港口散貨碼頭智能化控制和管理研究

孫博文

（江蘇省交通運輸廳港航事業發展中心，江蘇南京 210004）

0 引言

當前，世界經濟處于深度調整期，國內經濟發展進入新常態，港口運輸需求增速放緩，我國港口企業正處于新的發展階段，面臨新的發展形勢。面對經濟增長放緩的新常態以及社會對環保、安全等方面的新要求，諸多港口開始借助新技術實現轉型，形成新的利益增長點和新的競爭優勢。碼頭貨物裝卸一直是我國貨物運輸的重要組成部分，目前貨物運輸的特點是散貨運輸量越來越大，運輸類型越來越多。我國港口的智能化發展主要集中在集裝箱碼頭，而散貨碼頭的智能化發展起步較晚，相關設備設施以及裝卸儲運水平還比較落后，相較國際先進水平存在效率低、能耗高、環保性差等缺點，因此，有必要加強散貨碼頭的自動化和智能化的研究和建設，采用更高效、更智能的裝卸方法，提高整體運行效率。

1 港口散貨碼頭智能化控制和管理的必要性

1.1 提高運營效率

我國許多散貨碼頭具有投資大、單位產量小的特點，原因是散貨的裝卸和運輸涉及許多復雜的環節，還必須有大量的人力資源支持。然而，目前國內的競爭越來越激烈，如果散貨碼頭不能采取有效的措施提高工作效率、加強裝卸能力，就會影響相應的業務量，收入也得不到保障。在信息化智能化快速發展的時代背景下，相關企業應開拓一條智能化發展的新路，利用智能化裝卸的方式，最大限度地提高散貨碼頭的裝卸、儲運能力，并致力于使其發揮更好的效果。智能化散貨碼頭采用先進的技術，應用科學的管理，擁有更高的運營效率，是國內散貨碼頭未來的發展趨勢。

1.2 提高環保節能價值

環境保護技術的應用可以促進港口行業的可持續發展。散貨碼頭涉及各種貨物，其中汽油、柴油、液化石油氣等能源物資也在運輸范圍內。這些都影響了碼頭環境，如果處理不當，很容易影響海洋生態環境。為了使散裝終端工作更加節能環保，需要對其進行技術研發和改進。從實際情況出發，優化智能裝卸工藝的應用；從智能批量終端技術優化的角度，使散裝終端更加節能環保，保證無污染、無泄漏，減少資源浪費。貨運碼頭應協調不同系統的應用和開發，做好資源配置的控制工作，最大程度地提升散貨碼頭的資源利用率。

2 智能化技術在港口散貨碼頭的應用

2.1 實現港口智能化裝卸

激光測距技術的應用可以提高散貨碼頭的工作效率。工作人員要能夠合理使用激光測距技術識別每一艘貨船的規格、散貨分布情況等一系列信息，然后結合可編程邏輯控制器技術得出相關的掃描數據，并進行虛擬仿真，將獲得的數據進行科學分析，制定對應的裝卸方案，設置機械運作的各項參數，實現移動、升降、抓放操作智能化、自動化，有效提升散貨裝卸的工作效率。

利用配有多軸伺服運動控制的激光雷達進行船體檢測，得到需要的數據，系統結合數據制定科學合理的物料裝運軌跡、設計物料分布情況，進而做好調整控制，提高工作速率。同時，也可以通過系統的科學分析來提高裝船的空間利用率，使裝運的效率和質量得以大幅提升。智能化裝卸的難點在于如何合理規劃路徑，目前散貨碼頭在路徑規劃上的智能化程度還有待提高。

通過激光雷達掃描對斗輪堆取料機進行實時監控，得到相應的數據，智能系統根據數據制定料堆的選取路徑、速率、數量以及規模等參數。該技術涉及的難點在于如何做好精度控制、如何結合微曲路徑來優化模型構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涉及的內容很多，相關工作人員需要加大研發力度，有效提高工作效率，同時最大限度地降低人工成本，提高散貨碼頭的經濟效益。

2.2 實現港口的智能化管理

港口智能化管理最關鍵的一點是實現綜合信息實時監控。綜合信息實時監控是指對堆場物料的存儲狀態、物料轉移和設備運行的實時監控，通過三維動畫生動地展示整個碼頭堆場的運行過程。采用三維激光掃描技術對材料在堆場中的位置和屬性進行管理，使終端管理人員和托運人能夠準確地定位和識別材料的特性。不僅如此，發貨人還可以通過港口的官網隨時對貨物信息進行查詢。隨著移動終端的不斷普及，港口企業可以開發相應的APP 或建立微信公眾號，實時上傳貨物的信息，使客戶能夠隨時隨地查詢貨物信息。

2.3 實現泊位的智能調度

散貨碼頭的泊位是重要的生產資源，應該加強對泊位的智能調度，并從時間和空間的角度考慮整個碼頭的泊位情況，提升泊位的利用效率。根據以往的歷史數據和調度員的運行經驗，比較分析影響散貨碼頭的相關因素，建立泊位調度模型，在計劃時間內實現最大的工作量。與傳統的人工調度相比，智能泊位調度具有如下優勢：一是提高了泊位利用率。在相同的泊位條件下，智能調度大大減少了船舶在港口的停靠時間。二是提高了船舶的周轉率。縮短裝卸作業時間，減少了船舶等待時間。三是提高了作業效率。在泊位調度過程中，智能調度優先考慮吞吐量大的船舶，盡量減少泊位轉移次數，以縮短機械設備的等待時間。

3 港口智能化存在的問題

3.1 港口智能化建設缺乏統一規劃

港口智能化系統的建設工作涉及的相關部門以及相關業務比較多、范圍比較廣，而且相關部門之間聯系不大，信息資源無法共享，在一定程度上很難實現統一化管理。所以只有設立相關的專門性的政府管理機構，將各相關部門之間的信息業務資源進行歸納整合，實現港口智能化系統建設和管理的統一，促進港口智能化技術快速提高。

3.2 港口物流設施及裝備水平與智能化港口的要求相距甚遠

目前，在我國的一些新港口碼頭建設當中，港口碼頭的現代化技術程度比較高，而部分港口的裝備水平卻相對落后，與智能化港口的要求相距甚遠，其中港口的貨物裝卸最能體現這一問題。由于貨物在前方的裝卸與后方的儲存之間存在著運輸銜接度較差的問題，導致無法保證貨物儲運平衡；部分后方儲存倉庫的性能不夠健全，導致貨物無法順利地入庫存放；物流信息不能保證實時跟蹤和記錄，導致物流在運輸的過程中出現丟失損毀等現象；相關物流管理標準不夠嚴格，導致港口的工作效率低下。

4 促進港口散貨碼頭智能化發展的建議

4.1 優化運行及監控管理系統

設備運行部分以及監控管理部分是整個智能裝卸系統的核心。其中，設備運行部分包括了設備堆場設備、卸船設備以及裝船設備等。而監控管理系統，則主要是主控系統、自動化控制系統、生產信息化系統以及生產管理系統等。由于碼頭生產管理包含方方面面的事務，所以在管理上應形成一個更加全面的系統，通過一體化的控制實現更加周密的調控。相關企業可以通過計算機網絡以及通信網絡進行數據整合，使生產業務管理、資產設備管理都可以更好地聯系起來，讓管理更具有宏觀性和整體性。

4.2 研發大型智能散貨裝卸設備

相關企業應加強大型智能散貨裝卸設備的研發工作，以提升智能碼頭的應用效果。目前很多航運公司都在發展遠洋運輸船，其中不乏40 萬噸級超大型運輸船，相對應的散貨裝卸設備就要有足夠的裝卸能力，才能真正意義上與市場發展相匹配。相關企業應加強設備研發工作，并提升裝卸設備的智能化水平。抓斗卸船機是目前應用最廣泛的一種設備，但是其作業效率低、安全性不足，工作人員需要加強智能化技術的研究，更好地提升卸船作業效率。此外，港口行業實現綠色裝卸符合環保發展趨勢，相關工作人員要從實際情況出發做好設備的研發工作，增強裝卸設備的環保性，降低裝卸過程中可能產生的粉塵污染，提升散貨碼頭的環保價值。

4.3 提高安全性管理

散貨碼頭一定要重視安全作業。有40%的港口事故都是因為設備安全性不足造成的，所以散貨碼頭必須重視設備的運轉狀況，尤其是裝卸設備的運轉機制比較復雜，并且需要和艙內貨物接觸，一旦出現碰撞，就會很大程度地影響設備正常運轉，甚至威脅設備以及船舶的安全。工作人員要結合先進工藝合理優化設備，通過更加多元化、動態化、智能化的控制，提升裝卸作業的安全性。

4.4 智能碼頭展望

智能碼頭可以根據不同的作業類型做好對應的裝卸工作，結合實際需求來做好堆場作業以及碼頭作業，并且在整個裝卸過程中實現自動化。系統可以根據微波雷達設備獲取的數據進行自動調節，使給料頻率能夠與裝卸頻率相匹配。堆場作業時，可以使用成像掃描設備進行數據分析，設置物料運輸的速度、路徑等一系列的參數，并進行相應的調整。在裝船作業時，相關工作人員可以通過成像掃描技術分析相應的技術參數，結合激光雷達掃描，根據碼頭的實際情況制定合理的裝運軌跡，然后通過自動化控制系統進行機械裝船工作。在卸船作業時，可以使用掃描測距技術進行識別控制，根據場內物料分布情況，結合實際工作內容制定科學合理的方案，通過自動控制系統進行物料抓取作業，使現場工作更加便捷、更加智能化。

5 結語

綜上所述，散貨碼頭涉及的事務比較繁雜，相關企業應明確智能化技術的重要性，并且在實際應用中不斷優化關鍵技術，實現裝卸工作的智能控制，使裝卸工作更加科學合理，進而提升港口的運營效率和生產效益。