曹洪岐，董席亮

(天津港中煤華能煤碼頭有限公司 天津300452)

應(yīng)用技術(shù)

面向全自動(dòng)散貨碼頭的智能裝船成套技術(shù)及其應(yīng)用

曹洪岐，董席亮

(天津港中煤華能煤碼頭有限公司 天津300452)

運(yùn)用智能控制技術(shù)及高速通訊技術(shù)等多種先進(jìn)技術(shù)，針對(duì)岸邊裝船機(jī)、取料機(jī)、水平運(yùn)輸系統(tǒng)、計(jì)劃調(diào)度系統(tǒng)、安防系統(tǒng)等散貨碼頭裝船作業(yè)過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對(duì)散貨碼頭的裝船作業(yè)線進(jìn)行智能化改造，設(shè)計(jì)了散貨碼頭一體化智能裝船系統(tǒng)，并最終成功將其應(yīng)用于天津港散貨碼頭實(shí)際裝船生產(chǎn)中，保障港口始終具備大型化船舶的?？磕芰Γ岣叽笮蜕⒇浹b卸設(shè)備在各種情況下的自動(dòng)化水平，完善港口裝卸作業(yè)過程，節(jié)約綜合運(yùn)營成本，推動(dòng)未來散貨港口加快擺脫傳統(tǒng)勞動(dòng)密集型企業(yè)的特征，逐步朝著資源節(jié)約型、環(huán)境友好型、創(chuàng)新型港口方向發(fā)展。

散貨碼頭 智能化 裝船機(jī) 智能控制

0 引 言

隨著經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展，國際干散貨(如煤炭、糧食、金屬礦石等)的運(yùn)輸量迅速增長。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2011年我國港口干散貨吞吐量已經(jīng)達(dá)到58.55億 t，占港口吞吐總量比重為58.3%,；2012年受經(jīng)濟(jì)放緩影響，干散貨吞吐量與2011年基本持平；2013年，我國干散貨吞吐量超過60億 t。[1-3]隨著貨運(yùn)量的增加，運(yùn)輸船舶大型化越來越明顯，船舶結(jié)構(gòu)也向復(fù)雜化方向發(fā)展。同時(shí)，碼頭與裝卸設(shè)備也日趨大型化和專業(yè)化。目前，國外大型散貨碼頭的裝船設(shè)備效率可達(dá)10,000,t/h，國內(nèi)裝船設(shè)備效率也已達(dá)到8,000,t/h以上，單船作業(yè)能力高達(dá)10,000,t/h以上。[4-5]港口裝卸設(shè)備操作人員的工作強(qiáng)度已達(dá)到了緊張的水平，雨、風(fēng)、霧、雪、陰霾等自然環(huán)境因素進(jìn)一步加劇了這種緊張狀態(tài)，甚至使其超出了人的生理極限，導(dǎo)致裝卸作業(yè)無法進(jìn)行。統(tǒng)計(jì)表明，大、中型碼頭每年由此引起的作業(yè)停止時(shí)間平均可達(dá)15～30,d，經(jīng)濟(jì)損失巨大。[6-7]

散貨碼頭作業(yè)系統(tǒng)是一個(gè)連續(xù)作業(yè)系統(tǒng)，它由一系列裝卸設(shè)備組成，包括：抓斗卸船機(jī)、皮帶運(yùn)輸機(jī)、堆料機(jī)、取料機(jī)、裝船機(jī)等，任何一個(gè)環(huán)節(jié)停止作業(yè)都可能導(dǎo)致整個(gè)散貨碼頭作業(yè)系統(tǒng)的中斷甚至癱瘓。[8-9]為了使專業(yè)化散貨碼頭實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度、全天候連續(xù)作業(yè)，業(yè)內(nèi)迫切要求實(shí)現(xiàn)散貨碼頭裝卸設(shè)備的自動(dòng)化。然而，由于散貨碼頭作業(yè)環(huán)境較差，散貨物料具有一定的流動(dòng)性，而且浪、涌具有隨機(jī)不確定性，大型散貨船舶在作業(yè)時(shí)船體位置會(huì)發(fā)生復(fù)雜變化，因此普通裝卸設(shè)備的自動(dòng)化控制無法達(dá)到這一作業(yè)要求。[10-12]針對(duì)專業(yè)化散貨碼頭的發(fā)展需求，本文提出了面向全自動(dòng)散貨碼頭的智能裝船成套技術(shù)的智能裝船系統(tǒng)。這種智能裝船系統(tǒng)通過多機(jī)器視覺的信息融合，充分考慮了散貨碼頭嚴(yán)苛的裝卸工藝要求以及天氣、環(huán)境對(duì)裝卸作業(yè)過程帶來的不利影響，確保裝卸設(shè)備在自動(dòng)化作業(yè)的過程中具備自主感知、自主識(shí)別、自主決策以及自主控制能力，對(duì)碼頭各種作業(yè)環(huán)境、作業(yè)狀態(tài)、作業(yè)對(duì)象實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)感知、識(shí)別、決策及控制，從而保證港口始終具備大型化船舶的?？磕芰?，提高大型散貨裝卸設(shè)備在各種情況下的自動(dòng)化水平，完善港口裝卸作業(yè)過程，節(jié)約綜合運(yùn)營成本，使未來散貨港口加快擺脫傳統(tǒng)勞動(dòng)密集型企業(yè)特性，逐步朝著資源節(jié)約型、環(huán)境友好型、創(chuàng)新型港口方向發(fā)展。

1 系統(tǒng)架構(gòu)

散貨碼頭一體化智能裝船系統(tǒng)主要包括4個(gè)智能模塊，分別為智能作業(yè)計(jì)劃及調(diào)度系統(tǒng)、智能取料機(jī)及水平運(yùn)輸系統(tǒng)、智能岸邊裝船機(jī)以及作業(yè)線智能安全防護(hù)系統(tǒng)，如圖1所示。它們分散在散貨碼頭裝船作業(yè)的所有環(huán)節(jié)中，與作業(yè)的各個(gè)環(huán)節(jié)融為一體，可為智能裝船作業(yè)的可靠、高效進(jìn)行提供有力保障。

圖1 散貨碼頭一體化智能裝船系統(tǒng)架構(gòu)Fig.1 Architecture of integrated intelligent loading system for bulk cargo terminal

2 系統(tǒng)智能模塊

2.1 智能作業(yè)計(jì)劃及調(diào)度系統(tǒng)

智能作業(yè)計(jì)劃及調(diào)度系統(tǒng)是整個(gè)智能裝船系統(tǒng)的控制中心。在裝船作業(yè)之前，該系統(tǒng)充分分析泊位利用率、作業(yè)機(jī)械效率、經(jīng)濟(jì)效益以及機(jī)械維修保養(yǎng)時(shí)間等因素，制定出綜合較優(yōu)的作業(yè)計(jì)劃，包括泊位計(jì)劃以及配工計(jì)劃等。在裝船作業(yè)過程中，該系統(tǒng)獲取現(xiàn)場(chǎng)裝船機(jī)、取料機(jī)等作業(yè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的狀態(tài)信息，智能決策出高效的作業(yè)計(jì)劃及作業(yè)指令，并通過高速通訊技術(shù)下達(dá)給現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行系統(tǒng)。

智能作業(yè)線計(jì)劃和調(diào)度系統(tǒng)旨在根據(jù)碼頭當(dāng)前作業(yè)的實(shí)際情況，結(jié)合不同的選型參數(shù)進(jìn)行綜合比較，確定適合特定碼頭的作業(yè)機(jī)械選型方案及作業(yè)流程。該系統(tǒng)具備作業(yè)系統(tǒng)自學(xué)習(xí)能力和作業(yè)線多機(jī)協(xié)同智能作業(yè)能力，包括智能排船系統(tǒng)及智能配工系統(tǒng)。

智能排船系統(tǒng)研究煤碼頭排船與配工的混合整數(shù)規(guī)劃模型與啟發(fā)式算法，通過對(duì)煤碼頭的現(xiàn)行工藝流程、堆場(chǎng)分配原則和裝卸機(jī)械設(shè)備特征的詳細(xì)分析，提取了排船與配工作業(yè)的詳細(xì)規(guī)則，構(gòu)建了排船與配工作業(yè)的混合整數(shù)規(guī)劃模型，并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的啟發(fā)式算法，最后構(gòu)建了散貨物流組合生產(chǎn)仿真模型，驗(yàn)證了組合生產(chǎn)的節(jié)能效果。

圖2 智能排船流程圖Fig.2 Flow chart of intelligent vessel arrangement

圖2為智能排船系統(tǒng)工作流程。在該流程中，首先要獲取計(jì)劃時(shí)的在泊船舶數(shù)據(jù)，同時(shí)讀取生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫中的船舶代碼數(shù)據(jù)，構(gòu)建船舶選擇模塊中的船舶選擇庫，供排船計(jì)劃員選擇計(jì)劃時(shí)段內(nèi)可作業(yè)的船舶。排船系統(tǒng)用于選擇在計(jì)劃時(shí)段內(nèi)使煤碼頭完成擬定目標(biāo)的船舶集合，根據(jù)船舶是否引水、靠泊方向等靠泊要求并利用相關(guān)的靠泊規(guī)則指定所有船舶的靠泊時(shí)間、靠泊位置、系纜位置、離泊時(shí)間。最后將計(jì)算結(jié)果可視化呈現(xiàn)，呈現(xiàn)方式為二維坐標(biāo)圖，橫軸為樁位、縱軸為時(shí)間，界面上能夠顯示船的具體信息(系纜的位置、離最近纜的距離、船名等)，如圖3所示。

圖3 智能排船系統(tǒng)決策結(jié)果顯示界面Fig.3 Decision result display interface of intelligent ship arrangement

智能配工系統(tǒng)根據(jù)智能排船系統(tǒng)自動(dòng)設(shè)定的船舶動(dòng)態(tài)計(jì)劃，提供一份碼頭機(jī)械配置、作業(yè)時(shí)間等計(jì)劃。該系統(tǒng)通過分析煤碼頭的到船和作業(yè)現(xiàn)狀，找出了煤碼頭傳統(tǒng)人工作業(yè)方式耗費(fèi)時(shí)間長、無法保證合理性等問題原因，并將決策支持系統(tǒng)從集裝箱碼頭引入煤碼頭的生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃，為煤碼頭生產(chǎn)調(diào)度人員提供了一種快速、智能化的配工方法。

智能作業(yè)調(diào)度系統(tǒng)對(duì)散貨碼頭的裝船機(jī)、取料機(jī)、調(diào)度中心之間作業(yè)的運(yùn)控模式及信息流轉(zhuǎn)等成套技術(shù)進(jìn)行研發(fā)，以高效、智能為原則，與散貨碼頭智能作業(yè)流程線相配合，實(shí)現(xiàn)調(diào)度中心操作員獲得智能排船機(jī)配工系統(tǒng)生成的配工計(jì)劃，選擇裝取作業(yè)流程線，一鍵啟動(dòng)作業(yè)流程，并在調(diào)度中心對(duì)裝船機(jī)、取料機(jī)的實(shí)時(shí)作業(yè)狀態(tài)、作業(yè)參數(shù)等進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，自動(dòng)遠(yuǎn)程下發(fā)裝船機(jī)、取料機(jī)各相關(guān)作業(yè)動(dòng)作指令，所有進(jìn)行智能化裝取流程線的船舶信息、配工計(jì)劃、作業(yè)運(yùn)行參數(shù)、發(fā)送指令等都保存進(jìn)歷史數(shù)據(jù)庫，使流轉(zhuǎn)的信息高效化、準(zhǔn)確化、實(shí)時(shí)化、無紙化。

2.2 智能取料機(jī)及水平運(yùn)輸系統(tǒng)

智能取料機(jī)及水平輸送系統(tǒng)借助激光雷達(dá)陣列和傳統(tǒng)傳感器集群等多種信息化技術(shù)，引入了許多操作人員的取料經(jīng)驗(yàn)及規(guī)則，并通過這些經(jīng)驗(yàn)及規(guī)則自動(dòng)決策每次取料任務(wù)時(shí)取料機(jī)各機(jī)構(gòu)的執(zhí)行動(dòng)作，在保證安全的同時(shí)使作業(yè)效率最大化，實(shí)現(xiàn)全天候常規(guī)工藝條件下的全自動(dòng)作業(yè)。同時(shí)，智能水平輸送系統(tǒng)根據(jù)取料流量以及裝船效率，實(shí)時(shí)調(diào)整物料的傳送速度，減少非作業(yè)時(shí)間，提高整體作業(yè)效率。

智能取料機(jī)由后臺(tái)內(nèi)置工藝控制的控制器引導(dǎo)其智能進(jìn)行取料作業(yè)。通過人機(jī)界面，操作員把相應(yīng)的作業(yè)參數(shù)輸入人機(jī)界面，人機(jī)界面將該位置值轉(zhuǎn)換為脈沖數(shù)寫入取料機(jī)PLC，同時(shí)啟動(dòng)PLC發(fā)出脈沖。PLC計(jì)算當(dāng)前位置與指令位置的變差，得到相應(yīng)的動(dòng)作脈沖。在取料機(jī)智能化動(dòng)作過程中，PLC實(shí)時(shí)檢測(cè)位置值，檢測(cè)動(dòng)作是否到位，如在偏差范圍外，立即修正。

圖4為智能取料機(jī)系統(tǒng)的軟件界面。

圖4 智能取料機(jī)系統(tǒng)軟件界面Fig.4 Software interface of intelligent reclaimer system

斗輪取料機(jī)在取料時(shí)采用以回轉(zhuǎn)為主的分層取料和以走行為主取料的方法。取料作業(yè)時(shí)，取料機(jī)的斗輪必須接觸到物料，加上大車、回轉(zhuǎn)、俯仰都有運(yùn)動(dòng)，既要保證作業(yè)生產(chǎn)率又要兼顧安全，防止設(shè)備過載、結(jié)構(gòu)變形，防止料堆塌方。

智能水平輸送系統(tǒng)旨在根據(jù)前后端裝船機(jī)和斗輪機(jī)作業(yè)狀態(tài)，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)物料傳送速度等參數(shù)及根據(jù)人工智能散貨自主作業(yè)控制策略，提前控制機(jī)構(gòu)動(dòng)作，減少非作業(yè)等待時(shí)間，提高整體作業(yè)效率。在智能化裝船作業(yè)過程中，通過預(yù)測(cè)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)智能化作業(yè)系統(tǒng)的預(yù)測(cè)控制，提高皮帶水平運(yùn)輸效率。

例如，裝船機(jī)在智能化進(jìn)艙降落大臂過程中，程序計(jì)算出最低作業(yè)角度后，當(dāng)大臂降至15 °以下即自啟作業(yè)流程，并將計(jì)算出的最低作業(yè)角度反饋至調(diào)度中心操作員，操作員可根據(jù)作業(yè)規(guī)程選擇符合該作業(yè)角度的取料作業(yè)流量，提前進(jìn)行智能化取料作業(yè)。當(dāng)裝船機(jī)大臂降至最低作業(yè)角度，可直接進(jìn)行作業(yè)時(shí)，物料已提前進(jìn)入皮帶輸送系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)了預(yù)測(cè)控制，節(jié)省了原本手動(dòng)作業(yè)時(shí)的等待準(zhǔn)備時(shí)間，提高了作業(yè)效率。流程如圖5所示。

圖5 預(yù)測(cè)控制案例實(shí)現(xiàn)流程Fig.5 Implementation process of predictive control case

2.3 智能岸邊裝船機(jī)

智能岸邊裝船機(jī)是對(duì)現(xiàn)有人工手動(dòng)裝船作業(yè)模式的智能升級(jí)，它充分考慮了操作人員、看艙人員、船方代表嚴(yán)苛的作業(yè)工藝要求以及天氣、環(huán)境給作業(yè)過程帶來的不利影響，確保作業(yè)設(shè)備能在智能化作業(yè)的過程中具備智能決策以及智能控制能力，對(duì)岸邊裝船機(jī)各種作業(yè)環(huán)境、作業(yè)狀態(tài)、作業(yè)對(duì)象實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制。

智能岸邊裝船系統(tǒng)主要通過激光雷達(dá)及輔助傳感器設(shè)備來感知船只、船艙特征，結(jié)合裝船作業(yè)量及配工計(jì)劃等信息，自主制定船舶的裝船策略，并依照該策略自動(dòng)完成裝船任務(wù)。其裝船作業(yè)如圖6所示，

圖6 智能岸邊裝船機(jī)作業(yè)流程Fig.6 Operation process of intelligent shore loading machine

主要包括以下幾個(gè)步驟：

①利用激光雷達(dá)配合裝船機(jī)大車機(jī)構(gòu)行走，在自動(dòng)作業(yè)之前掃描出船舶的整體輪廓，識(shí)別出船舶中的作業(yè)區(qū)域(船艙)，該步驟又稱尋船。②根據(jù)尋船后對(duì)船艙的定位，移艙時(shí)自動(dòng)移至相應(yīng)作業(yè)船艙的中心位置，同時(shí)防止降落大臂時(shí)溜桶與船艙發(fā)生碰撞。③實(shí)現(xiàn)溜桶進(jìn)、出艙全智能控制，進(jìn)艙自動(dòng)降落大臂至作業(yè)角度，進(jìn)艙完成后可直接等待作業(yè)命令；出艙自動(dòng)升起大臂至司機(jī)選定角度，司機(jī)確認(rèn)能安全移艙后可進(jìn)行智能化移艙。④實(shí)現(xiàn)智能化單艙作業(yè)。智能化單艙作業(yè)根據(jù)后臺(tái)程序設(shè)定的落料工藝進(jìn)行智能化作業(yè)，實(shí)時(shí)控制船艙內(nèi)落料點(diǎn)的轉(zhuǎn)換。

由于智能裝船機(jī)在單艙自動(dòng)作業(yè)過程中嚴(yán)格遵循指定的工藝規(guī)則，同時(shí)又能夠通過各種傳感器設(shè)備實(shí)時(shí)獲取船舶以及料堆的狀態(tài)信息，所以船艙中的料堆較對(duì)稱、平整，適合人工調(diào)水及船舶離港。圖7為智能裝船機(jī)實(shí)際鋪料效果圖。

圖7 智能裝船機(jī)實(shí)際鋪料效果圖Fig.7Effect drawing of actual loading of the intelligent loading machine

同時(shí)，通過智能岸邊裝船機(jī)遠(yuǎn)程無線監(jiān)控終端，使碼頭管理人員既能夠?qū)χ悄馨哆呇b船機(jī)生產(chǎn)作業(yè)的信息進(jìn)行監(jiān)控，又可以對(duì)智能岸邊裝船機(jī)某些關(guān)鍵動(dòng)作決策進(jìn)行最終確認(rèn)，如圖8所示。

圖8 智能岸邊裝船機(jī)遠(yuǎn)程無線監(jiān)控終端Fig.8Remote wireless monitoring terminal for intelligent shore loading machine

2.4 作業(yè)線智能安全防護(hù)系統(tǒng)

作業(yè)線智能安全防護(hù)系統(tǒng)是智能裝船系統(tǒng)能夠安全、可靠、高效運(yùn)行的有力保障，其運(yùn)用多源傳感器技術(shù)、圖像識(shí)別技術(shù)等手段，將生產(chǎn)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中需要監(jiān)視的區(qū)域或狀態(tài)納入自身的監(jiān)控范圍。一旦檢測(cè)到各種異常狀態(tài)，會(huì)立刻啟動(dòng)異常響應(yīng)策略，將狀態(tài)信息發(fā)送給智能作業(yè)機(jī)械，以輔助作業(yè)機(jī)械安全完成作業(yè)任務(wù)，并傳送到監(jiān)控中心以詢問監(jiān)管人員是否需要人工干預(yù)。

智能散貨裝船作業(yè)幾乎是在無人監(jiān)管的情況下進(jìn)行的，因此安全保護(hù)，尤其是機(jī)械區(qū)間防碰撞安全監(jiān)控顯得尤為重要。作業(yè)線安全防護(hù)系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)、準(zhǔn)確地區(qū)分和快速識(shí)別各種目標(biāo)單元，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)作業(yè)機(jī)械的全天候、全天時(shí)、高精度、高可靠的定位功能，并能對(duì)作業(yè)機(jī)械間的相互碰撞提供防護(hù)和預(yù)警，提高安全保護(hù)。

機(jī)械區(qū)間防碰撞安全監(jiān)控包括兩個(gè)方面：①作業(yè)機(jī)械與船艙及作業(yè)機(jī)械與煤料堆間的碰撞監(jiān)控，采用主動(dòng)防碰方式；②作業(yè)大機(jī)之間互相防碰撞監(jiān)控，采用被動(dòng)防碰撞方式。

主動(dòng)式防碰撞在智能化作業(yè)過程中，散貨裝船系統(tǒng)根據(jù)對(duì)所有作業(yè)機(jī)械的作業(yè)狀態(tài)，如走行位置、大臂角度、旋臂位置、溜筒角度、船艙深度等數(shù)據(jù)進(jìn)行融合及邏輯運(yùn)算，監(jiān)測(cè)智能化作業(yè)過程中可能發(fā)生的碰撞，提前發(fā)出相應(yīng)的報(bào)警、提示或糾正操作。在智能散貨裝船系統(tǒng)生成智能化作業(yè)工藝路徑時(shí)，在工藝設(shè)計(jì)中留有安全距離及安全措施，防止作業(yè)機(jī)械與船艙或者作業(yè)機(jī)械與煤堆等發(fā)生碰撞。

被動(dòng)式防碰撞主要通過作業(yè)機(jī)械上架設(shè)的智能安全防護(hù)系統(tǒng)等實(shí)現(xiàn)作業(yè)機(jī)械之間或作業(yè)機(jī)械與船體互相防碰撞監(jiān)控，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)作業(yè)機(jī)械的全天候、全天時(shí)、高精度、高可靠的定位、導(dǎo)航、測(cè)速等功能，并實(shí)時(shí)提升各作業(yè)機(jī)械的相對(duì)位置，提高安全保護(hù)水平。

天津港中煤華能煤碼頭岸邊裝船機(jī)上架設(shè)的智能安全防護(hù)系統(tǒng)的設(shè)備安裝如圖9所示，其通過激光雷達(dá)對(duì)防護(hù)區(qū)域內(nèi)的對(duì)象做出精確掃描及識(shí)別，從而有效規(guī)避可能的風(fēng)險(xiǎn)。

圖9 智能安全防護(hù)系統(tǒng)設(shè)備安裝位置Fig.9Installation locations of intelligent safety protection system equipment

3 試驗(yàn)結(jié)果

散貨碼頭一體化智能裝船系統(tǒng)已在天津港中煤華能煤碼頭進(jìn)行了連續(xù)數(shù)月的試運(yùn)行，期間多次試驗(yàn)了各個(gè)組合生產(chǎn)模塊系統(tǒng)，已逐步完善了各閾值的設(shè)定，優(yōu)化了算法，并在2013年4月通過天津港技術(shù)中心驗(yàn)收評(píng)審。在多次的智能散貨裝船系統(tǒng)組合生產(chǎn)試驗(yàn)中，對(duì)裝船機(jī)整船智能化作業(yè)跟蹤測(cè)試，具體測(cè)試結(jié)果如表1所示：

表1 智能散貨裝船系統(tǒng)裝船作業(yè)記錄Tab.1 Loading record of intelligent bulk loading system

表1為某36,000,t散貨船舶裝船作業(yè)在天津港中煤華能煤碼頭連續(xù)兩年的作業(yè)記錄。其中從2011年10月4日～2012年12月28日間的4次裝船作業(yè)為手動(dòng)作業(yè)方式，而在2013年3月13日則使用智能裝船系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行自動(dòng)化裝船作業(yè)。通過比較發(fā)現(xiàn)，近兩年間該船舶在天津港每次作業(yè)量基本一致，而采用智能散貨裝船系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化裝船作業(yè)后，由于系統(tǒng)各模塊間的協(xié)同作業(yè)以及可靠精確的安全防護(hù)能力，使得作業(yè)時(shí)間極大縮減。智能裝船作業(yè)后，船艙內(nèi)物料較平，四周稍高，中間稍低，兩邊向中間層層推進(jìn)，這也減少了調(diào)水時(shí)間，使調(diào)水時(shí)間控制在30,min左右。智能安全防護(hù)系統(tǒng)在提高移艙環(huán)節(jié)安全性的同時(shí)，略微犧牲了移艙速度，造成移艙時(shí)間增加?？紤]裝船作業(yè)量及作業(yè)總時(shí)間，能夠簡單計(jì)算出各裝船記錄中的作業(yè)效率。在前4次手動(dòng)裝船中，效率最高時(shí)能夠達(dá)到2,636,t/h，而最低時(shí)只有1,871,t/h，4次平均裝船作業(yè)效率為2,219,t/h。而使用智能裝船系統(tǒng)后，整體平均作業(yè)效率能夠達(dá)到2,818,t/h，與前4次手動(dòng)裝船平均效率相比提高了27%，與最佳時(shí)候的手動(dòng)作業(yè)相比，效率提高了7%,。

4 結(jié) 語

當(dāng)前，在世界港口開始由第3代港口過渡到第4代智慧港口的過程中，已有不少集裝箱碼頭完成了智能化改建并得到實(shí)際運(yùn)行。而散貨碼頭鮮有智能碼頭的解決方案，因此天津港務(wù)集團(tuán)智能散貨裝船系統(tǒng)成套技術(shù)應(yīng)用及研究項(xiàng)目十分具有前瞻性。通過智能散貨裝船系統(tǒng)的前臺(tái)智能岸邊裝船機(jī)、后臺(tái)智能取料機(jī)和水平運(yùn)輸系統(tǒng)及中控智能作業(yè)計(jì)劃與調(diào)度系統(tǒng)的多系統(tǒng)技術(shù)融合，組成了智能散貨裝船系統(tǒng)的成套技術(shù)，跨出了散貨碼頭智能化的第一步，具有現(xiàn)實(shí)意義。

［1］ 田暉. 震蕩持續(xù)反彈有限——2011年國際干散貨市場(chǎng)回顧與展望[J]. 中國遠(yuǎn)洋航務(wù)，2011(8)：44-46.

［2］ 周德全，張婕姝，賴慶冕. 中國沿海干散貨運(yùn)輸市場(chǎng)2012年展望[J]. 水運(yùn)管理，2012(3)：34-37.

［3］ 王乃峰. 2013年國際干散貨運(yùn)輸市場(chǎng)展望[J]. 水運(yùn)管理，2012(12)：31-33.

［4］ 殷紅. 國際干散貨航運(yùn)市場(chǎng)主要貨種需求發(fā)展趨勢(shì)研究[D]. 大連：大連海事大學(xué)，2005.

［5］ 欒啟祿. 散貨集裝化運(yùn)輸、裝船工藝的發(fā)展趨勢(shì)[J].港口科技，2012(11)：7-9.

［6］ 包起帆，黃有方，施思明，等. 上海港集裝箱智能化管理技術(shù)(二)[J]. 中國港口，2003(8)：15-16.

［7］ 劉硯津. 天津港節(jié)能減排影響因素研究[D]. 大連：大連海事大學(xué)，2013.

［8］ 馮濤. 中國港口發(fā)展綜述[J]. 現(xiàn)代商業(yè)，2011(32)：103-104.

［9］ 包起帆. 港口散貨全自動(dòng)裝卸設(shè)備研究與開發(fā)[J]. 2008(23)：2797-2803.

［10］ 林星銘. 港口散貨卸船機(jī)選型分析[D]. 上海：上海交通大學(xué)，2007.

［11］ 楊桂樨. 海港水域強(qiáng)潮流影響船舶作業(yè)條件和總平面布置[J]. 港工技術(shù)，2002(3)：5-11.

［12］ 雍新. 我國碼頭新結(jié)構(gòu)型式綜述[J]. 海岸工程，2013(1)：35-43.

Complete Set Technology of Intelligent Loading for Full Automatic Bulk Cargo Terminal and Its Application

CAO Hongqi，DONG Xiliang
(Tianjin Port China Coal Hua’neng Coal Terminal Co.，Ltd.，Tianjin 300452，China)

Using intelligent control technology，high speed communication technology and other advanced technologies，a bulk cargo wharf loading operating line was intellectually reconstructed in its key links，including shoreside loading machine，reclaimer，horizontal transportation system，planning and scheduling system，security systems and other bulk cargo wharf loading operation processes.In addition，a bulk terminal integrated intelligent shipping system was designed，which has been applied in actual shipment production in Tianjin Port bulk cargo wharf to ensure the large ship docking capacity，improve large bulk cargo handling equipment in all automation levels and improve the port loading and unloading process，save operating costs，and gradually develop it towards a resource-saving，environment-friendly and innovative port.

bulk cargo terminal；intelligent；loading machine；intelligent control

TP20

：A

：1006-8945(2016)04-0048-06

2016-02-22