运用十大创新技术打造世界一流智慧码头

运用十大创新技术打造世界一流智慧码头创新应用十项全球先进技术，实现“概念设计--核心技
术--硬件装备--系统集成--工程应用”的全过程创新，体现了我国在全自动化码头建设领域的最先进水平，为全球自动化集装箱码头建设提供了借鉴方案，将有效推动中国港口全面向智慧港口转型升级。

一、主要做法
采用的十项新技术具有“低成本、短周期、高效率、
全智能、更安全、零排放”等特点，包括：自动导引车（AGV）循环充电技术及系统，港口大型机械“一键锚定”
自动防风技术及系统，机器人自动拆装集装箱旋锁技术及系统，氢动力轨道吊技术及系统，非等长后伸距自动化桥吊，无
人码头智能监管系统，码头物联网可视化运维平台，自动
化轨道吊双箱作业模式，基于信息物理系统的智能生产控
制系统以及基于企业云架构的双活数据中心，为自动化码
头建设探索出可复制可推广的模式。

（一）自动导引车（AGV）循环充电技术及系统
研发基于钛酸锂电池的小容量、长寿命、高功率的动力系统和循环充电模式，AGV电池重量从13吨减为2吨，寿命从2年延长为10年，是目前重量最轻、唯一续航时间无限制的AGV。

（二）港口大型机械“一键锚定”自动防风技术及系统开发基于激光的精准定位技术，研发自动锚定装置，设计了专用控制程序，实现了所有机械可在2分钟内自动锚定，破解了港口大型机械防瞬间大风的世界性难题。

图1“一键锚定”自动防风系统控制图
（三）机器人自动拆装集装箱旋锁技术及系统
运用视觉识别和AI技术，实现锁垫、锁孔精准识别与探测，研发了拆装锁专用属具及相应控制程序，整个拆装过程全自动化，无需人工参与，单次拆装时间不超过35秒，实现了机器人自动拆装扭锁。

（四）氢动力轨道吊技术及系统
取消传统轨道吊上的高压卷盘装置、高压电缆、变压器、高压柜、整流器等组成的市电供电系统，首创氢燃料电池组为自动化轨道吊提供动力，降低了设备机构复杂度、设备维保量和维修费用，轨道吊实现完全零排放。

据统计，每作业一个标准箱可减少二氧化碳排放3.5公斤、二氧化硫排放0.11公斤，按照码头年300万标准箱吞吐量计算，
年可减少二氧化碳排放2.1万吨、二氧化硫排放640吨。

图2氢动力供电系统与传统市电系统对比图
（五）非等长后伸距自动化桥吊
研发非等长后伸距自动化桥吊，桥吊后伸距减少12米，设备自重降低50余吨，陆侧轮压降低6吨，优化了结构布局，降低码头土建成本和设备运行维护成本。

（六）无人码头智能监管系统
运用物联网、大数据、自动控制等技术，构建了码头智能监管体系，取得核心技术突破，实现了码头无人、顺势、高效、智能化监管。

全自动先期机检在集装箱落地时即机检完成，与传统的设立固定查验点的方式比较，自动化码头机检查验每个查验箱可节约65%的时间。

（七）全球首创码头物联网可视化运维平台
运用工业互联网和三维立体成像技术，实现对现场全面实时监控及异常事件智能预警，为码头生产安全、高效运行提供支撑。

该平台实现了码头实时全景监控。

通过三维可视化运维平台，集中管控多个分散管理的系统，由远程可视化集中监管替代现场分散巡检，对港口运营实现远程可视化监管、追溯起到了典型示范作用。

据统计，该项目降低工程技术人员现场维保30%工作量。

（八）自动化轨道吊双箱作业模式
运用智能算法实现高速轨道吊双箱作业模式，以往单箱作业模式可作业16自然箱/小时，实现双箱作业模式后可作业20自然箱/小时，堆场作业效率提升20%以上，进一步提高了堆场作业能力，提升了码头服务水平。

（九）基于信息物理系统的智能生产控制系统
以信息物理系统理论、技术和方法为支撑，采用物联网感知、通信导航、云计算、模糊控制、大数据等技术，统筹协调上百个生产要素，实现了对码头作业的全流程智能调度和自动化高效管理。

图3自动化码头信息物理系统架构图
（十）基于企业云架构的双活数据中心
采用虚拟化、分布式等技术，构建一整套基于企业云的应用基础架构，双中心之间具备零停顿、自动切换能力，满足智能化码头调度系统和设备自动控制的性能要求，为无人码头生产系统提供高
可用、高可靠的信息化支撑环境。

二、实践效果
（一）引领了全球自动化码头发展
全自动化码头是集物联网、大数据、人工智能、自动控制等技术和业务于一体的复杂系统工程，是世界港口未来发展的主要
方向。

2017年5月11日，全球领先、亚洲首个真正意义上的全自动化码头——青岛港全自动化集装箱码头一期工程建成投产。

2019年11月28日，山东港口青岛港全自动化码头二期投产运营。

与传统人工码头相比，青岛港全自动化集装箱码头的作业效率提升30%，人工减少80%，自动化程度超过鹿特丹港等世界级港口。

同时，建设成本仅为国外同类码头的2/3，建设周期仅为其1/3。

（二）进一步提升了自动化码头作业效率
智能生产控制系统、机器人自动拆装集装箱旋锁、AGV循环充电技术及系统、自动化轨道吊双箱作业模式的开发应用，使码头装卸平均效率由开港时的26.1自然箱/小时，提高到36.2自然箱/小时，比国外同类码头高50%，并创造了44.6自然箱/小时的世界纪录。

（三）进一步降低了自动化码头建设成本
AGV循环充电技术及系统、非等长后伸距自动化桥吊的开发应用，进一步降低了自动化码头建设成本，节省换电站、备用电池等各类建设成本约2.4亿元。

（四）进一步减少了自动化码头运营成本
AGV循环充电技术及系统、氢动力轨道吊、机器人自动拆装集
装箱旋锁、自动化轨道吊削峰用谷节能等技术的开发应用，年可
节约成本上千万，进一步降低码头的运营成本。

（五）进一步提升了自动化码头绿色环保水平
氢动力轨道吊技术及系统的开发应用，实现了利用工业副产
氢替代火力发电，实现能量回馈的最优利用，实现零碳排放。

（六）进一步提高了自动化码头安全可靠程度
机器人自动拆装集装箱旋锁、大型机械“一键锚定”自动防风、物联网可视化平台等技术的开发应用，实现人机分离，确保港口
大型设备防瞬间大风的安全性。

三、下步打算
持续推动新技术的推广，引导在全国港口行业的应用。

同时，
将继续开发应用新的世界一流科技成果，使码头的生产装备更加
自动化、生产管理系统更加智能化，加速科技与业务的全面深度
融合，为全球“智慧绿色港口”发展贡献更多的成功方案。