港口散货码头智能化控制和管理研究

孙博文

（江苏省交通运输厅港航事业发展中心，江苏南京 210004）

0 引言

当前，世界经济处于深度调整期，国内经济发展进入新常态，港口运输需求增速放缓，我国港口企业正处于新的发展阶段，面临新的发展形势。面对经济增长放缓的新常态以及社会对环保、安全等方面的新要求，诸多港口开始借助新技术实现转型，形成新的利益增长点和新的竞争优势。码头货物装卸一直是我国货物运输的重要组成部分，目前货物运输的特点是散货运输量越来越大，运输类型越来越多。我国港口的智能化发展主要集中在集装箱码头，而散货码头的智能化发展起步较晚，相关设备设施以及装卸储运水平还比较落后，相较国际先进水平存在效率低、能耗高、环保性差等缺点，因此，有必要加强散货码头的自动化和智能化的研究和建设，采用更高效、更智能的装卸方法，提高整体运行效率。

1 港口散货码头智能化控制和管理的必要性

1.1 提高运营效率

我国许多散货码头具有投资大、单位产量小的特点，原因是散货的装卸和运输涉及许多复杂的环节，还必须有大量的人力资源支持。然而，目前国内的竞争越来越激烈，如果散货码头不能采取有效的措施提高工作效率、加强装卸能力，就会影响相应的业务量，收入也得不到保障。在信息化智能化快速发展的时代背景下，相关企业应开拓一条智能化发展的新路，利用智能化装卸的方式，最大限度地提高散货码头的装卸、储运能力，并致力于使其发挥更好的效果。智能化散货码头采用先进的技术，应用科学的管理，拥有更高的运营效率，是国内散货码头未来的发展趋势。

1.2 提高环保节能价值

环境保护技术的应用可以促进港口行业的可持续发展。散货码头涉及各种货物，其中汽油、柴油、液化石油气等能源物资也在运输范围内。这些都影响了码头环境，如果处理不当，很容易影响海洋生态环境。为了使散装终端工作更加节能环保，需要对其进行技术研发和改进。从实际情况出发，优化智能装卸工艺的应用；从智能批量终端技术优化的角度，使散装终端更加节能环保，保证无污染、无泄漏，减少资源浪费。货运码头应协调不同系统的应用和开发，做好资源配置的控制工作，最大程度地提升散货码头的资源利用率。

2 智能化技术在港口散货码头的应用

2.1 实现港口智能化装卸

激光测距技术的应用可以提高散货码头的工作效率。工作人员要能够合理使用激光测距技术识别每一艘货船的规格、散货分布情况等一系列信息，然后结合可编程逻辑控制器技术得出相关的扫描数据，并进行虚拟仿真，将获得的数据进行科学分析，制定对应的装卸方案，设置机械运作的各项参数，实现移动、升降、抓放操作智能化、自动化，有效提升散货装卸的工作效率。

利用配有多轴伺服运动控制的激光雷达进行船体检测，得到需要的数据，系统结合数据制定科学合理的物料装运轨迹、设计物料分布情况，进而做好调整控制，提高工作速率。同时，也可以通过系统的科学分析来提高装船的空间利用率，使装运的效率和质量得以大幅提升。智能化装卸的难点在于如何合理规划路径，目前散货码头在路径规划上的智能化程度还有待提高。

通过激光雷达扫描对斗轮堆取料机进行实时监控，得到相应的数据，智能系统根据数据制定料堆的选取路径、速率、数量以及规模等参数。该技术涉及的难点在于如何做好精度控制、如何结合微曲路径来优化模型构造以及如何提高控制精度等。我国散货码头智能化装卸工艺涉及的内容很多，相关工作人员需要加大研发力度，有效提高工作效率，同时最大限度地降低人工成本，提高散货码头的经济效益。

2.2 实现港口的智能化管理

港口智能化管理最关键的一点是实现综合信息实时监控。综合信息实时监控是指对堆场物料的存储状态、物料转移和设备运行的实时监控，通过三维动画生动地展示整个码头堆场的运行过程。采用三维激光扫描技术对材料在堆场中的位置和属性进行管理，使终端管理人员和托运人能够准确地定位和识别材料的特性。不仅如此，发货人还可以通过港口的官网随时对货物信息进行查询。随着移动终端的不断普及，港口企业可以开发相应的APP 或建立微信公众号，实时上传货物的信息，使客户能够随时随地查询货物信息。

2.3 实现泊位的智能调度

散货码头的泊位是重要的生产资源，应该加强对泊位的智能调度，并从时间和空间的角度考虑整个码头的泊位情况，提升泊位的利用效率。根据以往的历史数据和调度员的运行经验，比较分析影响散货码头的相关因素，建立泊位调度模型，在计划时间内实现最大的工作量。与传统的人工调度相比，智能泊位调度具有如下优势：一是提高了泊位利用率。在相同的泊位条件下，智能调度大大减少了船舶在港口的停靠时间。二是提高了船舶的周转率。缩短装卸作业时间，减少了船舶等待时间。三是提高了作业效率。在泊位调度过程中，智能调度优先考虑吞吐量大的船舶，尽量减少泊位转移次数，以缩短机械设备的等待时间。

3 港口智能化存在的问题

3.1 港口智能化建设缺乏统一规划

港口智能化系统的建设工作涉及的相关部门以及相关业务比较多、范围比较广，而且相关部门之间联系不大，信息资源无法共享，在一定程度上很难实现统一化管理。所以只有设立相关的专门性的政府管理机构，将各相关部门之间的信息业务资源进行归纳整合，实现港口智能化系统建设和管理的统一，促进港口智能化技术快速提高。

3.2 港口物流设施及装备水平与智能化港口的要求相距甚远

目前，在我国的一些新港口码头建设当中，港口码头的现代化技术程度比较高，而部分港口的装备水平却相对落后，与智能化港口的要求相距甚远，其中港口的货物装卸最能体现这一问题。由于货物在前方的装卸与后方的储存之间存在着运输衔接度较差的问题，导致无法保证货物储运平衡；部分后方储存仓库的性能不够健全，导致货物无法顺利地入库存放；物流信息不能保证实时跟踪和记录，导致物流在运输的过程中出现丢失损毁等现象；相关物流管理标准不够严格，导致港口的工作效率低下。

4 促进港口散货码头智能化发展的建议

4.1 优化运行及监控管理系统

设备运行部分以及监控管理部分是整个智能装卸系统的核心。其中，设备运行部分包括了设备堆场设备、卸船设备以及装船设备等。而监控管理系统，则主要是主控系统、自动化控制系统、生产信息化系统以及生产管理系统等。由于码头生产管理包含方方面面的事务，所以在管理上应形成一个更加全面的系统，通过一体化的控制实现更加周密的调控。相关企业可以通过计算机网络以及通信网络进行数据整合，使生产业务管理、资产设备管理都可以更好地联系起来，让管理更具有宏观性和整体性。

4.2 研发大型智能散货装卸设备

相关企业应加强大型智能散货装卸设备的研发工作，以提升智能码头的应用效果。目前很多航运公司都在发展远洋运输船，其中不乏40 万吨级超大型运输船，相对应的散货装卸设备就要有足够的装卸能力，才能真正意义上与市场发展相匹配。相关企业应加强设备研发工作，并提升装卸设备的智能化水平。抓斗卸船机是目前应用最广泛的一种设备，但是其作业效率低、安全性不足，工作人员需要加强智能化技术的研究，更好地提升卸船作业效率。此外，港口行业实现绿色装卸符合环保发展趋势，相关工作人员要从实际情况出发做好设备的研发工作，增强装卸设备的环保性，降低装卸过程中可能产生的粉尘污染，提升散货码头的环保价值。

4.3 提高安全性管理

散货码头一定要重视安全作业。有40%的港口事故都是因为设备安全性不足造成的，所以散货码头必须重视设备的运转状况，尤其是装卸设备的运转机制比较复杂，并且需要和舱内货物接触，一旦出现碰撞，就会很大程度地影响设备正常运转，甚至威胁设备以及船舶的安全。工作人员要结合先进工艺合理优化设备，通过更加多元化、动态化、智能化的控制，提升装卸作业的安全性。

4.4 智能码头展望

智能码头可以根据不同的作业类型做好对应的装卸工作，结合实际需求来做好堆场作业以及码头作业，并且在整个装卸过程中实现自动化。系统可以根据微波雷达设备获取的数据进行自动调节，使给料频率能够与装卸频率相匹配。堆场作业时，可以使用成像扫描设备进行数据分析，设置物料运输的速度、路径等一系列的参数，并进行相应的调整。在装船作业时，相关工作人员可以通过成像扫描技术分析相应的技术参数，结合激光雷达扫描，根据码头的实际情况制定合理的装运轨迹，然后通过自动化控制系统进行机械装船工作。在卸船作业时，可以使用扫描测距技术进行识别控制，根据场内物料分布情况，结合实际工作内容制定科学合理的方案，通过自动控制系统进行物料抓取作业，使现场工作更加便捷、更加智能化。

5 结语

综上所述，散货码头涉及的事务比较繁杂，相关企业应明确智能化技术的重要性，并且在实际应用中不断优化关键技术，实现装卸工作的智能控制，使装卸工作更加科学合理，进而提升港口的运营效率和生产效益。