散貨碼頭智能化裝卸工藝技術(shù)

黃榮 沈策

1. 國家能源集團(tuán)泰州發(fā)電有限公司 江蘇 泰州 225327；2. 杭州華新機(jī)電工程有限公司 浙江 杭州 310030

引言

碼頭貨物裝卸一直是我國貨物運輸?shù)闹匾獌?nèi)容。相關(guān)的工作人員需要重視散貨吞吐量的變化情況，散貨運輸量越來越大，運輸種類越來越多。我們需要用更加高效智能的裝卸方法，使其與工作結(jié)合在一起，才能夠提升整個散貨碼頭的運轉(zhuǎn)效率，讓散貨碼頭運轉(zhuǎn)更加合理。我國散貨碼頭起步比較晚，存在效率低、耗能高的問題，所以相關(guān)單位以及企業(yè)一定要加強(qiáng)智能化和自動化技術(shù)的應(yīng)用，使行業(yè)發(fā)展可以更進(jìn)一步。

1 散貨智能化裝卸工藝的必要性

1.1 提高運營效率

我國很多散貨碼頭都有投資大、單位產(chǎn)出小的特征，究其原因在于，散貨本身在裝卸運輸方面就比較麻煩，涉及的工序比較復(fù)雜，對應(yīng)的環(huán)節(jié)非常多。要做好散貨的裝卸，必須要有大量的人力資源來支撐，才能完成對應(yīng)的裝卸工作[1]。通常來說一個大型散貨碼頭必須要3000多名工作人員來進(jìn)行操作，并且要保證年利潤在7000萬，才能使碼頭正常運行。目前來說國內(nèi)競爭環(huán)境越來越激烈，如果散貨碼頭不能通過各種方式來提升自身的工作效率，使裝卸作業(yè)能力得到加強(qiáng)，那么其對應(yīng)的業(yè)務(wù)量就會受到影響，收益也會受到很大程度的影響。相關(guān)單位要通過智能化裝卸來最大限度地提升散貨碼頭的裝卸儲運能力，更好地發(fā)揮出對應(yīng)的效果。智能裝卸工藝?yán)玫搅讼冗M(jìn)的現(xiàn)代科技，涉及的內(nèi)容非常多，工作人員需要結(jié)合實際情況做好散貨碼頭的技術(shù)優(yōu)化，盡快縮短裝卸周期，讓散貨碼頭運轉(zhuǎn)效率可以更高。

1.2 提高環(huán)保節(jié)能價值

環(huán)保技術(shù)對于行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展來說非常重要。散貨碼頭裝卸受到了低碳生產(chǎn)概念的影響，做出了相對應(yīng)的調(diào)整。散貨碼頭涉及的貨物種類非常多，其中汽油、柴油、電力之類的能源也在裝運的范圍內(nèi)。而這些都影響了碼頭環(huán)境，如果沒有做好處理，很容易影響海洋生態(tài)環(huán)境[2]。為了使散貨碼頭的工作可以更加節(jié)能環(huán)保，散貨碼頭需要做好技術(shù)的研發(fā)和改進(jìn)，要能夠從實際情況出發(fā)，優(yōu)化智能化裝卸工藝的應(yīng)用，從智能化的角度著手進(jìn)行散貨碼頭的技術(shù)優(yōu)化，讓散貨碼頭更加節(jié)能環(huán)保，不會出現(xiàn)污染、泄漏之類的問題，也不會出現(xiàn)過多的資源浪費。散貨碼頭要做好科學(xué)合理的控制工作，協(xié)調(diào)好不同系統(tǒng)的正常應(yīng)用和展開，從實際情況出發(fā)來做好資源配置的控制工作，讓散貨碼頭的資源利用率可以得到最大程度的提升。

2 智能化裝卸儲運

2.1 智能化抓斗卸船工藝

激光測距技術(shù)對于散貨碼頭來說非常重要。工作人員要能夠合理使用激光測距技術(shù)來識別每一艘貨船的規(guī)格、散貨分布情況等一系列的信息，然后合理結(jié)合可編程邏輯控制器技術(shù)得出相關(guān)的掃描數(shù)據(jù)，做好虛擬仿真，并根據(jù)散貨船的數(shù)據(jù)做好科學(xué)分析，制定對應(yīng)的裝卸方案，控制好機(jī)械運作的各項參數(shù)，進(jìn)行移動、升降、抓放一系列的操作[3]。整個裝卸過程中，相關(guān)單位的技術(shù)人員要合理的使用相關(guān)技術(shù)做智能化的分析，使系統(tǒng)可以根據(jù)數(shù)據(jù)反饋進(jìn)行實時調(diào)控管理，讓散貨裝卸工藝能夠更加穩(wěn)定高效。目前來說，我國在智能化散貨裝卸上還存在著很多沒有攻克的問題，有一定的技術(shù)難度，比如三維動態(tài)模擬、平衡線傳數(shù)據(jù)、測量精度實時監(jiān)控等等，都需要得到進(jìn)一步的確認(rèn)和優(yōu)化，才能使卸船工作可以更加智能化，更加高效。

2.2 智能化裝船工藝

配有多軸伺服運動控制的激光雷達(dá)，可以做好船體檢測，得到需要的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)可以結(jié)合數(shù)據(jù)制定出科學(xué)合理的物料裝運軌跡，設(shè)計好物料分布情況進(jìn)而做好調(diào)整控制，把握機(jī)械位置，提高工作速率，同時也可以通過系統(tǒng)的科學(xué)分析來提高裝船的空間利用率，使整個裝運的效率和質(zhì)量都可以得到極大程度的滿足。智能化裝船工藝涉及的內(nèi)容有很多，主要難點在于如何合理規(guī)劃路徑，目前來說散貨碼頭在規(guī)劃上的智能化程度還不夠高[4]。

2.3 智能化裝卸工藝

斗輪堆取料機(jī)會通過激光雷達(dá)掃描來進(jìn)行實時監(jiān)控，得到相應(yīng)的數(shù)據(jù)，然后智能制定出布料堆的選取路徑、速率、數(shù)量以及規(guī)模之類的參數(shù)。這里涉及的技術(shù)難點在于如何做好精度控制，如何結(jié)合微曲路徑來優(yōu)化模型構(gòu)造，以及如何提高控制精度等。我國散貨碼頭智能化裝卸工藝關(guān)系到的內(nèi)容有很多，相關(guān)單位的工作人員需要通過各種方法，有效提高工程效率，同時最大限度地降低人工成本，才能做好效率的提升工作，使整個裝卸工藝更加高效，更加智能化，同時減少污染，讓散貨碼頭有更好的經(jīng)濟(jì)效益。

3 智能裝卸系統(tǒng)及其工藝

設(shè)備運行部分以及監(jiān)控管理部分是整個智能裝卸系統(tǒng)的核心內(nèi)容。其中設(shè)備運行部分包括了設(shè)備堆場設(shè)備、卸船設(shè)備以及裝船設(shè)備等。而另外的監(jiān)控系統(tǒng)，則主要是主控系統(tǒng)以及自動化控制系統(tǒng)、生產(chǎn)信息化系統(tǒng)以及生產(chǎn)管理系統(tǒng)等。以煤炭為例，我國的煤炭主要是北煤南運，北方煤炭會裝船運輸?shù)侥戏剑缓筮M(jìn)行卸船。這時候智能碼頭就可以根據(jù)不同的作業(yè)類型做好對應(yīng)的裝卸工作，結(jié)合實際需求來做好堆場作業(yè)以及碼頭作業(yè)，并且在整個裝卸過程中實現(xiàn)自動化。系統(tǒng)可以合理根據(jù)微波雷達(dá)設(shè)備來做好自動調(diào)節(jié)，讓給料頻率能夠與裝卸頻率相匹配[5]。堆場作業(yè)時，可以使用成像掃描設(shè)備來做好數(shù)據(jù)分析，給定物料的速度、路徑這一系列的參數(shù)，做好對應(yīng)的調(diào)整。在進(jìn)行裝船作業(yè)時，相關(guān)單位的工作人員需要合力通過成像掃描技術(shù)來分析相應(yīng)的技術(shù)參數(shù)，結(jié)合激光雷達(dá)掃描，根據(jù)碼頭的情況制定出合理的裝運軌跡，通過自動化的控制來做好機(jī)械裝船工作。另一方面，在卸船作業(yè)時，可以使用掃描測距技術(shù)來做好識別控制，根據(jù)場內(nèi)物料分布情況，結(jié)合實際工作內(nèi)容來制定出科學(xué)合理的方案，通過自動控制做好抓取的作業(yè)，使現(xiàn)場工作可以更加方便、更加智能化。

4 發(fā)展建議

4.1 管理層面

4.1.1 建立和優(yōu)化系統(tǒng)。由于碼頭生產(chǎn)管理涉及的內(nèi)容有很多，所以在管理上一定要形成一個更加全面的系統(tǒng)，將生產(chǎn)管理控制聯(lián)合成一個整體，通過一體化的控制來做好更加周密的調(diào)控，使系統(tǒng)的生產(chǎn)運轉(zhuǎn)可以更加周密。相關(guān)單位可以通過計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)以及通信網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)整合，優(yōu)化生產(chǎn)流程，實現(xiàn)經(jīng)營成本的控制，通過提升營運效率的方法，做好計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的整合工作，一步一步優(yōu)化生產(chǎn)流程，做好綜合管理，使生產(chǎn)設(shè)備業(yè)務(wù)管理、資產(chǎn)設(shè)備管理都可以更好地聯(lián)系起來，讓管理的內(nèi)容可以更具有宏觀性和整體性。

4.1.2 故障遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)。散貨卸裝碼頭需要用遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)，隨時監(jiān)測設(shè)備的運行狀態(tài)，比如皮帶機(jī)、翻車機(jī)、裝船機(jī)、堆取料機(jī)以及卸船機(jī)等，觀察其有沒有出現(xiàn)故障，一旦發(fā)現(xiàn)故障要立刻報警，讓專門的工作人員立刻查看，做好科學(xué)的修護(hù)和維修工作，使設(shè)備盡快恢復(fù)運轉(zhuǎn)。

4.2 設(shè)備層面

4.2.1 研發(fā)大型散貨裝卸設(shè)備。相關(guān)的企業(yè)一定要持續(xù)不斷地研發(fā)散貨裝卸設(shè)備，使其投入運行有更好的應(yīng)用效果。目前來說，很多航運公司都在發(fā)展遠(yuǎn)洋運輸船，其中有很多的40萬噸級超大型運輸船，相對應(yīng)的散貨裝卸設(shè)備就要有足夠的裝卸能力，才能真正意義上與市場發(fā)展相匹配。我國港口散貨裝卸能力要持續(xù)不斷提升，才能夠有足夠的運輸能力。相關(guān)單位要持續(xù)不斷地做好設(shè)備研發(fā)工作，從每一項具體的工作內(nèi)容出發(fā)，優(yōu)化工作的細(xì)節(jié)，做好工作的把控。

4.2.2 提高安全性。散貨碼頭一定要重視安全作業(yè)。有40%的港口事故都是因為設(shè)備安全性不強(qiáng)造成的，所以散貨碼頭一定要重視各個設(shè)備的運轉(zhuǎn)狀況，尤其是裝卸設(shè)備本身的運轉(zhuǎn)機(jī)制非常復(fù)雜，需要和艙內(nèi)貨物接觸，一旦出現(xiàn)碰撞，就會很大程度地影響設(shè)備正常運轉(zhuǎn)，讓設(shè)備以及船舶的安全性受到威脅。工作人員要合理優(yōu)化設(shè)備，結(jié)合先進(jìn)的工藝來最大程度地避免碰撞，通過更加多元化、動態(tài)化、智能化的控制，來提升整個裝卸作業(yè)的安全性。

4.2.3 全自動化研究。要提升散貨碼頭的工作效率就一定要增強(qiáng)裝卸機(jī)的自動化水平。目前來說抓斗卸料船是應(yīng)用最廣泛的一種設(shè)備，但是其作業(yè)效率低，并且安全性不夠，工作人員需要做好自動化技術(shù)的研究，讓卸船作業(yè)效率可以得到更好的提升。

4.2.4 用途裝卸設(shè)備。很多散貨碼頭都是專業(yè)化煤炭碼頭和礦石碼頭。這種碼頭具有單一性，要想使其進(jìn)一步得到發(fā)展就要做好結(jié)構(gòu)調(diào)整，使碼頭能夠有更多的用途，可以適應(yīng)更多散貨的裝卸工作。

4.2.5 環(huán)保型裝卸設(shè)備。相關(guān)工作人員要從實際情況出發(fā)做好設(shè)備的研發(fā)工作，增強(qiáng)裝卸設(shè)備的環(huán)保性，降低整個裝卸過程中可能產(chǎn)生的粉塵污染，以達(dá)到保護(hù)港口環(huán)境的目的。目前來說，港口除塵主要是濕式除塵和干式除塵，然而這些除塵方法效率比較低，并且不夠環(huán)保，所以一定要做好新的技術(shù)研發(fā)，提升散貨碼頭的環(huán)保價值。

4.2.6 自動化清艙設(shè)備。相關(guān)工作人員要重視清艙作業(yè)的效率問題，通過各種方法加強(qiáng)自動化設(shè)備的研究工作，進(jìn)而合理研究作業(yè)來提高港口的運轉(zhuǎn)效率，縮短裝運時間。

5 結(jié)束語

綜上所述，散貨碼頭涉及的內(nèi)容有很多，目前以杭州華新機(jī)電工程有限公司為代表的一批設(shè)備制造企業(yè)和以國家能源集團(tuán)泰州電廠為代表的一批用戶企業(yè)都在投入大量的資源來開發(fā)完善各個關(guān)鍵技術(shù)，以實現(xiàn)散貨碼頭的智能化控制，提升散貨碼頭的裝卸工藝技術(shù)水平，使散貨碼頭有更好的運轉(zhuǎn)效率，更高的裝卸質(zhì)量，提升相關(guān)企業(yè)的生產(chǎn)效益。如能源集團(tuán)和杭州華新當(dāng)前正在進(jìn)行聯(lián)合研發(fā)的國產(chǎn)最大螺旋卸煤機(jī)的無人值守系統(tǒng)、杭州華新目前正在進(jìn)行的國內(nèi)首臺商用抓斗卸船機(jī)全自動作業(yè)系統(tǒng)等。相關(guān)的企業(yè)一定要明確智能化技術(shù)的重要性，并且在實際施工應(yīng)用中不斷優(yōu)化控制處理措施，從各個角度出發(fā)做好裝卸工作的控制，使裝卸工作可以更加科學(xué)合理。注意提升運營效率，明確各項工序的復(fù)雜性，結(jié)合散貨碼頭的運轉(zhuǎn)現(xiàn)狀優(yōu)化智能信息技術(shù)，并且要保證散貨碼頭的生產(chǎn)運轉(zhuǎn)可以更加環(huán)保，提升散貨碼頭的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。