散货装船机全自动控制研讨

散货装船机全自动控制研讨

梁学政 ,杨旭东

山东港口集团烟台港  山东烟台  264000

摘要：随着我国科技的不断进步，机械自动化在各个领域的应用开始变得广泛，其中就包括散货装船机的全自动化控制。散料运输的高效率需求促进了散货装船机的设计和发明，这是一种全新的装船机控制模式，可以有效提高码头的装货效率，降低码头的运营成本，推动我国经济发展。在此基础上，本文将对我国散货装船机的全自动化控制进行研讨，以期为相关人员提供参考。

关键词：散货装船机；全自动；控制；研讨

引言：随着全球贸易的一体化发展，散装货物的需求量在世界各地不断增长，因此，对大型、高效的散装自动装船设备的需求也越来越大。散货系统的装卸设备，除了对各个零件的质量要求高外，还需要各个设备的接口连接，使中央控制系统严格、高效。为了满足这一要求，散货装船机全自动化技术在国内外的发展和发展从未间断，但是，对过去的自动装船机自动化系统的研究大都集中于单个设备，缺乏对控制系统的信息资源的充分利用，以及材料的检测方法等方面的问题。

一、全自动化散货装船机的发展现状

随着全球一体化进程的加快，散装货物（尤其是煤炭和矿石）的海运运输呈现出日益增加的态势，而与此相应的，集装箱的装卸能力和水平也在不断地提升。目前，国内外港口的散货装卸大多是依靠手工操作的装卸设备来完成，其工作效率和工作质量的高低好坏，与操作人员的技术水平有着很大关系。甚至操作人员的技术水平可以直接影响到装卸效率。但是，随着港口散货装卸设备专业化、大型化、高效化的发展，各大港口公司纷纷在原有的连续装卸技术的基础上，不断探索和运用港口信息化、自动化、智能化的新技术，改进现有的装卸技术，建立自动化的装卸技术，并同时加大对新技术的资金投入，通过对新技术的研究和应用，寻求新的效益增长点，减少操作和辅助工人的劳动强度，提高设备的可靠性和安全性，以提高企业的核心竞争能力。在港口散货运输中，全自动化散货装船机为基础的专业化连续装卸技术已经被广泛地采用。专业化的全自动化散货装船技术，最大限度地发挥了全自动化模式的优势，同时也大大提高了散货的装船效率和质量，使得我国装船技术得到了稳步推进[1]。首先，全自动化的装船技术使散货的装船效率得到了很大的提升，目前专业码头的工作效率一般都在2000吨/小时以上，已经达到了过去达不到的装船效率。其次，采取全自动化的散货装船方法，可以节省单位的大量运输费用和劳动力雇佣资金。第三，全自动化的装船技术，为散货的装船提供了环境保障，从根本上最大程度地促进了我国码头的工作效率，保障了我国在该方面的发展与进步。

二、全自动化散货装船机的作业模式

这种全新的全自动装船机控制方式与中控室的遥控器、传感、测控技术相结合，充分发挥中控系统的信息（生产调度计划，船型数据库，作业指令，地面皮带机运行信息，皮带秤数据流，监控功能，闭路摄像系统等），并通过装船机将信息传递给中控中心（包括：大车，旋转，臂架俯仰，皮带机伸缩，溜筒伸缩，溜筒倾角等），通过码头地面中央控制室远程操控，实现装船机的作业自动化（机内无人）。

图一 装船机的主要作业方式

按图一所示，本控制模式所设计的装船机工作模式，通常以自动化操作模式为主，其在自动操作模式下，在装载量达到检测系统设置（即设置能力）时，自动操作将停止，可通过人工观测进入手动操作。不过主要是全自动装船机的操作模式[2]。

三、全自动化散货装船机自动化控制方式的实现

该模型将船舶控制系统的信息资源与装船机的反馈信息相结合，对船舶进行了实时的监测，从而达到了装船机自动运行的目的。该系统的执行过程是：全自动化散货装船机中控室确认基本信息。全自动化散货装船机中控室按照生产计划，知道什么时候、什么泊位、什么时候来的船（船长、宽、船舱大小、舱口数量、吨位等等）、计划载货数量；其次，全自动化散货装船机中控室分布安排具体任务。中控室整理工作任务，包括何时、从哪个堆场、几号取料机、哪一台装船机、哪台装船机已投入使用、计划装船数量、装船时应注意的事项；然后全自动化散货装船机的中控室向指定的装船机发出船舶型号和操作指令；中控室选择装船机操作模式（例如，中央遥控模式）；全自动化散货装船机中控室通过码头前端的闭路式摄像机和控制室的显示屏，确定货轮已停靠在指定的泊位，并确定装货机的设备是否完好；然后给装船机下达了“将大车送到xx码头的坐标”的指令（这种位置并不需要太高的精度，中控室会根据视频中的线缆编号来确定),只要装船机大车就位后，将悬臂与码头垂直，滑轮可以在舱门附近的高度上移动；接着装船机根据中央控制室的指令，将大车自动移至以上xx位置（位置可以通过装船机大车上的绝对值编码器进行定位），并将大车的信号反馈给中央控制室；中控室利用码头闭路式摄像机或装船机大车行走绝对值编码器的位置定位信息，对装船机进行定位，并对装船机下达“溜筒到位”指令；在检查了所有的设备准备就绪后，中控室对装船机下达了“起动”指令，对码头上的皮带机下达了操作指令，对堆场的设备下达了取料指令；紧接着，装船机将所有必要的信息反馈给中央控制，并将操作信息反馈给中央控制；之后装船机的探测设备，按照预定的轨道，根据探测到的舱内物体位置，自动移动大车机构、旋转机构和伸缩皮带机构，使下料点发生变化：根据料斗与货位的相对距离，自动提升料斗；根据货位与货舱上缘的距离，确定自动装卸时间，并进行手工装货；完成装船后，中央控制室将“退出作业”指令发送给装船机，装船机自动完成”溜回——臂架皮带机收回——臂架抬升——转动到旋转锚位置——大车移动到码头锚点位置“的过程；在以上运作过程中，线上的摄像机系统始终为中控台提供实时影像，以供中央控制。中央控制室按照地面皮带秤的累积量或者生产线上的要求，暂停作业，一般的停运程序：从送料系统开始，到地面皮带机，再到装船机悬臂皮带，在紧急情况下，全线同步停机

[3]。

   四、全自动化散货装船机自动化使用的有关核心技术

在自动操作方式下，装船机上安装了一组自动测量设备，通过软件生成了舱内的三维动态图像，真实地反映了船舶的装载状态和溜桶的相对位置，并将其显示在中央控制室和装船机上。该测试设备是实现自动操作的关键和核心，它的主要作用有：

（一）探测货物舱口的大小、深度和相对载重车辆的座席；

（二）测量滑轮的相对坐标，确定滑轮到舱口的水平距离；

（三）探测堆垛的外形坐标以求出目前下料点的堆垛最高点与溜筒的竖向距离。

    针对码头作业环境，该仪器使用了微波雷达物位仪，能够准确地对材料进行物位测量，且不受温度、湿度的影响，具有良好的抗干扰能力。在软件方面，通过对图像进行消影识别，去除了图像中的噪声和障碍物，并对图像进行了重建；利用适当的关联方法，对被遮挡区域的表面进行估计，并保证了模型的准确性。

结束语：随着全球集装箱散货吞吐量的快速发展，集装箱散货装卸工作的压力越来越大，因此，必须实行全流程的自动化和智能化管理。本文介绍的一种新的装船机自动化模型，就是为了适应这种新的情况，自动化设备的自动测量系统，不但可以应用于装船机，还可以应用于其它自动控制的测试领域，推动我国机械自动化的发展进程。

参考文献：

[1]王建乔,魏勇,季雄冠,林刚,李楠,王宇聪.舱口识别方法在散货装船机自动控制系统中的应用[J].港口科技,2021(10):23-28.

[2]陈煌,李崇刚,王旭修,时培领,蔡有高.装船机溜筒机构安全防护技术[J].今日制造与升级,2020(07):38-40.

[3]钱炳锋,吴晓维,吴婷,杨安韬.散货装船机全自动控制研讨[J].机械设计与制造,2010(11):264-265.