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【独家】AI赋能智慧港口——我国自动化散货码头

来源: www.chinaports.com 发布时间:2020-03-30 5:03:38 PM 分享至:

全球各大港口正在积极进行自动化建设或改造,其中以自动化集装箱码头为主要方向。

与标准化的集装箱货物相比,散货货物形态不同,运送货物的船舶类型不同,就更加要求机械设备的精准操作,从而使得散货自动化码头的发展进程相对缓慢。

在全球化经济快速发展的今天,全球散货的运输量也迅速增长。

我国作为散货进口大国,虽处于国际干散货运输市场的调整阶段,但是在铁矿石等货物的进口量上依旧进一步增长。

据交通运输部2018年统计,我国规模以上港口完成货物吞吐量133.45亿吨,比上年增长2.9%。

其中,完成煤炭及制品吞吐量24.50亿吨,增长3.4%;石油、天然气及制品吞吐量10.66亿吨,增长3.8%;金属矿石吞吐量21.22亿吨,增长3.1%。

可以看出,散货码头的发展在我国交通运输行业举足轻重。

图1 2018年我国各货种吞吐量比例

数据来源:交通运输部

世界其他国家的港口对于自动化散货码头的建设属于初期阶段,仍然处于传统的散货装卸模式。

在面对港口劳动力成本提高、劳动强度大、工作环境恶劣和人力短缺等难题时,使用自动化技术降低成本、提高效率便成了全球港口共同的目标。

在国际海事信息网对自动化码头的调查中显示,有将近75%的码头运营商认为自动化对于码头发展至关重要;有将近65%的人认为港口自动化操作可以提升运营安全性能;有33%的受访者认为自动化码头可以提高50%的港口生产效率,另有20%的受访者认为自动化码头的建设可以降低50%以上的运营成本。

国际海事网的调查表明了建设自动化码头的重要性。

为了进一步保持我国港口持续健康发展,交通运输部对于港口的转型升级提出了相应的指导意见。

强调了提升港口信息化水平、提升港口装备智能化水平的重要性,鼓励港口企业开展全自动化码头的应用试点。

截至2020年初,国内一些大型散货码头(主要指煤炭码头)的自动化发展已经完成从“半自动化”到“全自动化”的过渡,例如罗泾自动化散货码头、黄烨港煤炭码头以及天津港南疆散货码头。唐山港曹妃甸煤炭码头也已经开始实施曹妃甸系列“智慧港口”项目。

下面本文将介绍我国的自动化散货码头的发展情况。

01 上海罗泾散货码头

罗泾散货码头是上海港重要的散货码头之一,港区位于上海宝山区。

罗泾煤炭码头的01—12号泊位,水深最大为11米,泊位长度212—720米;罗泾液体散货码头拥有01、02两个泊位,泊位长度740米。

罗泾码头建设一共包括三期工程,岸线长度约2800米,由ABB集团参与建设,于2007年建成投产。

其中,罗泾二期工程是上海重要工程项目,由上海国际港务集团股份有限公司投资,是上海港最大的散货码头。

图2 上海港罗泾码头位置图

资料来源:Sea-web Ports

上海罗泾二期码头是世界第一个自动化散货码头,拥有一个全自动桥式抓斗卸船机、全自动堆高机/取料机和全自动装船机,自动化机器全部通过中央控制室远程控制。

抓斗卸船机装有完善的激光扫描技术系统,以高精度的技术避免了传统散货码头由于人员因素造成的危险。

罗泾二期码头的控制系统实现了全流程的动态实时监控,通过电力线通信技术进行网络化采集,然后进行实时数据处理,及时反馈。

码头对于自动化装卸设备的监控也格外严格,港区的各种自动化装卸机器的运行状态需要实时报送控制室。

此外,码头引入的新型作业机器,通过电力驱动,不仅使港口起重机系统的作业效率提高了3-4倍,并且缓解了温室气体对港口环境的影响。

02 黄烨港煤炭码头

黄烨港位于河北省黄烨市的渤海之滨,是陕西省和内蒙古煤炭外运距离最短的出海口。

港口归属于国家能源集团黄烨港公司,主要进行煤炭的外运工作。

黄烨港主要有煤炭码头、散货码头、综合码头和河口码头。

港口现有17个煤炭泊位、2个普通杂货泊位、1个液体化学品泊位,港口的年设计煤炭吞吐能力为1.78亿吨。

2017-2019年,黄烨港货物年吞吐量分别为27000万吨、28000万吨和29000万吨,吞吐量逐年增高。

图3 黄烨港位置图

资料来源:http://www.shenhuati.com

2016年,黄烨港务公司组建港口自动化研发团队,针对煤炭码头的自动化作业进行专项研发。

2019年,黄烨港完成了自动化码头的研发工作,通过集成可视化系统、监测预警系统和应急处置系统实现了自动化煤炭码头的运行,这也使黄烨港煤炭码头成为了我国首个实现全流程远程作业的煤炭码头,为我国的散货码头的智能化建设和改造提供了重要参考。

黄烨港煤炭码头引入远程操作系统,对煤炭码头的翻车机作业、堆料机作业、取料机作业、装船作业,进行统一调度。

港口工作人员通过控制系统来完成各种机械设备的自动化作业,码头现在只需要2名工作人员便可同时控制7台机器进行作业,大幅节省了人力和时间资源,提高了煤炭码头的工作效率。

03 天津港南疆散货码头

南疆散货码头位于天津港南疆港区,是天津港煤炭装卸业务的主要码头之一。

该码头一共拥有7个煤炭泊位,其中,07-10号泊位归属中煤华能煤码头公司;13-15号泊位归属于神华码头。

目前,天津港正在逐步开展自动化绿色码头的建设工作,南疆港区的作业船舶和渤海石油平台工作船靠泊使用岸电比例达到了100%,南疆港区的码头自动化改造工作也基本完成。

图4 南疆散货码头位置图

资料来源:Sea-web Ports

南疆散货码头于2019年完成了自动化码头的改造。

码头改变了传统散货码头的“翻堆取装”的操作模式,采用新型的自动化装船系统,通过激光雷达进行船体扫描,再进行装船工作,实现了无人条件下的自动装船作业。

自动化系统可以自主对不同的危险动作进行约束和处置,保障了工作人员的安全,提高了散货码头的生产效率。

04 唐山港曹妃甸港区煤炭码头

曹妃甸港区煤炭码头位于渤海湾以西,是我国“北煤南运”的另一个重要出海口。

曹妃甸港区煤炭码头01—05号泊位,泊位水深15.5米,泊位长度约1440米,该码头是“蒙冀铁路配套”的出海港,也是我国单体能力最大的煤炭专业化码头。

目前,码头由中交水运规划院有限公司提供“全自动化散货码头”方案,已经开始自动化码头的建设工作。

图5 曹妃甸煤炭码头

资料来源:Sea-web Ports

曹妃甸港区煤炭码头的自动化码头改造采用基于3D扫描的无人化堆取料机系统、APS智能排产系统以及续建工程集控中心改造等前沿技术,由中交水运规划院有限公司进行“现场感知”、“智能化无人装备”、“优化控制到实时生产”和“智能排产与调度”等全系列自动化码头设备的自主研发。

该煤炭码头作为我国社会化煤炭专业码头,自动化水平的改造将提高码头的作业效率,在“北煤南运,西煤东运”的道路上为国家做出更大的贡献。

我国港口在经过新一轮的规模扩张后,散货码头的基础规模已经达到极限,传统的发展模式或许不再适用于码头未来的发展需求。

世界港口正在进行自动化港口码头的升级换代,通过对散货码头的自动化改造,加强散货码头的智能化应用,提升散货码头的市场竞争力,提高散货码头的自动化管理水平,已经成为散货码头公司急需解决的重要问题。

本文由中国港口网www.chinaports.com特约

上海海事大学付玉鹏、周鑫、沙梅独家提供

参考文献

[1] 中国港口,上海西井信息科技有限公司. AI赋能全局化智慧港口[R].(2020-01-15)[2019-12-15]. www.chinaports.com

[2] 上海振华重工股份有限公司,中国移动通信集团公司,沃达丰集团股份有限公司,华为技术有限公司.5G智慧港口白皮书[R].(2019-10-15)[2019-12-15]. https://www.huawei.com

[3] 文树吉,曾晓光,郎舒妍.散货码头装卸智能化发展建议[J].港口科技,2019(01):47-49.

[4] 中华人民共和国交通运输部.

[5] 国际海事信息网

[6] Sea-web Ports

[7] http://www.shenhuati.com

[8] http://www.ptacn.com

[9] http://www.jtport.com.cn/

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