液态金属钠罐式集装箱智能化管理技术探析

翟光杰

(中盐内蒙古化工股份有限公司，内蒙古 阿拉善 750336)

1 前言

中盐内蒙古化工股份有限公司(以下简称“公司”)采用美国杜邦公司氯化钠熔盐电解制钠生产工艺技术生产金属钠和氯(液氯、氯气)。

液态金属钠罐式集装箱(以下简称“罐箱”)主要用于金属钠的运输，通过汽车或海路运输至终端客户；经长期使用中发现罐箱存在如下一些问题：

(1)国内外客户运程不同，因此罐箱周转期不能准确统计，无法主动对运行轨迹和运输状态监控；(2)无法主动跟踪目的港客户的用罐动态及返程安排；(3)无法主动汇总动态库存，方便业务新订单的装货计划；(4)无法主动有效追踪客户用罐周期，核实自身用罐成本及客户承担成本；(5)金属钠用户卸货操作时会发生超温操作，影响阀门使用寿命，还会导致罐式集装箱和附件的生命周期缩短，甚至会发生不可测的不安全因素。

通过在罐箱上安装位置监控和温度监控等现代物联网设备，并通过罐箱智能化系统的调研，探索智能化技术的思路，以期实现罐箱设备、运营项目管理的便利化、协同化、移动化和数据管理的云端化，提高液钠罐周转率，降低维修费用，提升公司经济效益。

2 罐式集装箱

罐式集装箱ISOTANK(tank container)国际标准罐是一种安装于紧固外部框架内的不锈钢压力容器。属于移动式的容器，罐体内胆大多采用316不锈钢制造。多数罐箱有蒸汽或电等加热装置、惰性气体保护装置、减压装置及其它流体运输及装卸所需的可选设备。罐体四周有起保护和吊装作用的角部承力框架。可用于公路、铁路及水上运输。

IS0液态金属钠罐式集装箱，由导热油烘罐、抽真空(-0.04 MPa～-0.06 MPa)、装料、导热油冷却凝固，充氮保护；罐箱主要用于金属钠的运输，运输条件为汽车运输、海路运输；导热油加热卸料。工作方式是金属钠在融化状态下以液态形式进行灌装、抽取的操作，其有别于其他输送液体的储罐，介质在灌注、运输和抽取的操作中始终保持液态形式，而液态金属钠在灌注和抽取的过程中是通过高温导热油加热保持液态，而运输过程中则经冷却后金属钠始终保持固态。

3 公司罐式集装箱使用状况

(1)现有液态金属钠罐式集装箱(见表1)。

表1 现有液态金属钠罐式集装箱

公司现有21 m3和33 m3两种规格的罐箱。21 m3罐箱外形尺寸6 058 mm×2 438 mm×2 591 mm(长×宽×高)，最大装载质量21 600 kg,罐箱最大总质量为30 650 kg。33 m3罐箱外形尺寸7 900 mm×2 550 mm×2 670 mm(长×宽×高)，最大装载质量28 800 kg,罐箱最大总质量为36 000 kg。

由于海运船舶舱位的特殊性，国际通用用于海上运输的是20尺(通常说的21 m3)或40尺标准罐式集装箱，公司现有的33 m3罐箱由于尺寸特殊，不是国际通用的罐式集装箱，无法用于海上运输，因此只能用于国内使用。

(2)罐箱使用情况。

①国外用罐情况。公司用于出口的20尺罐箱大多用于国外客户使用，经统计美国平均周转率2.8次/年·台；日本市场平均周转率5.5次/年·台；欧洲市场平均周转率3.8次/年·台；印度等其他市场平均周转率5次/年·台。国外用户由于周转时间较长，受商检、港口转运、运输等原因的影响，部分罐箱周转一趟约为6个月左右，在此期间运行轨迹和罐箱状态及用户操作的状态根本无法了解。

②国内用罐情况。按国内液钠需求量，用户主要为山东和宁夏客户，目前尚有部分客户也在协商使用罐箱。

由于受限国内道路运输超载限制，33 m3液钠罐专门为国内金属钠用户量身定做。每台罐箱配有4个阀门进钠阀、卸钠阀，用于液钠充装、卸钠管路上控制切断用，33 m3罐箱使用的苏州维萨液钠专用阀门，经统计自2020-07～2021-03间在用户处共维修过5次，经分析原因主要为用户对罐箱超温加热(罐箱和阀门设计温度为180 ℃)，用户方无监测的数据，出现罐箱设备损坏无法确定用户责任。

4 罐箱智能化管理技术

针对公司罐箱高温运输，因用户加热温度不可控、导致罐箱相关器件老化，全球运行，过程监控，智能化服务等特点，需考虑：

硬件产品的安全性及性能；因涉及外贸交易，需全球运行监控；高温加热过程监控及告警控制；运输中途高温的采集和监测；新旧罐安装适用性考虑；后台系统配置的应用；智能化系统扩展应用，例如库存与订单管理、客户加热过程控制等。

基于上述特点，针对国内运行的罐箱和全球运行罐箱分析，国内加热过程进行过程的监控，在后台要配合智能化系统进行管理，包括罐箱的位置，状态，轨迹，运行效率和零部件使用参数甚至清洗维修等过程管理；对出口外贸罐箱的要加强科学管理，同步移动监控、数据记录，达到准确掌握罐箱动态监测，提高周转和利用率的目的。

5 目前国内外罐箱智能管理技术状况

罐箱GPS智能化管理设备供应商目前全球共有5家，其中：欧洲3家(IMT，SAVVY，XiXXIOT)；中国两家，佳里(天津)电子科技有限公司和宁波罐智科技有限公司。

目前这几家公司在智能罐式集装箱位置示踪及温度监控等功能方面突出。但国内与国外智能设备供应商提供的产品性能有差异。国内设备锂电性能好一些，续航时间较强，但由于大都选择阿里云或腾讯云作为信息交换平台，产品在国外信息追踪效果据反映有时在一些地区较差。国外产品信息回馈效果相对好一些，但续航时间较短，费用相对高一些。由于传感器选型和罐箱结构原因，目前罐箱智能化管理技术对一些特殊要求的参数如：液位、超低温等信息的监控目前还无法真正实现。

6 罐箱智能化技术

(1)罐箱智能管理硬件设备。

①国内运行监控可以有某厂生产的2个产品使用。一个为采用GPRS产品小电池，低成本设备；也可采用GPRS通信及大电池，电池寿命长、减少更换电池的费用。前者电池容量为16AH，通信次数约8 000条；后者为108AH， 通信次数为30 000条；配置对应的温度传感器，实现位置、轨迹、温度、状态(空重罐)等智慧物联数据传输和存储。

②国外运行的罐箱使用基于4G-LTE监控的产品。 LTE产品通信覆盖更广、速度快，但功耗大；需配置电池容量是108AH或者180AH更大容量的监控。配置温度探头实现基于位置和温度的数据传输与存储分析等智能化系统应用。

(2)罐智平台软件端。

根据罐箱管理的基本设计，配套开发相应的智能化管理软件，按工厂和运营管理的需求通过模块化的管理，实现罐箱台账资产管理、配件信息、业务流程管理、承运商管理、地图定位、作业指令、反馈和作业动态管理、实时温度监控与告警、历史温度曲线、未来新罐可以配置压力监控及数据统计分析、罐箱清洗维护管理、检修管理、罐箱检验管理、到期提醒、库存与动态数据分析等管理模块。

(3)罐箱智能化管理功能。

智能硬件的引入会更进一步增强罐箱数据的准确性，即时性和自动化，如箱子上配备了地图定位，可以随时跟踪箱子和货物动态；配备了温度传感器，可以随时探测罐内货物温度及超标统计和告警，通过装卸软件控制流程，可以进一步获得自身罐箱设备全球分布和空重箱状态，有利于销售和箱管人员制定新(可用罐)的用罐计划。

①设备管理。开发罐箱设备管理模块。录入罐箱设备数据，包括罐箱台账、档案和附件信息，可随时调取罐箱设备参数信息，配件(各阀门、安全阀、防爆片)等信息，年检时间，到期提醒报警，罐箱清洗、维修维护等功能，设备管理模块将搭建罐箱信息化管理数据平台的基本架构，符合设备精益化管理目的，实现罐箱从购入到报废的全生命周期管理。

②内部流程管理。管理系统通过角色、权限给不同操作者分配不同职能。

③与外部供应商协作管理。引入供应商管理模块，将业务流中与供应商有关的数据对供应商共享。通过线上协同办公，让供应商参与到灌装产品的订单管理流程中来，降低沟通成本，提升工作效率。

④丰富报表设计管理。

⑤罐箱位置与追踪管理。通过定位跟踪、电子围栏等模块可在地图实时显示当前所有罐子的位置及分布。利用硬件配合主动跟踪罐箱全球的位置报告，实现定位罐箱实时位置；查看罐箱移动轨迹，支持地图上展示中转和存放场站，查看场站内罐箱情况；了解订单动态，回程计划等；电子围栏，进出指定监管区域可以红平台通知；基于位置监控，实现主动监控客户用罐周期，分析罐箱周转率和使用成本。

⑥罐箱和金属钠产品的温度数据管理。设置温度远程传感检测与数据传输模块，配合罐箱上增加的温度传感器及硬件，可主动远程监测产品销售状态的当前温度与历史温度，支持对超过预警值数据报警，如果超过设定预警值，系统将自动报警。

⑦手机客户端管理。在手机上安装相应的程序或经微信小程序，通过统一使用与管理系统相同的账号登录手机版，可搜索到并查看需要的罐箱，对温度、位置、电量有异常的罐箱，给出状态提示，可随时了解罐箱所在位置地图，并将位置显示于地图上，也支持在手机上查看罐箱线路和轨迹；另外还可以结合实际业务，在手机上快捷处理相关操作记录(如维修、保养等)，操作人员根据权限能使用手机直接上传维修相关图片，管理后台支持直接查看。

7 罐箱智能化管理技术方案实施

第一步，罐箱配置GPS/北斗及温度检测硬件设备，利用已有的系统平台实现位置，轨迹，温度数据等监控。该项投资包括硬件费用，安装费用和设备通信费用。

第二步，基于公司的应用，开发公司自己的集装箱智能管理系统，包括资产管理、零部件、运输作业管理、库存管理，配套对应的手机APP，实现作业数据化。该项为系统开发费用，以及后期的运维费用。

第三步，基于该系统，未来可以为公司的客户提供客户一方的加热自动控制系统，即加热到可以卸货达标时，自动切断加热系统，以节省能源和公司的罐箱保护设备。

8 结束语

物联网作为工厂智能化管理的基石，将不同地域、行业和终端的智能管理互联组成智能管理、制造系统，罐箱智能化管理技术的实现，促使公司将以精细管理、精益生产为追求的目标，为企业科学管理提供真实、可靠的数据支撑。随着5G时代的来临，让罐箱的运营成为数据化运营会越来越容易实现，也让数据智能化管理更好地驱动企业的生产运营工作。