制柜6-231，plc处理后传送给所述3d智能管控平台软件，进而软件内的模型可以根据实际装卸臂动作进行动作；激光相机2-231和激光3d相机3-231信号与上位机的服务器8-231直接连接，用于将对接口目标的信息传送给视觉识别定位算法，解算后的坐标信息传递给自动对接算法，验算出plc需要驱动的装卸臂关节角度，将命令发送给plc控制柜6-231进行控制，驱动装卸臂完成与船体的自动对接。

本发明通过基于视觉的自动对接和实时智能管控，大幅提升lng大口径岸基装卸系统的自动化、智能化水平。其中，装卸臂在各转动位置均保持重力平衡，大幅降低系统运动中的不平衡惯性力，减小驱动机构的负载，提高系统运动的稳定性；3d智能管控平台，解决了码头船用装卸臂管控平台功能薄弱、系统单一且管理分散、数据管理零散、可视化展示能力差、无3d视觉精确成像与智能化自动对接、装卸作业效率低等问题。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。