全自動(dòng)化集裝箱碼頭關(guān)鍵裝備技術(shù)與發(fā)展

上海國際港務(wù)(集團(tuán))股份有限公司

1 引言

自1993年世界首座自動(dòng)化集裝箱碼頭(荷蘭鹿特丹ECT Delta)誕生以來，歷經(jīng)20余年的發(fā)展，全球已投產(chǎn)自動(dòng)化集裝箱碼頭已近50座，還有將近60座正在建設(shè)或規(guī)劃之中[1]。中國自動(dòng)化碼頭發(fā)展起步較晚，但成效顯著。自廈門港遠(yuǎn)海碼頭由一個(gè)泊位的傳統(tǒng)RTG改造而成為半自動(dòng)化集裝箱碼頭，并于2014年投產(chǎn)以來，青島港前灣港四期和上海洋山深水港四期2個(gè)全自動(dòng)化碼頭成功運(yùn)營，標(biāo)志著我國在全自動(dòng)化碼頭發(fā)展上，實(shí)現(xiàn)了“從觀望，到試驗(yàn)，到參與，再到引領(lǐng)”的跳躍式發(fā)展[2]。唐山港、日照港、廣州港、重慶港、大連港、天津港、南京港、武漢港、寧波港、廈門港、珠海港也致力于自動(dòng)化集裝箱碼頭建設(shè)。但目前針對全自動(dòng)化集裝箱碼頭裝備方面的成套關(guān)鍵技術(shù)的總結(jié)和提煉，還在不斷深化之中。本文在總結(jié)全球自動(dòng)化碼頭技術(shù)發(fā)展基礎(chǔ)上，以上海洋山深水港四期和青島前灣四期全自動(dòng)化集裝箱碼頭項(xiàng)目為樣本，對其裝備成套關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行初步梳理和歸納。

2 國內(nèi)外典型自動(dòng)化集裝箱碼頭概況

2.1 自動(dòng)化集裝箱碼頭總平面布局模式

自動(dòng)化集裝箱碼頭的總體布局主要由所采用的自動(dòng)化裝卸工藝系統(tǒng)所決定，陸域條件、交通條件、投資控制、作業(yè)成本等也是重要的影響因素。通過對世界現(xiàn)有自動(dòng)化集裝箱碼頭進(jìn)行梳理，可總結(jié)出大致10種典型的總體布局模式[3](見表1)。

以上10種典型的自動(dòng)化集裝箱碼頭布局模式，基本包含了世界已建或在建自動(dòng)化集裝箱碼頭的所有類型，其中又以模式三、模式八、模式九最為普遍。

2.2 國外典型全自動(dòng)化集裝箱碼頭概況

按自動(dòng)化程度劃分，自動(dòng)化集裝箱碼頭主要分為半自動(dòng)化和全自動(dòng)化。就全自動(dòng)化集裝箱碼頭而言也有2種類型，主要差異在水平運(yùn)輸自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)備選型上，即AGV(Automatic Guided Vehicle, 自動(dòng)導(dǎo)引運(yùn)輸車)和A-SHC(Automatic Shuttle Carrier, 自動(dòng)跨運(yùn)車)。

表1 自動(dòng)化集裝箱碼頭布局模式匯總分析表

2.2.1 荷蘭鹿特丹港馬士基APMT MV2

荷蘭鹿特丹港馬士基APMT MV2一期集裝箱碼頭岸線總長1 500 m，3個(gè)泊位(500 m支線和1 000 m干線)。堆場共布置28個(gè)箱區(qū)，分成3個(gè)功能區(qū)：支線泊位對應(yīng)的自動(dòng)化箱區(qū)3個(gè)，海側(cè)與陸側(cè)均采用AGV；干線泊位對應(yīng)自動(dòng)化箱區(qū)18個(gè)，海側(cè)采用AGV作業(yè)，陸側(cè)為集卡作業(yè)；陸側(cè)鐵路中轉(zhuǎn)作業(yè)對接的自動(dòng)化箱區(qū)7個(gè)，海側(cè)與陸側(cè)均采用AGV作業(yè)。該項(xiàng)目設(shè)計(jì)能力270萬TEU，2011年動(dòng)工建設(shè)，2015年4月投產(chǎn)。

該碼頭是一座典型的“QC + AGV+ ARMG”工藝系統(tǒng)的全自動(dòng)化碼頭。在設(shè)備配置上，支線泊位布置2臺(tái)QC(Quay Crane, 支線橋吊),干線泊位布置8臺(tái)大型雙小車自動(dòng)化遠(yuǎn)程超控QC；28個(gè)箱區(qū)布置56臺(tái)ARMG(Automatic Rail-Mounted Gantry Crane, 自動(dòng)軌道吊)，起重能力40 t，跨距內(nèi)可堆放10排箱，“堆五過六”。水平運(yùn)輸采用帶起升功能自動(dòng)換電池的BL-AGV，共62臺(tái)。

類似碼頭還有鹿特丹RWG碼頭、美國長灘LBCT碼頭、德國漢堡港HHLA CTA碼頭、廈門遠(yuǎn)海、青島前灣港四期和上海洋山深水港四期等。

2.2.2 澳大利亞布里斯班港Patrick

該碼頭岸線長930 m，水深14.0 m，占地面積39.27萬m2，設(shè)計(jì)年通過能力120萬TEU，是一座采用“單小車岸橋+自動(dòng)化跨運(yùn)車”工藝系統(tǒng)的全自動(dòng)化集裝箱碼頭。

該碼頭布置采用滿堂式，堆場垂直于岸線布置?？铡⒅叵浜屠洳叵渚M(jìn)自動(dòng)化堆場，碼頭前沿配置單小車岸橋4臺(tái)，堆場和堆場海側(cè)水平運(yùn)輸采用自動(dòng)化跨運(yùn)車進(jìn)行作業(yè)，跨運(yùn)車采用“堆二過三”，共配置27臺(tái)?？邕\(yùn)車在岸橋的后伸臂范圍內(nèi)作業(yè)，自動(dòng)化軌道吊在封閉區(qū)域內(nèi)進(jìn)行裝卸作業(yè)。

類似碼頭還有美國洛杉磯Trapac 碼頭和澳大利亞VICT碼頭等。

2.3 中國典型自動(dòng)化集裝箱碼頭概況

2.3.1 青島前灣四期全自動(dòng)化集裝箱碼頭

青島前灣四期自動(dòng)化碼頭規(guī)劃6個(gè)泊位，岸線總長2 088 m，縱深784 m，碼頭前沿水深-20 m，年通過能力520萬TEU。碼頭一期660 m的2個(gè)泊位，設(shè)計(jì)吞吐能力150萬TEU，配備7臺(tái)單起升雙小車橋吊、38臺(tái)純電動(dòng)帶舉升自動(dòng)導(dǎo)引車(BL-AGV)、38臺(tái)全自動(dòng)高速軌道吊(ARMG)，2015年1月開工建設(shè)，2017年5月投產(chǎn)。

該項(xiàng)目建設(shè)具有低成本、短周期、高起點(diǎn)的特點(diǎn)，在技術(shù)方案方面具有全智能、高效率和零排放的特點(diǎn)，在規(guī)劃設(shè)計(jì)方面具有自主設(shè)計(jì)、自主研發(fā)、自主集成的特點(diǎn)。

該項(xiàng)目關(guān)鍵技術(shù)主要有：①自主構(gòu)建自動(dòng)化碼頭生產(chǎn)管理與控制的智能化系統(tǒng)整體方案和新一代全自動(dòng)化碼頭設(shè)備控制系統(tǒng)；②首創(chuàng)新型L-AGV自動(dòng)循環(huán)充電技術(shù)，重量最輕、續(xù)航時(shí)間無限制；③首次創(chuàng)新應(yīng)用了基于精準(zhǔn)定位技術(shù)的軌道吊“一鍵錨定”系統(tǒng)；④優(yōu)化橋吊主梁后伸距設(shè)計(jì)，首創(chuàng)非等長后伸距雙小車岸橋，有效降低碼頭建設(shè)成本及設(shè)備制造成本；⑤首次研制成功了機(jī)器人自動(dòng)拆裝集裝箱扭鎖；⑥應(yīng)用了基于自動(dòng)化碼頭工藝流程的智能監(jiān)管新模式。

2.3.2 上海洋山四期全自動(dòng)化集裝箱碼頭

上海洋山深水港四期自動(dòng)化碼頭位于小洋山島最西側(cè)，東海大橋以南，共建設(shè)7個(gè)泊位，岸線總長2 350m，縱深平均460 m，碼頭前沿水深-17.1 m，年通過能力630萬TEU。碼頭一期設(shè)計(jì)能力400萬TEU， 配備16臺(tái)單起升雙小車橋吊、88臺(tái)純電動(dòng)自動(dòng)換電帶舉升AGV、88臺(tái)ARMG，2014年12月開工建設(shè)，2017年12月投產(chǎn)。遠(yuǎn)期將配置橋吊26臺(tái)，自動(dòng)軌道吊120臺(tái)，AGV130臺(tái)。

該項(xiàng)目建設(shè)目標(biāo)為“高可靠，高效率，綠色環(huán)保，世界最先進(jìn)、世界最大規(guī)?！钡娜詣?dòng)化集裝箱碼頭，致力于成為全球港口行業(yè)科技進(jìn)步引領(lǐng)者；在技術(shù)方案方面具有智慧港口、綠色港口、科技港口、效率港口的特點(diǎn)；在規(guī)劃設(shè)計(jì)方面具有世界規(guī)模最大，一次全自主規(guī)劃，一次全自主設(shè)計(jì)，一次完成土建施工，完全軟硬件自主研發(fā)，完全軟硬件自主集成調(diào)試，一次規(guī)?；懂a(chǎn)成功的特點(diǎn)。

該項(xiàng)目關(guān)鍵技術(shù)主要有[4]：①自主研發(fā)的智能化碼頭操作系統(tǒng)和設(shè)備管控系統(tǒng)技術(shù)；②大規(guī)模成套自動(dòng)化設(shè)備資源管控、任務(wù)分配、路徑優(yōu)化等智能決策模型和仿真測試調(diào)試平臺(tái)技術(shù)；③全電驅(qū)動(dòng)的設(shè)備及基于仿真平臺(tái)個(gè)性化設(shè)計(jì)的設(shè)備參數(shù)與結(jié)構(gòu)；④世界首創(chuàng)的61 t雙20 ft箱自動(dòng)化軌道吊及陸側(cè)外集卡全自動(dòng)化作業(yè)系統(tǒng)；⑤超大規(guī)模全自動(dòng)化AGV換電機(jī)器人系統(tǒng)及集成化BMS管控技術(shù)；⑥自動(dòng)化堆場多種形式軌道吊混合使用及調(diào)試集成技術(shù)；⑦基于機(jī)器人技術(shù)的橋吊中轉(zhuǎn)平臺(tái)自動(dòng)裝拆鎖鈕技術(shù)；⑧超大規(guī)模多機(jī)種集成化設(shè)備維保車間布局模式；⑨基于大數(shù)據(jù)、云平臺(tái)、5G通訊技術(shù)的智能口岸監(jiān)管系統(tǒng)。

3 全自動(dòng)化集裝箱碼頭關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展

3.1 裝卸作業(yè)系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展特征

3.1.1 堆場作業(yè)系統(tǒng)自動(dòng)化

自動(dòng)化碼頭發(fā)展初期，基本上是通過堆場作業(yè)ASC(Automatic Stock Crane, 自動(dòng)化堆場吊)來實(shí)現(xiàn)碼頭的半自動(dòng)化作業(yè)，即堆場箱區(qū)內(nèi)部的取箱、翻倒、放箱及箱區(qū)內(nèi)大小車行走，由設(shè)備自動(dòng)完成，但水平運(yùn)輸設(shè)備的集裝箱交接作業(yè)，還需通過人工進(jìn)行遠(yuǎn)程操作。

目前，自動(dòng)化集裝箱碼頭的ASC主要有2種類型：ARMG和A-RTG(Automatic Rubber-Tyred Gantry Crane, 自動(dòng)輪胎吊)。自動(dòng)化跨運(yùn)車和自動(dòng)化堆場倉庫系統(tǒng)目前還在實(shí)驗(yàn)或試用之中。堆場的ASC技術(shù)、設(shè)備、工藝及其控制系統(tǒng)已經(jīng)成熟，對水平運(yùn)輸設(shè)備直接自動(dòng)化作業(yè)的全自動(dòng)化ASC也開始出現(xiàn)并得到實(shí)際應(yīng)用。

3.1.2 船舶作業(yè)系統(tǒng)自動(dòng)化

RC-QC(Remote Control Quay Crane，遠(yuǎn)程操控自動(dòng)化橋吊)主要有遠(yuǎn)程控制單小車自動(dòng)橋吊和遠(yuǎn)程控制雙小車自動(dòng)橋吊2種類型[5]。

目前，除吊具吊箱進(jìn)出艙口、大車行走及特種箱作業(yè)需人工遠(yuǎn)程操作外，自動(dòng)化橋吊其他運(yùn)行動(dòng)作與過程都全部實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，其中的關(guān)鍵技術(shù)包括：自動(dòng)箱號(hào)識(shí)別、自動(dòng)艙口及車道定位、門架和主小車自動(dòng)定位、自動(dòng)吊具防搖和糾偏、集裝箱裝卸AGV自動(dòng)對位、小車自動(dòng)經(jīng)濟(jì)軌跡運(yùn)行、吊具自動(dòng)安全運(yùn)行高度判定及設(shè)置、船型掃描技術(shù)，電控技術(shù)及QC-MS系統(tǒng)技術(shù)等。雙小車帶有轉(zhuǎn)運(yùn)平臺(tái)的自動(dòng)化橋吊、副小車(門架小車)可以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化操作，包括在平臺(tái)上取放箱作業(yè)和對AGV取放箱作業(yè)。中轉(zhuǎn)平臺(tái)自動(dòng)摘取和安裝鎖鈕技術(shù)，目前也取得階段性進(jìn)展。

3.1.3 水平運(yùn)輸系統(tǒng)自動(dòng)化

由于涉及隨機(jī)的路由決策和交通規(guī)劃等智能化問題，水平運(yùn)輸系統(tǒng)自動(dòng)化需要高度可靠的自動(dòng)定位、大容量信息處理和無線通信技術(shù)支撐，與堆場自動(dòng)化相比技術(shù)難度較大，是自動(dòng)化碼頭作業(yè)效率、總投資、營運(yùn)成本、環(huán)境安全及吞吐能力的關(guān)鍵影響因素之一，也是全自動(dòng)化集裝箱碼頭工藝系統(tǒng)比選的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

全自動(dòng)化集裝箱碼頭水平運(yùn)輸自動(dòng)化系統(tǒng)主要有2種方式[6]：AGV和A-SHC。自動(dòng)駕駛集卡仍在研發(fā)之中，成熟應(yīng)用案例不多。

水平運(yùn)輸系統(tǒng)自動(dòng)化關(guān)鍵技術(shù)主要體現(xiàn)在動(dòng)力能源技術(shù)、電池電芯技術(shù)、電池管理系統(tǒng)(BMS)、導(dǎo)航技術(shù)、定位技術(shù)、路徑算法技術(shù)、資源調(diào)度算法技術(shù)、集成調(diào)試技術(shù)、安全控制技術(shù)、識(shí)別技術(shù)等方面。

3.1.4 裝卸工藝系統(tǒng)集成化

從目前已投產(chǎn)或在建全自動(dòng)化集裝箱碼頭的裝卸工藝系統(tǒng)來看，主要有3種集成方案：

(1) QC + AGV + ARMG。

(2) QC + L-AGV (帶舉升的AGV)+ ARMG。

(3) QC + A-SHC + ARMG。

總體而言，堆場自動(dòng)化設(shè)備較多采用ARMG方案，該方案技術(shù)成熟、安全可靠、環(huán)保低碳、效率較高。岸橋有單小車和雙小車之分，目前水平運(yùn)輸采用AGV的碼頭大多采用雙小車岸橋，而跨運(yùn)車碼頭采用單小車岸橋較多，并且岸橋的操作模式也決定了雙小車的合理性和適用性，其最大的不同仍然在于水平運(yùn)輸方式的選擇。

3.2 中國自動(dòng)化集裝箱碼頭裝備成套關(guān)鍵技術(shù)

隨著國內(nèi)外自動(dòng)化集裝箱碼頭建設(shè)的加速，加之中國“交通強(qiáng)國”戰(zhàn)略實(shí)施，越來越多的港口在港口規(guī)劃、碼頭設(shè)計(jì)、設(shè)備選型、港口操作和安全風(fēng)險(xiǎn)管控等各個(gè)環(huán)節(jié)采取有效措施促進(jìn)“效率、智能、智慧、綠色”發(fā)展和轉(zhuǎn)型升級(jí)。中國全自動(dòng)化碼頭設(shè)施設(shè)備成套關(guān)鍵技術(shù)主要包括4個(gè)方面[7]。

3.2.1 全自動(dòng)化智能裝備

(1) 遠(yuǎn)程操控雙起升雙小車岸橋成套技術(shù)

碼頭裝卸設(shè)備采用全自動(dòng)雙起升雙小車集裝箱岸橋，主小車配置雙40 ft吊具，副小車配置雙20 ft吊具，將常規(guī)單小車岸橋作業(yè)循環(huán)分配給海測主小車和陸側(cè)副小車分別完成，主副小車通過2個(gè)40 ft箱位臺(tái)座的中轉(zhuǎn)平臺(tái)進(jìn)行緩沖。

岸橋上不設(shè)置駕駛室，配備多角度、全覆蓋的船型掃描、箱號(hào)識(shí)別和電子監(jiān)控設(shè)備，主小車作業(yè)可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控，副小車可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化作業(yè)。相比傳統(tǒng)碼頭，遠(yuǎn)程操控雙起升雙小車岸橋可有效減少設(shè)備等待時(shí)間，降低設(shè)備能源消耗。

(2) 遠(yuǎn)程操控自動(dòng)化軌道吊成套技術(shù)

自動(dòng)化堆場垂直于碼頭前沿線布置，裝卸設(shè)備具有遠(yuǎn)程操控功能的自動(dòng)化軌道吊，每個(gè)箱區(qū)海陸側(cè)各布置一臺(tái)軌道吊，采用全電驅(qū)動(dòng)，不設(shè)置駕駛室。

大車、小車和起升位置的檢測裝置，以及控制管理系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)軌道吊自動(dòng)運(yùn)行、自動(dòng)定位、自動(dòng)著箱功能，陸側(cè)軌道吊可實(shí)現(xiàn)人工遠(yuǎn)程操控，海側(cè)可實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)作業(yè)模式。相對傳統(tǒng)柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)、人工操作的RTG，可大大降低設(shè)備能源消耗，減少對環(huán)境污染，二氧化碳排放為0，無主要污染物排放，自動(dòng)化軌道吊可有效提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、節(jié)約勞力、保障安全等。

(3) 全鋰電換電提升式AGV成套技術(shù)

AGV設(shè)備軟硬件技術(shù)具有無人駕駛、自動(dòng)導(dǎo)航、定位精確、路徑優(yōu)化以及安全避障等智能化特征，可有效減少營運(yùn)成本、提高作業(yè)效率、降低能源消耗。

綠色環(huán)保全鋰電池技術(shù)，為設(shè)備提供全綠色動(dòng)力，相比傳統(tǒng)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，具有自重輕，能耗較小，能源效率系數(shù)高等優(yōu)勢，二氧化碳排放為0，無主要污染物排放，綠色環(huán)保，且維護(hù)成本低，可獲得良好節(jié)能減排效果。

提升式AGV技術(shù)能實(shí)現(xiàn)直接對設(shè)置在堆場交接區(qū)固定集裝箱支架起、落箱，可有效解決水平運(yùn)輸與堆場作業(yè)間的“解耦”問題，同時(shí)AGV無需被動(dòng)等待堆場設(shè)備趕來裝卸，直接放置在支架上，可大大降低因相互等待而造成的能源消耗。

3.2.2 高效節(jié)能輔助裝備能源系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

(1) 可分離式上架和吊具自動(dòng)更換平臺(tái)技術(shù)

根據(jù)港區(qū)船舶雙吊具作業(yè)實(shí)際情況，岸橋主小車吊具系統(tǒng)可采用靈活的可分離式上架，并在岸橋聯(lián)系梁位置設(shè)立吊具自動(dòng)更換平臺(tái)，用于放置可分離式上架和備用吊具，可隨時(shí)根據(jù)生產(chǎn)作業(yè)需求合理使用雙吊具，在平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)吊具更換全自動(dòng)操作。平時(shí)主小車以單吊具進(jìn)行作業(yè)，備用吊具放置在平臺(tái)上，可大大降低整體裝機(jī)容量，降低設(shè)備載荷，減少設(shè)備能源消耗。相比傳統(tǒng)碼頭，吊具自動(dòng)更換平臺(tái)可縮短吊具更換時(shí)間，提高作業(yè)效率，有效降低吊具拖運(yùn)安裝過程中相關(guān)設(shè)備能源消耗。

(2)海側(cè)軌道吊雙20 ft吊具技術(shù)

為配合TOS智能化發(fā)展，結(jié)合海側(cè)交接區(qū)支架可放置雙20 ft集裝箱的實(shí)際特點(diǎn)，堆場海側(cè)交接裝卸設(shè)備采用雙20 ft自動(dòng)化軌道式龍門起重機(jī)作業(yè)模式。該作業(yè)模式可提高集裝箱堆場裝卸效率，提高整個(gè)自動(dòng)化碼頭系統(tǒng)運(yùn)行效率，進(jìn)一步降低整體作業(yè)能耗，降低運(yùn)營成本。

(3) 遠(yuǎn)程操作電動(dòng)輪胎式集裝箱龍門起重機(jī)技術(shù)

在危險(xiǎn)品堆場、特種箱作業(yè)區(qū)等區(qū)域采用電纜卷盤式全電動(dòng)輪胎式龍門起重機(jī)，進(jìn)一步減少傳統(tǒng)柴油RTG對環(huán)境的污染。全電驅(qū)動(dòng)輪胎式集裝箱龍門起重機(jī)二氧化碳排放為0，無主要污染物排放，綠色環(huán)保[5]。

(4) 節(jié)能新光源技術(shù)

結(jié)合碼頭照明實(shí)際和自動(dòng)化控制特點(diǎn)，將綠色、節(jié)能的新光源充分利用到碼頭堆場、房建、道路、停車場等部位的照明，改變傳統(tǒng)鈉燈照明能源消耗大的問題。岸橋投光燈采用陶瓷金鹵投光燈，其他照明采用LED照明燈；軌道吊投光燈采用LED照明；自動(dòng)化堆場不設(shè)置照明；高桿燈采用陶瓷金鹵投光燈等。節(jié)能新光源的使用可大大降低照明能源消耗，相比普通的高壓鈉燈在同樣照度下功耗下降近70%[6]。

3.2.3 智慧生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)成套關(guān)鍵技術(shù)

自動(dòng)化碼頭生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)主要包括計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)、橋吊上箱號(hào)識(shí)別及驗(yàn)殘系統(tǒng)、堆場輔助控制系統(tǒng)、智能閘口系統(tǒng)、冷藏集裝箱監(jiān)控系統(tǒng)、中央控制室系統(tǒng)、照明控制系統(tǒng)、碼頭堆場沉降監(jiān)測系統(tǒng)、危險(xiǎn)品堆場噴水監(jiān)控系統(tǒng)等。系統(tǒng)運(yùn)營結(jié)合RFID、OCR、CCTV、LED、EDI及實(shí)時(shí)控制等技術(shù)，降低貨損貨差及安全隱患，實(shí)現(xiàn)全天候24 h作業(yè)，提高碼頭資源利用率。相比傳統(tǒng)系統(tǒng)方案，碼頭裝卸效率可提高20%以上。

生產(chǎn)過程自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展主要有5個(gè)方面:港口作業(yè)過程智能自主控制系統(tǒng)、港口物流鏈全流程智能協(xié)同優(yōu)化控制系統(tǒng)、智能優(yōu)化決策系統(tǒng)、智能安全運(yùn)行監(jiān)控與自優(yōu)化系統(tǒng)、工業(yè)過程虛擬管控系統(tǒng)。由這5個(gè)主要系統(tǒng)構(gòu)成兩層結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代集成智能控制系統(tǒng), 即智能優(yōu)化決策系統(tǒng)和供應(yīng)鏈流程智能化控制系統(tǒng), 取代由ERP、MES 和PCS(DCS) 組成的三層結(jié)構(gòu)集成生產(chǎn)系統(tǒng)。

3.2.4 其他關(guān)鍵技術(shù)

(1) 船舶岸基供電技術(shù)

相比傳統(tǒng)碼頭而言，岸電系統(tǒng)能滿足船舶在港區(qū)航行及靠港期間的用電需求，減少大量重油或柴油的燃燒，最大限度降低向大氣中排放大量污染性氣體，凈化空氣，同時(shí)緩解船舶在港期間對當(dāng)?shù)卮髿猸h(huán)境的影響，有效改善區(qū)域環(huán)境，生態(tài)效益十分明顯。

(2) 電網(wǎng)高壓動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償技術(shù)

針對供電網(wǎng)絡(luò)常處于高負(fù)荷狀態(tài)實(shí)際情況，使用高壓動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置進(jìn)行動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償，可穩(wěn)定電網(wǎng)電壓，改善供電系統(tǒng)供電的電能質(zhì)量，保證供電系統(tǒng)運(yùn)行的安全性。高壓動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償技術(shù)能提高供電質(zhì)量，減少送變電過程的線路損耗，節(jié)省能源消耗，同時(shí)充分考慮無功補(bǔ)償，減少發(fā)、供電設(shè)備的設(shè)計(jì)容量,節(jié)約投資,例如當(dāng)功率因數(shù)0.8增加到0.95時(shí)，裝1 kvar電容器，可節(jié)省設(shè)備容量0.52 kW。

(3) 水網(wǎng)系統(tǒng)遠(yuǎn)程讀數(shù)流量計(jì)

針對碼頭用水點(diǎn)分布廣、人工抄表不便、普通水表計(jì)量精度等因素造成的水損計(jì)量不準(zhǔn)確情況，在給水管網(wǎng)中的進(jìn)水管路總表和各用水點(diǎn)分表增設(shè)遠(yuǎn)程讀數(shù)流量計(jì)，實(shí)現(xiàn)用水情況的實(shí)時(shí)全監(jiān)控。當(dāng)總表與各用水點(diǎn)讀數(shù)之和不一致時(shí)，即可判斷管網(wǎng)存在漏損，從而減少能源消耗，有利于港區(qū)的節(jié)能。此外，實(shí)時(shí)記錄讀數(shù)可避免因人工抄表時(shí)差導(dǎo)致的結(jié)算差，減少統(tǒng)計(jì)上的誤差，有利于能耗的日常管理。

(4) 面向“綠色港口”的辦公建筑區(qū)域電能監(jiān)控系統(tǒng)

針對碼頭侯工樓、辦公樓和中控塔等生活、工作區(qū)域耗能較大的實(shí)際情況，引入綠色、智能化建筑理念，電能監(jiān)控系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對建筑物內(nèi)的高低壓配電設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)視和智能化管理，同時(shí)結(jié)合辦公建筑區(qū)域人員辦公實(shí)際和特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對辦公系統(tǒng)管理的智能化，以智能化管理促進(jìn)能源的節(jié)約，降低建筑能耗，節(jié)約能源。

4 結(jié)語

全自動(dòng)化集裝箱碼頭在通過能力、裝卸效率、安全可靠性，尤其是節(jié)能減排、環(huán)境環(huán)保等方面相對于傳統(tǒng)碼頭具有較為突出優(yōu)勢。未來隨著新材料、新技術(shù)、新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的發(fā)展，會(huì)不斷完善和優(yōu)化全自動(dòng)化碼頭，進(jìn)一步促進(jìn)智慧港口技術(shù)不斷迭代升級(jí)。