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用“山港智慧”打造全球干散貨全自動化碼頭建設“中國樣本”

2022-08-10 14:57  來源:煙臺港


煙臺港西港區40萬噸級礦石碼頭正在進行“深圳礦業”輪卸船作業,這是這個全球首座專業化干散貨全自動碼頭今年接卸的第16艘40萬噸級礦石船舶。在作業現場,6臺巨型橙紅色卸船機靈巧地舞動著“機械臂”,將鐵礦源源不斷地抓取出艙,配合飛速轉動的皮帶和與之遙相呼應的堆取料機及裝車機,卸貨、裝車,整套流程精準運行,絲滑流轉,一氣呵成。

很難想象,曾經上述的種種環節,都需要人工完成。現如今,僅需幾名工作人員在遠程控制中心通過屏幕監管著遠在幾千米外的作業設備,即可完成“深圳礦業”輪從碼頭裝卸、混配、轉運全流程各環節的作業,整個工作環境科技感十足。

“曾經很向往‘集裝箱自動化’作業,如今我們率先實現了‘干散貨自動化’作業。”山東港口煙臺港礦石公司副總經理于新國。

這里首創全球領先的卸船自動化技術,綜合接卸效率提高21.9%;首創全球領先的裝船自動化技術,散貨裝船綜合效率提高22.6%;首創全球領先的裝車自動化技術,火車平均在港停時壓縮20.8%;首創全球領先的清艙智能化技術,改變了傳統人工下艙作業的工作狀況,實現了清艙作業無人化、自動化、智能化;全球領先的流程線設備故障預控系統技術,碼頭流程線設備技術狀況可實現全天候實時監控;并創新推出全球領先的料場數字化技術,動動手指便可實時掌握堆場信息。

劍指“國際領先”,立足港口主業,推進科技與產業融合,加快港口核心技術攻關,率先突破行業發展壁壘,將自動化技術與干散貨碼頭進行有機結合,率先研究推出“全系統、全流程、全自動”全球首創干散貨專業化碼頭控制技術,以“山港智慧”為世界港口干散貨碼頭自動化升級提供了全新“中國方案”,為加快海洋強省建設提供了強大創新動能。

“并非干散貨碼頭不想努力,但確實太難了。與標準化的集裝箱作業相比,干散貨形態多樣,運輸船舶類型不盡相同,作業對象和作業工藝皆有較大差異。”于新國創新團隊骨干成員盧聰。

干散貨作業具有環境惡劣、勞動強度大、勞動力成本高等特點,實現干散貨自動化碼頭升級意義非凡。可一直以來,全球范圍內的港口升級多聚焦于集裝箱碼頭的新建和自動化改造,對干散貨專業化碼頭自動化技術攻關卻望而卻步。

將高度自動化應用于作業流程復雜多變的干散貨碼頭,很多港口人都認為這只是個可探討卻不可躬行的課題。干散貨自動化曾一度成為港口領域的一塊“堅冰”。

面對這個領域的世界難題和技術空白,于新國團隊決定針對礦石碼頭特點,從提高鐵礦混配精度入手,將堆取料機的自動化升級改造,作為干散貨碼頭自動化“破冰”的首個突破口。經過150多個日夜的艱苦奮戰和反復試驗,于新國和團隊成員們成功研創了全球首個自動化高精度混配礦控制系統。通過高精度皮帶秤、多機協同控制、動態補償等多個獨創技術和設備,實現貨物配比實時監控、參數自動調整,煙臺港鐵礦混配成品鐵、硅含量標準差控制在0.2%以內,達到行業一流水準,成為全球首個且唯一能夠實現四種物料混配的碼頭,率先打開了日韓混配業務的新局面。這項技術的研發成功,也成為了煙臺港干散貨碼頭自動化升級的“破冰錘”。

突破高精度混配技術,只是干散貨碼頭自動化升級的萬里長征第一步,在打破這一關鍵點的“堅冰”后,還必須對整條作業線的技術進行自動化、智能化升級改造,實現全系統、全流程、全自動

團隊堅持實踐創新,逐項突破,攻克了道道關鍵難題:三維仿真精度均達到15厘米內;三維圖像更新時間達到10秒以內;首創智能抓取算法模型;首創高點抓取模型……同時先后研發出自動化堆取料控制系統,實現作業過程中自動垛型掃描、自動對位、自動開層、自動取料、自動回轉,兼具防碰預警、塌垛應急處理等功能;研發出抓斗智能防搖系統,將抓斗在行進過程中擺動幅度控制在5厘米范圍內,解決了抓斗精準控制的難題;研發出自動化裝船控制系統,用激光掃描技術自動獲取和識別船艙邊緣數據,利用GPS定位技術提升定位精度,并根據配載圖建立裝船換倉模型,有效預防船舶偏載;研發出自動化裝車機控制系統,建立換車廂裝車模型。

終于,山東港口在煙臺港向全球發布了“全系統、全流程、全自動”全球首創干散貨專業化碼頭控制技術,為全球傳統干散貨碼頭自動化升級提供了示范樣本。

北京理工大學毛二可院士團隊成員、動力控制教授張鵬奇說:“山東港口煙臺港實現碼頭卸船、水平運輸、堆取料、裝車、混配、裝船等全過程的作業自動化和集中管控,為全球首個實現全系統、全流程、全自動干散貨專業化控制技術的作業碼頭。研究成果為國內外散貨碼頭的自動化建設提供了示范應用場景,意義重大。”北京理工大學機械與車輛學院教授齊志權表示,山東港口煙臺港散貨碼頭的自動化、智能化建設,為實現散貨碼頭安全高效、綠色智能的可持續發展目標提供了堅實的基礎。

“全系統、全流程、全自動”的全球首創干散貨專業化碼頭控制技術,在大幅提高綜合作業效率的同時,有效助推港口節能減排和節支降耗,較傳統碼頭能耗降低10%,年成本可壓減4300余萬元。

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