Brevet FR2803665A1 — publié le 20010713

La présente invention consiste en un système permettant de coordonner, en continu, les positions variables de l'outil de préhension ou de manutention de la marchandise, solidaire de l'équipement terrestre de manutention portuaire installé sur le quai du port, et les positions variables du navire flottant sur le plan d'eau, soumis aux conditions de vent, de courant et de marnage, et aux effets de son chargement, en posant sur le navire, pendant son séjour au port, 3 dispositifs portables équipés, entre autre, de positionnements sattelitaires. On connaît déjà plusieures classes de systèmes concernant les équipements terrestres de manutention, agissant dans des domaines voisins, utilisant le positionnement satellitaire, sans que les fonctionnalités du système ici inventé ne soient traitées: - une classe de systèmes permettant de positionner un mobile sur un terre-plein, ou plusieurs mobiles entre eux, essentiellement utilisé pour le traitement des positions relatives des équipements terrestres de manutention roulant sur quai et parc de stockage - une classe de systèmes permettant de déterminer la position d'un outil de travail et sa trajectoire (ainsi que son balan et ses mouvements par rapport aux coordonnées de référence de l'équipement qui l'anime), faisant appel à des méthodes de détection par laser ou ultrasons ou autres, de proximité des obstacles ou de la cargaison du navire, tout capteur étant solidaire de l'équipement On connaît également les systèmes de positionnement des navires (type Vessel Trafic Management System) pendant la navigation, permettant d'assurer la gestion et la sécurité du trafic d'un port dans le chenal d'accès principal, et dans les chenaux secondaires d'accès aux différents postes à quai. Les systèmes actuellement disponibles, fournissent, dans leurs domaines, des résultats satisfaisants. Toutefois, dans tout ces systèmes, la configuration du navire, élément très important et non inerte de l'exploitation portuaire, n'est pas liée aux coordonnées des équipements terrestres pendant leur activité autrement que par les yeux et l'expérience du conducteur de l'équipement, depuis sa cabine de conduite souvent située à plusieurs dizaines de mètres de l'outil de préhension ou de manutention de la marchandise. La présente invention vise à résoudre de manière souple les inconvénients liés à cette absence de lien entre les coordonnées du navire et les coordonnées de l'équipement terrestre qui traite la marchandise qu'il contient. Le système qui constitue la présente invention collecte et traite les paramètres fournis par les différents capteurs installés sur les chaînes cinématiques et la structure métallique de l'équipement terrestre de quai, d'une part, et, d'autre part, par les capteurs installés en trois points maximum du navire à quai. Ce système, installé sur l'équipement terrestre de manutention, et sur le navire, collecte, outre des paramètres existants sur tous les équipements de manutention: - le poids de la charge sous cables - la longueur de cables active sous fléché - la valeur de la portée active - la position angulaire de la partie tournante par rapport à la partie fixe - les valeurs des vitesses et des accelerations instantanées de chaque mouvement si nécessaire et les paramètres propres au système que sont: - la position de l'aplomb de l'outil de préhension ou de manutention (ou de tout autre point de l'équipement dont la position est liée mécaniquement et structurellement à l'aplomb de l'outil) - la position de 3 points repères du navire permettant de suivre son comportement, c'est à dire les évolutions de sa gite, de son assiette et de ses autres déplacements (1 point vers l'avant dans l'axe du navire, 1 point vers l'arrière dans l'axe du navire, 1 point latéral sur un bord environ à mi longueur) Ce système traite les données collectées pour permettre à l'outil de préhension de la marchandise (benne, crochet, grappin, spreader, élèctroaimant, extrémité de déchargeur ou de chargeur continu,...) de travailler au plus près des limites (formes et obstacles, parois et fonds des cales, glissières, ...) du navire. A ce titre, le système aide à coordonner le travail de l'équipement sur le navire. Chaque navire est configuré, dans le système objet de l'invention, par une disquette ou par tout autre moyen (transmission à distance par exemple) pour chargement des informations. Ses mouvements, en gite et en assiette, ainsi qu'en déplacements par rapport quai, liés aux variations de charge de la marchandise pendant les opérations ou aux mouvements du plan d'eau ou aux conditions climatiques diverses, sont transmis au système par les 3 dispositifs de positionnement satellitaires installées sur le navire, ce qui permet d'adapter les mouvements de l'équipement terrestre de manutention et la position de l'outil de préhension au comportement du navire. Les 3 dispositifs de positionnement satellitaires sont installées sur le pont du navire par l'Agent consignataire par exemple, à l'arrivée du navire à quai, puis enlevées par lui-même au départ du navire, ou éventuellement installées à demeure sur le navire suivant les besoins de la compagnie maritime. Ces dispositifs comprennent une station de positionnement différentiel type DGPS américain, ou GLONASS russe, ou DGNSS européen, une alimentation éventuellement autonome, un système de transmission de données. La sonde de positionnement satellitaire de l'équipement terrestre de manutention est installée sur la flèche de cet équipement, en un point en rapport avec l'aplomb de la charge manutentionnée par l'outil, si possible directement à l'aplomb du point de suspension de la charge sur la flêche pour éviter toute correction par le calcul de la position de la dite charge en absence de balan. La sonde est en principe fixée à demeure. Elle est reliée par cable approprié à un système embarqué comprenant également un positionnement différentiel type DGPS américain, ou GLONASS russe, ou DGNSS européen, une alimentation, un système de transmission de données. La précision de l'ensemble est améliorée par l'utilisation d'une balise terrestre placée en un point de référence permettant le positionnement différentiel. Le système inventé consiste en un ensemble de 4 boitiers portables dont 3 sont placés côté navire, et le quatrième est installé côté équipement de manutention terrestre éventuellement de manière fixe dans une armoire, ou toute autre enceinte protégée, contenant: - les dispositifs de mesure et de transmission du comportement du navire (positionnement différentiel type DGPS américain, ou GLONASS russe, ou DGNSS européen) - les récepteurs de collecte des paramètres en x, y, z (3 coordonnées de l'espace) de chacun des dispositifs de positionnement satellitaires du navire et de positionnement satellitaire de l'outil de l'équipement terrestre de manutention, - le récepteur de collecte du positionnement de référence différentiel terrestre destiné à corriger la position de la sonde de l'équipement de manutention (type DGPS ou équivalent) - les récepteurs des paramètres courants propres à la cinématique de l'équipement de manutentention, en principe captés d'origine sur les dits équipements - un dispositif informatique de regroupement et de traitement des données recueillies, préconfiguré par les caractéristiques géométriques et cartographiques du site et de l'équipement de manutention, dans lequel est introduite la configuration propre â chaque navire sur lequel doit intervenir l'équipement. Le système comprend également: - les prises de connection pour alimentation élèctrique et pour les entrées des paramètres collectés - un dispositif élèctronique de prétraitement des paramètres pour adaptation de ceux-ci aux entrées du dispositif informatique - un dispositif de chargement local (par exemple par disquette) ou de réception du chargement â distance, par UHF ou autre, de la configuration du navire (ou des modifications si nécessaire de la configuration préinstallée) - les prises de connection en sortie pour départ vers la logique et la régulation des chaînes cinématiques de l'équipement Cet ensemble de boîtiers portables est appelé SPOSS (Stick Port On Ship System). Le quatrième de ces boîtiers contenant le traitement des paramètres est habituellement embarqué sur l'équipement terrestre de manutention. Il peut également être installé en tout autre lieu, â bord du navire par exemple, ou installé au centre opérationnel de gestion de l'exploitation du port, ou installé au centre opérationnel de gestion de la sécurité du port, et retransmettre le resultat de ses traitements aux autres sites. Une préparation préalable de la manutention peut donc être réalisée pour optimiser les mouvements de l'équipement terrestre de manutention (en fonction de la configuration des lieux, du navire, et des positions des autres équipements de quai) et optimiser les opérations de chargement et de déchargement du navire, ainsi que la répartition de sa cargaison au cours de ces opérations. Par exemple, le travail en cycles automatiques est rendu possible pour tout type d'équipements (grues sur rails ou sur pneus avec benne, crochet, spreader, grappins, ou grues kangourou, ou portiques â benne, crochet, spreader, ou déchargeur continu ou chargeur continu, etc...) sur tout type de navires (vracquiers, marchandises diverses, porte conteneurs, multi cales, en pontée, etc...). Le système SPOSS permet le positionnement précis dans les cales de navire pour approche au plus près des parois et fonds des parties actives des déchargeurs continus par exemple. II en est de même pour l'égalisation des chargements par chargeurs continus en cas d'atmosphère poussiéreuse sans visibilité suffisante. Ces deux avantages limitant de façon conséquente les finitions à la grue et aux tractopelles dans les cales des navires vracqiers par exemple. Dans le cadre de la sécurité d'exploitation et de gestion portuaire, le système SPOSS: - permet la mise en place d'une alarme de tenue du navire à quai permettant au grutier ou portiqueur de se dégager rapidement (ou simplement de cesser temporairement d'opérer) d'un navire dont l'amplitude de mouvement dépasserait un seuil préétabli - joue également le rôle d'anticollision actif de tous les mouvements entre équipements de quai voisins, et entre équipement de quai et les superstructures de bord du navire. La mobilité et la portabilité du système SPOSS lui confère: - une souplesse d'utilisation et de mise en oeuvre - un caractère économique d'installation (chaque port détermine le nombre de systèmes suivant son activité fiée au nombre de navires et d'équipements de manutention terrestre en exploitation simultanément) - une facilité de maintenance entrainant une amélioration de la fiabilité et de la disponibilité des équipements de manutention -une facilité de stockage dans un emplacement protégé des intempéries Tout dysfonctionnement est à sécurité positive puisque toute information non transmise ou non reçue est signalée et peut interrompre si necessaire l'activité en cours jusqu'à dépannage ou remplacement quasi immédiat du boitier défectueux par un boitier de rechange prêt à l'emploi. Pour leur assurer un fonctionnement fiable, les boitiers, exposés aux intempéries, sont conçus de manière étanche au ruissellement et aux poussières, et sont munis d'amortisseurs aux chocs et comportent des moyens de ventillation. REVENDICATIONS 1 - Système portable de coordination entre un équipement de manutention terrestre et un navire dans un port comprenant: - 3 dispositifs identiques (rep 2, 3, 4 de la fig 2) de mesure et de transmission du comportement du navire (positionnement différentiel type DGPS américain, ou équivalent type GLONASS russe ou DGNSS européen) chacun dans un boitier (rep X) portable - les récepteurs de collecte des paramètres en x, y, z (3 coordonnées de l'espace) de chacun des dispositifs de positionnement satellitaires du navire (rep E, F, G) et de positionnement satellitaire (rep H) de l'outil de l'équipement terrestre de manutention (sondes type GPS ou équivalent rep P) - le récepteur de collecte du positionnement de référence différentiel terrestre destiné à corriger la position de la sonde de l'équipement de manutention (type DGPS ou équivalent) (rep L) - les récepteurs de collecte des paramètres courants propres à la cinématique de l'équipement de manutentention - un dispositif informatique de regroupement et de traitement des données recueillies, préconfiguré par les caractéristiques géométriques et cartographiques du site et de l'équipement de manutention, dans lequel est introduite la configuration propre à chaque navire sur lequel doit intervenir l'équipement (rep K). - les prises de connection pour alimentation élèctrique et pour les entrées des paramètres collectés (rep M) - un dispositif élèctronique de prétraitement des paramètres pour adaptation de ceux-ci aux entrées du dispositif informatique (rep I) - un dispositif de chargement local (par exemple par disquette) ou de réception du chargement à distance, par UHF ou autre (antenne rep 0), de la configuration du navire (ou des modifications si nécessaire de la configuration préinstallée) (rep J) - les prises de connection en sortie pour départ vers la logique et la régulation des chaînes cinématiques de l'équipement (rep N) caractérisé par le fait que les équipements listés ci-avant sont rassemblés dans 4 boîtiers portables, dont 3 sont installés sur le navire (rep 2, 3, 4 de la fig 2) en 3 points repères pendant son séjour au port, et le quatrième (rep 1 de la fig A) est en principe installé sur l'équipement terrestre, ce dernier rassemble, traîte et distribue les informations périphériques transmises par les 3 autres boîtiers et par la sonde de positionnement (rep P de la fig 1) installée sur l'équipement, ainsi que par les capteurs propres aux chaînes cinématiques de l'équipement 2 - Système selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les dispositifs de mesure et de transmission de comportement du navire peuvent être amovibles et portables et comprennent à l'intérieur de chaque boîtier rep X un système de positionnement différentiel (rep A), un système de transmission des mesures (rep B) 3 - Système selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que le dispositif informatique d'assemblage et de traitement des paramètres (rep K) possède une double possibilité de configuration locale (rep J) et de configuration â distance de la géométrie du navire et des caractéristiques du site et des équipements 4 - Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les caractéristiques géométriques du navire sont préconfigurées dans le dispositif informatique pour constituer la configuration du navire utilisée dans le boîtier rep 1 5 - Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les caractéristiques géométriques et cartographiques du site, de l'environnement, et de l'équipement de manutention sont préconfigurées dans le dispositif informatique pour constituer la configuration de base utilisée dans le boîtier rep 1 6 - Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le dispositif informatique (rep K) regroupe et traite les données collectées, avec ses préconfigurations 7 - Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les capteurs de collecte des informations périphériques des chaînes cinématiques et des mesures de positionnement en provenance du navire et de l'équipement de manutention terrestre, le dispositif informatique d'assemblage et de traitement des données et des configurations, son dispositif de chargement local et à distance, sont disposés dans un boitier (rep Y) portable 8 - Système selon l'une quelconque des revendications précedentes, caractérisé par le fait que les boitiers (rep X) installés sur le navire sont portables, étanches au ruissellement et aux poussières, munis d'amortisseurs aux chocs et de systèmes de ventillation.