加强干散货码头的智能化应用

第19卷 第1期 中 国 水 运 Vol.19 No.1 2019年 1月 China Water Transport January 2019

收稿日期：2018-09-06

作者简介：孙 菊，大连海事大学 交通运输管理学院。

加强干散货码头的智能化应用

孙 菊

（大连海事大学 交通运输管理学院，辽宁 大连 116000）

摘 要：经过新一轮的规模扩张，干散货码头的基础规模已达到极限，以往粗放式的发展模式已不适用码头未来的发展需求。通过加强干散货码头的智能化应用提升散货码头的竞争力，提高码头的运营管理水平，成为码头公司亟待解决的问题。本文在分析了干散货码头发展过程中存在的问题的基础上，对如何加强干散货码头的智能化应用进行了详细的论述。

关键词：干散货码头；智能化应用；运营管理

中图分类号：TP319 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2019）01-0113-02

一、干散货码头的发展现状

相比集装箱码头来说，散货码头由于其装卸物料的特性难以标准化表达，因此其自动化发展进程较慢。其中大部分运营流程仍以人工操作为主，或伴随半自动化控制，即由码头工作人员根据作业要求设置好主要参数，剩余交由设备自动完成。尽管比起传统的干散货码头，其作业效率及作业环境有了一定的改善，然而基本作业仍要依靠人工判断及操作，作业效率完全取决于操作人员的经验，自动化水平亟待提高。

二、智能化在干散货码头的应用 1．智能商务

一次完整的商务交易通常要经过产品服务查询、询价报价机制、合同洽谈、签订合同、完成支付五大步骤。在传统的交易过程中，多数步骤需要当面洽谈，然而随着智能化技术的发展，联网的数据经过挖掘，可以得出大量的规律性结论，方便快速满足客户需求，使得码头与客户之间的交易更加便捷。

干散货码头公司将需要对外开放的数据放在信息开放平台上供客户进行查询，客户挑选出比较满意的码头公司，双方进行询价报价，达成一致后签订电子合同，最后在线支付。

2．智能管理 （1）智能闸口

网上交易完成后，干散货被定时、定点、定线发往港口码头，到达闸口进行等待。闸口智能化设备首先对电子车牌和身份进行识别，从而确认客户和货品；接着通过智能过磅系统确定货物净重，以上三种信息将通过港口信息服务平台快速向海关提出申报，得到放行通知后车辆正式进入港内。

（2）智能堆场管理

智能堆场管理应该具备三个条件：综合信息实时监控、场地计划智能决策、临时动态快速响应。

综合信息实时监控，是指对物料堆存状态、物料转运、堆场设备作业动作等进行实时监控，以三维动画方式生动地展现整个码头堆场的作业流程。利用三维激光扫描技术对堆

场中物料的属性、位置进行明确管理，使码头管理方和货主方能够准确地定位，并识别出物料属性信息，包括货主、种类、数量等。货主方随时可以登录码头的客户网站系统查询货物在港存储动态，同时查看视频监控系统，了解货物真实的存储状态。随着移动端的普及，货主方可通过微信或APP 等形式实时查看货物信息，更加快速便捷。

场地计划智能决策。建立堆场智能利用规划模型，按照一定的堆存规则，选择最优的堆存计划。建立物料垛位选择模型，有以下3个步骤：首先根据物料属性和堆场现状选择可分配区域；然后根据设备与堆场匹配状况筛选区域；最后依据皮带机流程运行计划进一步缩小区域。整个模型在运行过程中层层筛选，不断缩小范围，直至生成最优化的堆存结果。

临时动态快速响应。建立堆场利用规划模型时，需要输入包括堆场堆存现状、堆场设备作业状态、船舶或火车到港信息等数据，但是由于设备状态以及船舶到港时间的不确定性，堆场要具有快速响应突发事件的能力，毕竟堆场资源十分有限，要保证其周转能力达到最大化。

（3）智能船舶管理

堆场的物料经船舶运出港口时，港口要对船舶进行监管。航道上的船舶通过交通运输系统将自身信息发送给码头公司，码头公司通过航道交通监管图查看该船舶营运状态的许可情况，一旦确认，则利用智能导航系统引导船舶进入指定泊位。

（4）智能泊位调度

泊位资源对于干散货码头来说尤为重要，因此需要对泊位进行智能调度，将时间和空间二者统一起来考虑整个码头的靠泊情况。

干散货码头根据以往的历史数据以及调度人员作业经验，分析对比相关因素，建立以计划时间段内能完成最大作业量为目标的泊位调度模型，录入船舶、泊位等相关数据，经算法处理，自动生成船舶具体的靠泊时间和位置[1]。

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泊位智能调度与传统人工调度相比带来了三个方面的提升。第一，泊位利用率的提高。相同的泊位条件，智能化调度大大减少了码头岸线无船停靠的时间及长度，这样泊位利用率至少提高10%。第二，船舶周转率的提高。在充分利用泊位的同时，装船作业自动化缩短了装船作业时间，减少了船舶在港停留时间，从而船舶周转率得以提高。第三，作业效率的提高。在泊位调度过程中优先考虑吞吐量较大的船舶，同时尽可能减少移泊次数，从而减少了机械设备的等待时间，预计作业效率可以提升30%以上。

三、智能装卸

1．智能堆取料

智能堆取料机控制系统采用三维扫描装置对料堆轮廓进行扫描和建立数学模型，根据优化算法规划堆取料路径，同时利用GPS（Global Positioning System，全球定位系统）等精确定位技术指引装卸设备到达指定区域进行作业。在自动堆取料技术的基础上，还可以实现远程控制堆取料，达到完全智能化[2]。

2．智能装船

智能装船机控制系统接收船舶、泊位、落料顺序等作业数据之后采用激光雷达扫描整个船及船舱，完成对船舱尺寸、船舱位置、船倾角度、碰撞等的检测与识别，将识别后的数据输送给主控PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器），PLC根据输送回来的数据以及泊位智能调度系统发出的指令，控制大臂运动和溜筒位置，完成智能化装船作业。

3．智能卸船

智能卸船机采用激光测距技术，检测与识别船舱位置、舱口与舱底高度以及落料分布情况。控制系统根据选定的卸船方案控制大机的升降、移动，实现全自动卸船作业。而智能卸船在全自动卸船的基础上，还利用了激光扫描完成对船型的设定和物料建模，减少了卸船的准备时间，优化了抓取点。

智能化的装卸工艺与装卸设备的配合使用、协调运作，能够有效提高干散货码头设施的利用效率和码头的通过能力。另外随着人工智能和深度学习技术的发展，其对数据更精确的判断和分析，对各种突发状况更快速有效的处理可应用于装卸工艺当中，进一步提高码头的智能化装卸水平[3]。

四、智能安全管理

1．设备安全

大数据服务将日常运营设备的主要信息（设备故障发生频率、排除故障用时、设备保养时间等）收集起来，应用挖掘技术，摸索出各类时间触发规律，为码头设备监管部门提供事故预报。设备发生故障后，数据远程传递给诊断服务器生成对应诊断结果。监控中心对故障信息实时报警，相关维修人员第一时间给出应急措施。

2．区域安全

智能化码头要求作业区域实现全天无人化值守状态。通过在作业设备、堆场、驱动及机房、港区安防等全区域安装网络摄像机，做到监管无死角。应用智能视频分析技术对摄像机传递的图像数据进行算法分析，包括运动检测、模糊识别、目标跟踪等，按照一定的规则判断是否出现可疑目标，从而启动报警系统。

3．物料安全

不同种类的干散货堆存风险各有不同。煤易自燃、面粉易爆炸、粮食易变质等，智能化码头需应用各种传感设备和中控系统对物料进行实时管控，将风险降到最低。

五、绿色环保

智能化码头中所赋予的智能含义在于高效、安全、绿色。因此绿色环保成为智能化码头的重要特征。

（1）改传统的露天堆场成封闭堆场。由人工作业转变为全自动化作业，实现减员增效，一定程度上防止了环境污染问题。

（2）生态防风绿化带、流动式喷雾机。两者具有一定的防风除尘效果。

（3）使用清洁能源和再生能源。如“油改电”技术、太阳能或风能发电设备、LNG（Liquefied Natural Gas，液化天然气）能源等，可以达到节能减排的效果。

参考文献

[1] 张茂林，齐健.关于散货码头智能化建设的构想与实践[J].

港行研究，2013：31-36.

[2] 李利.ABB散货码头自动化技术简介[J].中国港口，2015：

63-64.

[3] 林星铭，孟羽，林浩等.自动化散货码头装卸作业存在的

问题与对策[J].水运工程，2018，543（6）：213-216.