綠色散貨碼頭智慧環(huán)保系統(tǒng)研究

馮軍偉

摘要：隨著社會(huì)的發(fā)展，我國(guó)沿海港口不論是在規(guī)模上還是能力上，都發(fā)生了翻天覆地的變化。經(jīng)濟(jì)水平的提升使得港口的貨物貿(mào)易量不斷增加，港口碼頭也由此取得了迅猛發(fā)展。本文系統(tǒng)分析了中國(guó)和其他發(fā)達(dá)國(guó)家港口綠色環(huán)保建設(shè)狀況，找出我國(guó)綠色港口存在的不足，根據(jù)散貨港口綠色環(huán)保系統(tǒng)的構(gòu)建趨勢(shì)，運(yùn)用先進(jìn)的信息技術(shù)和智慧能源管理體系等擬定了建設(shè)綠色散貨碼頭的智慧環(huán)保系統(tǒng)方案。

關(guān)鍵詞：散貨碼頭 綠色 智慧環(huán)保 環(huán)保系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TP393

Abstract： With the development of society， China's coastal ports have undergone earth-shaking changes both in scale and capacity. With the improvement of economic level， the cargo trade volume of the port is increasing， and the port terminal has made rapid development as well. This paper systematically analyzes the status of green environmental protection construction of ports in China and other developed countries， finds out the shortcomings of green ports in China， and formulates the smart environmental protection system scheme for building green bulk cargo terminals by using advanced information technology and smart energy management system according to the construction trend of green environmental protection system of bulk cargo ports.

Key Words： Bulk cargo terminal; Green; Intelligent environmental protection; Environmental protection system

隨著社會(huì)的發(fā)展，我國(guó)沿海港口不論是在規(guī)模上還是能力上，都發(fā)生了翻天覆地的變化。經(jīng)濟(jì)水平的提升使得港口的貨物貿(mào)易量不斷增加，港口碼頭也由此取得了迅猛發(fā)展。不過港口在生產(chǎn)建設(shè)的過程中對(duì)陸域環(huán)境與海洋環(huán)境產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響，致使水體與空氣的質(zhì)量均受到了污染。如今，世界各國(guó)都開始重視環(huán)境保護(hù)問題，要想促進(jìn)港口經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)就要構(gòu)建生態(tài)、文明、環(huán)保、節(jié)能的綠色港口，這樣低碳節(jié)能、可持續(xù)發(fā)展的港口發(fā)展模式才能得到全面的落實(shí)。特別是散貨碼頭，由于在日常生產(chǎn)工作中會(huì)產(chǎn)生大量的粉塵與污水排放污染，因此國(guó)家更要重點(diǎn)建設(shè)智慧環(huán)保系統(tǒng)，這樣散貨碼頭才能進(jìn)行綠色、環(huán)保的運(yùn)營(yíng)。

1國(guó)內(nèi)外港口環(huán)保建設(shè)的現(xiàn)狀

1.1國(guó)外港口環(huán)保建設(shè)的現(xiàn)狀

國(guó)外很多國(guó)家一早就開展了綠色環(huán)保港口的建設(shè)工作，同時(shí)也取得了一定的成效。如美國(guó)的休斯頓港口，為了防止有害產(chǎn)品污染環(huán)境，在日常生產(chǎn)中使用了環(huán)保清潔產(chǎn)品，在集裝箱中也安置了雨水處理器，從而確保了集裝箱碼頭水域的金屬含量未超出標(biāo)準(zhǔn)[1]。長(zhǎng)灘港口自2005年便采用了“綠色港口”政策，同時(shí)在綠色港口建設(shè)上也取得了極佳的成就。至于英國(guó)，自政府頒布了海洋污水治理等有關(guān)政策后，倫敦港口也實(shí)行了海洋環(huán)保政策，使其海洋環(huán)境也得到了有效的保護(hù)。

1.2我國(guó)港口環(huán)保建設(shè)的現(xiàn)狀

我國(guó)對(duì)綠色港口建設(shè)得相對(duì)較晚，不過很多港口已意識(shí)到綠色環(huán)保建設(shè)的重要性，同時(shí)也采取了一系列環(huán)保措施并取得了一定的成果。如上海港口已對(duì)很多輪胎式集裝箱門式起重機(jī)實(shí)行了油改電式改造，借助該模式供電的起重機(jī)要比柴油發(fā)電的起重機(jī)能耗小，在成本上也能有效節(jié)約。至于連云港與遠(yuǎn)洋集團(tuán)聯(lián)合開發(fā)的高壓變頻數(shù)字化船用岸電系統(tǒng)更是國(guó)內(nèi)首創(chuàng)的低碳環(huán)保節(jié)能項(xiàng)目[2] ，目前船用岸電系統(tǒng)已在國(guó)內(nèi)多個(gè)碼頭推廣，在節(jié)能減排方面取得了不錯(cuò)的成績(jī)。隨著環(huán)保要求的提升，國(guó)家對(duì)港口都有向綠色港口轉(zhuǎn)型的要求，但因目前很多港口仍是第二代港口，正向第三代港口轉(zhuǎn)型，除了新建碼頭和沿海發(fā)達(dá)地區(qū)部分碼頭，目前我國(guó)對(duì)綠色港口的建設(shè)程度比較落后，其中也存在著以下問題。

1.2.1環(huán)保意識(shí)有待提高

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的提升，環(huán)境保護(hù)問題受到了國(guó)家與人們的重視，如今我國(guó)的環(huán)保部門已將目光放在了各港口的生產(chǎn)作業(yè)中。對(duì)于我國(guó)的散貨碼頭而言，因其分布廣、數(shù)量多，進(jìn)出口的貨物種類復(fù)雜多樣，而不同貨物攜帶的污染源并不相同，這也使我國(guó)的環(huán)保工作面臨著極大的難題。相較于我國(guó)的集裝箱碼頭，散貨碼頭采取并優(yōu)化的環(huán)保措施較為落后。

1.2.2發(fā)展模式不一致，標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)不健全

如今，很多企業(yè)對(duì)綠色港口的建設(shè)只是局限在港區(qū)綠化以及污染源治理等方面，因缺乏對(duì)綠色戰(zhàn)略體系的制定，企業(yè)無法真正了解綠色港口的實(shí)現(xiàn)途徑。再加上建設(shè)期間沒有完全考慮到環(huán)境保護(hù)問題，使得企業(yè)未將環(huán)境這一持續(xù)發(fā)展因素歸納入港口評(píng)價(jià)體系[3]。雖然越來越多的人們開始接受并注重綠色港口理念，但綠色港口行業(yè)還未被統(tǒng)一，同時(shí)也未促進(jìn)或約束成員一同建設(shè)綠色港口，這也致使企業(yè)無法獲得綠色競(jìng)爭(zhēng)力。

2智慧環(huán)保系統(tǒng)的建設(shè)趨勢(shì)

結(jié)合綠色理念建設(shè)生態(tài)、環(huán)保、低能、低污染的全新港口，綠色港口通過將港口發(fā)展與資源應(yīng)用、環(huán)境保護(hù)全面綜合在一起，不僅能實(shí)現(xiàn)港口經(jīng)濟(jì)的最大化，還能合理利用各種資源，對(duì)生態(tài)環(huán)境的污染也能降到最低，這樣便可促進(jìn)港口經(jīng)濟(jì)與環(huán)境保護(hù)的和諧發(fā)展[4]。對(duì)于港口而言，要想進(jìn)行快速的發(fā)展難免會(huì)造成一定的環(huán)境問題，要想構(gòu)建資源節(jié)約型、環(huán)境友好型的綠色港口，企業(yè)就要采用完整、科學(xué)的綠色港口評(píng)價(jià)體系。然而在發(fā)展綠色港口的過程中，技術(shù)瓶頸問題阻礙了企業(yè)的綠色效益，所以我國(guó)必須重視對(duì)綠色環(huán)保技術(shù)的研發(fā)與創(chuàng)新，全面落實(shí)油改電、防風(fēng)防塵抑塵、船舶岸電推廣、污水處理、雨水/壓艙水回收等科技，再采用信息技術(shù)建設(shè)港口智慧環(huán)保系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)場(chǎng)內(nèi)各區(qū)域環(huán)保指標(biāo)達(dá)到環(huán)保閉環(huán)自動(dòng)化管理先進(jìn)水平，我國(guó)對(duì)綠色港口的建設(shè)水平也能大幅度提高。

3智慧環(huán)保系統(tǒng)研究

3.1研究目標(biāo)與監(jiān)測(cè)內(nèi)容

本次研究通過分析污染場(chǎng)景、明確治理措施等環(huán)節(jié)制定了精細(xì)化管理機(jī)制，同時(shí)運(yùn)用了全自動(dòng)智能灑水系統(tǒng)展開了預(yù)防性管理[5]。同時(shí)著重監(jiān)測(cè)了港口的溫度、濕度、降雨、粉塵以及噪音等相關(guān)指標(biāo)。

3.2系統(tǒng)構(gòu)成與相關(guān)技術(shù)

智慧環(huán)保系統(tǒng)是借助多種智能儀器來獲取環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)建模以及智能系統(tǒng)等技術(shù)的支持下，散貨碼頭智慧環(huán)保系統(tǒng)得以構(gòu)建。

3.2.1粉塵管理技術(shù)

粉塵管理是由煤濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與灑水系統(tǒng)等部分組成，同時(shí)也涵蓋了PM2.5以及沉積塵等指標(biāo)，其中煤濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的管理已趨于自動(dòng)化與精細(xì)化。在空氣監(jiān)測(cè)的過程中，空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)程序可與降塵系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，前者作為全自動(dòng)化控制系統(tǒng)，具備氣象監(jiān)測(cè)等內(nèi)容。

在煤濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，主要是以灑水系統(tǒng)為主，它利用了煤濕度監(jiān)控系統(tǒng)的干燥公式，如煤產(chǎn)品種類、溫度等精細(xì)化設(shè)計(jì)與監(jiān)控從而抑制了粉塵的產(chǎn)生。首先，在采樣與監(jiān)測(cè)濕度水平將煤產(chǎn)品分成了數(shù)十種類型，同時(shí)也減少了粉塵濕度水平[6]。再按照煤的種類與區(qū)域制定灑水流程，然后定點(diǎn)監(jiān)測(cè)煤產(chǎn)品濕度，到裝船起航前再檢測(cè)煤產(chǎn)品的濕度。每個(gè)月港口企業(yè)都要對(duì)各地點(diǎn)采樣調(diào)查，對(duì)比實(shí)際濕度與消除粉塵濕度便可制成報(bào)告并合理修正體系。

至于智能灑水系統(tǒng)，可結(jié)合干燥公式系統(tǒng)分析粉塵的產(chǎn)生，其中影響因素包含煤的濕度、風(fēng)速以及卸載取料等，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)計(jì)算結(jié)果自動(dòng)控制噴灑系統(tǒng)的工作周期。在工作中港口企業(yè)需將灑水合理安置在皮帶沿線和各個(gè)落料點(diǎn)位置，利用PLC控件、電感元件，SCADA系統(tǒng)可對(duì)灑水系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程操控。而且SCADA系統(tǒng)可接收作業(yè)區(qū)的粉塵監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，一旦作業(yè)區(qū)的粉塵超標(biāo)，系統(tǒng)便可自動(dòng)開啟灑水系統(tǒng)，以此避免灰塵的大面積傳播。同時(shí)企業(yè)還可手動(dòng)控制集成降塵系統(tǒng)，這樣也能避免系統(tǒng)出現(xiàn)故障，而如果風(fēng)速過大導(dǎo)致氣象站不能順利工作，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人就可授權(quán)煤堆灑水槍進(jìn)行手動(dòng)管控。

在設(shè)計(jì)期間企業(yè)要全面發(fā)揮設(shè)備輔件的作用。同時(shí)在傳送帶與運(yùn)輸點(diǎn)采用機(jī)械密閉的方式可盡可能避免煤的溢出，如采用橡膠防塵簾以及全密封皮帶輸送機(jī)等方式。

3.2.2灑漏煤控制管理技術(shù)

采用精細(xì)化防灑漏煤對(duì)策在一定程度上能為港口碼頭省去大部分的檢查、清理工作，在管理灑漏煤中皮帶輔助設(shè)備以及監(jiān)測(cè)工具均為重要措施。采用皮帶秤/壓力監(jiān)測(cè)方法，并設(shè)定取料速度/流量上限便可自動(dòng)化解決因超載引起的撒漏煤?jiǎn)栴}。在實(shí)際工作中，針對(duì)皮帶出現(xiàn)的超載問題，裝卸人員需實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)皮帶秤流量，通過管控卸煤的速度就能有效避免皮帶超載。在取料期間，使用取料機(jī)可自動(dòng)化管控取料量，在裝船階段，工作人員還要監(jiān)測(cè)皮帶秤流量，這樣便可防止超載問題發(fā)生。此外，在中控室也可監(jiān)測(cè)皮帶秤流量，一旦發(fā)現(xiàn)皮帶秤流量超出了預(yù)期數(shù)值，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)報(bào)警，這樣工作人員便可第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)從而及時(shí)調(diào)整整個(gè)系統(tǒng)的流量。

引起皮帶灑漏煤的一大重要原因是皮帶跑偏，皮帶跑偏的原因有多種，主要是落料點(diǎn)不正和皮帶老化皮帶內(nèi)部張力不一導(dǎo)致，可設(shè)置輸送器糾偏裝置，當(dāng)輸送帶偏離原先軌道后可使用軸桿、傾斜設(shè)計(jì)加以糾正，如此一來輸送帶就能離開輸送架構(gòu)，物料也可停留在輸送帶上。目前自動(dòng)化技術(shù)結(jié)合圖像識(shí)別技術(shù)可以做到落料點(diǎn)自動(dòng)調(diào)節(jié)避免皮帶跑偏嚴(yán)重引起灑落煤，圖像識(shí)別技術(shù)可以識(shí)別皮帶的相對(duì)位置，在皮帶偏離設(shè)置范圍內(nèi)后落料點(diǎn)落料調(diào)節(jié)裝置接收到信號(hào)啟動(dòng)調(diào)節(jié)裝置，直至皮帶運(yùn)行正常調(diào)節(jié)裝置停止運(yùn)行實(shí)現(xiàn)閉合管理。此外，運(yùn)輸皮帶還易出現(xiàn)撕裂問題，針對(duì)此問題可在皮帶系統(tǒng)安裝監(jiān)測(cè)裝置，其中包括電信號(hào)收發(fā)器以及磁力檢測(cè)線圈，這樣便可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)皮帶內(nèi)部鋼絲繩情況進(jìn)而監(jiān)測(cè)皮帶，一旦出現(xiàn)撕裂問題，工作人員也能在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)并解決避免故障擴(kuò)大化。

3.2.3智慧能源管理技術(shù)

在港口設(shè)計(jì)中，要想提高能源的利用效率，企業(yè)還要合理提高再生能源與清潔能源的應(yīng)用比例。隨著港口的運(yùn)營(yíng)生產(chǎn)，企業(yè)建設(shè)智慧能源系統(tǒng)也能全面監(jiān)測(cè)能源的消耗，對(duì)于能源的績(jī)效也能深入分析，這樣也可實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)。

首先是對(duì)綠色能源的設(shè)計(jì)。在條件允許的前提下，企業(yè)要考慮再生能源與清潔能源的應(yīng)用問題，如岸電系統(tǒng)以及太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備等。不管是設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)還是建設(shè)階段，企業(yè)都要采用“標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)、工廠加工、裝配建設(shè)”的管理理念，并且還必須把模塊式變電所設(shè)計(jì)觀念納入其內(nèi)，而且變電所使用的裝配式工程結(jié)構(gòu)擁有綠色健康、環(huán)保低碳與智能巡檢等特點(diǎn)，并不需要工作人員進(jìn)行操作。因此使用裝配式工程結(jié)構(gòu)建設(shè)建筑物，不但可以達(dá)到對(duì)工程設(shè)計(jì)與建造工作的規(guī)范化要求，還能全面提升建設(shè)的質(zhì)量與效果，隨之電網(wǎng)建設(shè)的能力也會(huì)加強(qiáng)。

其次是智慧能源管理系統(tǒng)。如今能效管理采用的自動(dòng)化控制信息系統(tǒng)解決對(duì)策已逐漸成熟，同時(shí)也得到了廣泛的應(yīng)用。作為全新的創(chuàng)新思維方法，主動(dòng)式能源管理不但改變了傳統(tǒng)被動(dòng)的能耗計(jì)算形式，還將能源計(jì)劃性地整合到了生產(chǎn)作業(yè)中，在很大程度上都降低了能耗，減少浪費(fèi)，利用最有限的能源便可達(dá)到最佳收益，也就是說把能源納入生產(chǎn)投入，借助主動(dòng)管理便可獲得更大的能源收益。主動(dòng)式能源管理包含了如下步驟：通過能源評(píng)估與審計(jì)能確定能源的消耗，同時(shí)也能明確節(jié)能范圍并找到降低能源的方法。明確工廠能源消耗還可制定更加科學(xué)、可行的設(shè)備運(yùn)行策略，掌握車間設(shè)備的能耗情況并把能源作為生產(chǎn)原料清單，這樣企業(yè)也能科學(xué)管理能源投入。借助建模措施還可把能耗作為優(yōu)化利潤(rùn)率的一種變量進(jìn)行合理計(jì)算。此外，將能源視為變量還可自動(dòng)優(yōu)化生產(chǎn)，積極響應(yīng)外部市場(chǎng)因素也能進(jìn)行實(shí)時(shí)生產(chǎn)并優(yōu)化產(chǎn)品供給。而且企業(yè)還要完善基礎(chǔ)設(shè)施，擴(kuò)大能源記分卡，全面考慮能源也能優(yōu)化產(chǎn)品的供應(yīng)鏈。對(duì)于港口企業(yè)而言，只有構(gòu)建符合自身發(fā)展的智慧能源系統(tǒng)，才可更好管控能源的消耗，才能節(jié)約能源從而降低成本，并最大限度地提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)。

4結(jié)語(yǔ)

隨著港口事業(yè)的不斷發(fā)展，綠色環(huán)保已成為必然趨勢(shì)，同時(shí)也是我國(guó)散貨碼頭的革新發(fā)展方向。在構(gòu)建智慧環(huán)保系統(tǒng)的過程中，可借鑒學(xué)習(xí)其他國(guó)家的先進(jìn)環(huán)保技術(shù)與措施，但最重要的是要根據(jù)自身情況建設(shè)國(guó)際一流的綠色智慧碼頭，充分發(fā)揮綠色環(huán)保技術(shù)作用實(shí)現(xiàn)對(duì)綠色散貨碼頭的建設(shè)。采用先進(jìn)的信息、自動(dòng)化科技，構(gòu)建港口智慧環(huán)保系統(tǒng)。落實(shí)監(jiān)測(cè)、環(huán)保措施不僅能最大限度地降低能源消耗，還能節(jié)省成本投入并提高企業(yè)建設(shè)綠色港口的競(jìng)爭(zhēng)力。

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