袁錫康張亞剛袁 東陳 攀盧德林

（1.杭州奧拓機(jī)電技術(shù)股份有限公司，浙江杭州311107；2.浙江省機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì)，浙江杭州310009；3.浙江省機(jī)械工業(yè)情報(bào)研究所，浙江杭州310009）

改革開(kāi)放40年來(lái)，我國(guó)散裝水泥中轉(zhuǎn)站從無(wú)到有，特別是近10年來(lái)散裝水泥行業(yè)發(fā)展勢(shì)頭非常迅猛。2017年，全國(guó)共有散裝水泥中轉(zhuǎn)庫(kù)1733個(gè)、專用運(yùn)輸船3245艘；2018年，全國(guó)散裝水泥累計(jì)供應(yīng)量145 043.53萬(wàn)噸，同比增加267.23萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)0.18%；2018年，全國(guó)水泥平均散裝率達(dá)到66.92%，同比提高4.24個(gè)百分點(diǎn)。散裝水泥中轉(zhuǎn)站在水泥流通環(huán)節(jié)中起著舉足輕重的作用。隨著水泥集中度的進(jìn)一步提高和國(guó)家“一帶一路”戰(zhàn)略的穩(wěn)健推進(jìn)，散裝水泥中轉(zhuǎn)站建設(shè)需求呈現(xiàn)逐年提高趨勢(shì)，大型化趨勢(shì)更明顯，同時(shí)，對(duì)成套裝備的性能要求（尤其是智能化水平）和綠色產(chǎn)業(yè)發(fā)展的要求也不斷提高。

散裝水泥中轉(zhuǎn)站按照所在布點(diǎn)位置和相對(duì)規(guī)模依次分為海港站、河港站、鐵路站、公路站等多種型式，海港站相對(duì)規(guī)模較大。下面談?wù)勎磥?lái)的海港型散裝水泥中轉(zhuǎn)站——智能倉(cāng)儲(chǔ)物流系統(tǒng)，也供其他型式的中轉(zhuǎn)站參考。

1 未來(lái)海港站特點(diǎn)

現(xiàn)有傳統(tǒng)海港站采用水尺計(jì)重誤差較大，運(yùn)行效率低，安全性差，對(duì)操作員依賴度大，存在舞弊行為，污染嚴(yán)重，設(shè)備管理難度大、故障率高。未來(lái)海港站將徹底改變現(xiàn)狀。

1.1 創(chuàng)新點(diǎn)

運(yùn)用干散物料專用立體智能視覺(jué)、5G通訊、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)分析云計(jì)算等成熟技術(shù)，實(shí)現(xiàn)散裝水泥中轉(zhuǎn)站智能化、無(wú)人值守、遠(yuǎn)程運(yùn)維。

1.2 基本構(gòu)成

由無(wú)人值守智能環(huán)保卸船系統(tǒng)、無(wú)人值守智能計(jì)量輸送進(jìn)庫(kù)系統(tǒng)、無(wú)人值守庫(kù)內(nèi)在線監(jiān)測(cè)與智能均化卸料系統(tǒng)、無(wú)人值守智能定量裝車（船）系統(tǒng)、出入庫(kù)數(shù)字化管控系統(tǒng)、設(shè)備遠(yuǎn)程操作（運(yùn)維）及狀態(tài)監(jiān)管系統(tǒng)等六大分系統(tǒng)構(gòu)成。充分體現(xiàn)了環(huán)保型、無(wú)人化、智能化、信息化等。

1.3 意義

利用各類傳感、計(jì)量、干散物料專用立體智能視覺(jué)系統(tǒng)、視頻監(jiān)控、定位等技術(shù)來(lái)采集實(shí)時(shí)信息，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)把碼頭裝卸作業(yè)、物流工藝與裝備、進(jìn)出庫(kù)等業(yè)務(wù)信息有機(jī)整合，提升裝卸船、輸送、計(jì)量、儲(chǔ)存、發(fā)運(yùn)系統(tǒng)等環(huán)節(jié)的智能化水平，提高運(yùn)行效率和管理水平，增加經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

1.4 規(guī)模

設(shè)計(jì)年吞吐量為≥300萬(wàn)噸散裝水泥，設(shè)計(jì)進(jìn)港船型為≥50 000 DWT散貨船（實(shí)現(xiàn)水泥制造廠至中轉(zhuǎn)站的遠(yuǎn)程低成本運(yùn)輸），設(shè)計(jì)出港船型為≤5000 DWT散貨船（內(nèi)河船為主，分銷到當(dāng)?shù)刂行∩虘艉徒K端大用戶），設(shè)計(jì)陸路運(yùn)輸車型為無(wú)人（或有人）駕駛散裝水泥專用運(yùn)輸車（分銷到終端用戶如攪拌站、砂漿站、PC工廠、新農(nóng)村建設(shè)工地等），設(shè)計(jì)倉(cāng)儲(chǔ)容量為≥15萬(wàn)噸散裝水泥。

2 工藝流程及系統(tǒng)之間關(guān)系

3 系統(tǒng)介紹

3.1 無(wú)人值守智能環(huán)保卸船系統(tǒng)

該系統(tǒng)由大型卸船機(jī)輔以智能粉料探測(cè)儀、干散物料專用立體智能視覺(jué)系統(tǒng)和工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)等組成，實(shí)現(xiàn)智能化無(wú)人值守。

海港型散裝水泥中轉(zhuǎn)站卸船主機(jī)宜采用高效螺旋卸船機(jī)，卸船能力可達(dá)3000 t/h以上，具有原理先進(jìn)、節(jié)能環(huán)保、高效穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、適應(yīng)性強(qiáng)、自動(dòng)化程度高、易于維護(hù)的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)船艙全覆蓋無(wú)死角取料，尤其是該類卸船設(shè)備采用全封閉管式螺旋輸送機(jī)作為取料和輸送的核心部件，效率高，無(wú)粉塵、油污、廢氣、廢水污染，實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)。

智能粉料探測(cè)儀能適應(yīng)各種形狀復(fù)雜的船艙、儲(chǔ)罐、料倉(cāng)、堆場(chǎng)等，且測(cè)量值不受粉塵、進(jìn)料噪音、溫度變化、氣相介質(zhì)的影響，測(cè)量穩(wěn)定可靠，測(cè)量距離大。該儀器安裝于卸船機(jī)上，對(duì)船艙內(nèi)物料進(jìn)行非接觸式的連續(xù)測(cè)量，即使船艙內(nèi)存在障礙，物依然能夠準(zhǔn)確測(cè)量；測(cè)量數(shù)據(jù)無(wú)縫集成到控制和管理系統(tǒng)。

卸船機(jī)通過(guò)干散物料專用立體智能視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)掃描到的船艙和料堆的輪廓信息進(jìn)行三維成像、建模，通過(guò)5G通訊與中控室進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，經(jīng)系統(tǒng)分析計(jì)算形成優(yōu)化的卸船作業(yè)方案。系統(tǒng)會(huì)根據(jù)當(dāng)前料堆形狀特征，自動(dòng)規(guī)劃合適的卸船策略，進(jìn)行相應(yīng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，完成連續(xù)均勻的卸船作業(yè)，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間全天候無(wú)人值守智能環(huán)保卸船作業(yè)。卸船過(guò)程中，如出現(xiàn)異常情況，操作員可在中控室的監(jiān)視系統(tǒng)界面上隨時(shí)干預(yù)，系統(tǒng)則自動(dòng)退出無(wú)人值守模式，進(jìn)入人機(jī)交互狀態(tài)。

卸船機(jī)配置無(wú)人清艙機(jī)，進(jìn)入清艙階段后清艙機(jī)自動(dòng)與卸船機(jī)配合，實(shí)現(xiàn)安全、無(wú)塵、均勻的連續(xù)清艙。

3.2 無(wú)人值守智能計(jì)量輸送進(jìn)庫(kù)系統(tǒng)

該系統(tǒng)為卸船機(jī)后續(xù)輸送進(jìn)庫(kù)（亦或直接裝車）系統(tǒng)，一般由管式螺旋輸送機(jī)、接料小車、環(huán)保型全封閉帶式輸送機(jī)、高效斗式提升機(jī)或高效垂直螺旋提升機(jī)、空氣輸送斜槽、計(jì)量設(shè)備、除塵器等設(shè)備和工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)組成。

采用管式螺旋輸送機(jī)或空氣輸送斜槽與卸船機(jī)對(duì)接，物料閉式輸送，出料均勻連續(xù)，無(wú)跑冒滴漏現(xiàn)象。

采用接料小車起承上啟下作用，將物料從管式螺旋輸送機(jī)或空氣輸送斜槽轉(zhuǎn)運(yùn)至環(huán)保型全封閉帶式輸送機(jī)；接料小車自帶除塵器，并在帶式輸送機(jī)上方與卸船機(jī)同步移動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)卸船機(jī)邊移邊卸連續(xù)卸船，有效地減少了卸船機(jī)的空載運(yùn)行時(shí)間并實(shí)現(xiàn)無(wú)塵轉(zhuǎn)運(yùn)。

帶式輸送機(jī)為環(huán)保全封閉型式，具備輸送帶自動(dòng)調(diào)心糾偏、自動(dòng)張緊功能和打滑、跑偏、超速、超溫、縱向撕裂、急停等綜合保護(hù)，帶速快、運(yùn)力大，對(duì)物料適應(yīng)性強(qiáng)，無(wú)粉塵外逸現(xiàn)象，智能化程度高。

采用高效斗式提升機(jī)或高效垂直螺旋提升機(jī)將物料提升到需要的高度，便于后續(xù)工藝的靈活布置。高效斗式提升機(jī)設(shè)置欠速、堵料、回料、過(guò)載、防逆保護(hù)；高效垂直螺旋提升機(jī)設(shè)置防異物進(jìn)入及急停保護(hù)，具防堵反轉(zhuǎn)吐料功能；以上提升機(jī)在必要時(shí)選用智能驅(qū)動(dòng)裝置。

所用空氣輸送斜槽系高箱型，配置智能閥門、清渣器、差壓和堵料檢測(cè)儀，出力大、排氣流暢、智能化運(yùn)行。當(dāng)布置于碼頭接料時(shí)，設(shè)置多個(gè)進(jìn)料點(diǎn)；當(dāng)布置于庫(kù)頂卸料時(shí)，設(shè)置多個(gè)出料點(diǎn)（一庫(kù)一點(diǎn)或多點(diǎn)）；可根據(jù)被卸的水泥品種分別向單點(diǎn)或同時(shí)向多點(diǎn)分流進(jìn)庫(kù)；系統(tǒng)根據(jù)差壓和堵料檢測(cè)儀反饋數(shù)據(jù)，在堵料發(fā)生前即自動(dòng)采取切換料流方向、分流、排渣、啟用備用除塵器等措施。

根據(jù)工藝布置及輸送設(shè)備類型選用合適的輸送進(jìn)庫(kù)計(jì)量設(shè)備，有電子皮帶秤、核子秤、固體流量秤、轉(zhuǎn)子秤、失重秤等供選擇，計(jì)量精度達(dá)±0.5%，控制精度達(dá)±1.0%，部分可達(dá)到貿(mào)易結(jié)算精度。利用工業(yè)自動(dòng)化和通訊技術(shù)對(duì)計(jì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，可通過(guò)管理控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)管理控制一體化及近、遠(yuǎn)程運(yùn)維，便于對(duì)生產(chǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)控。

采用單機(jī)脈沖袋式除塵器或氣箱袋式除塵器，對(duì)各揚(yáng)塵點(diǎn)進(jìn)行分布式除塵或集中除塵。粉塵排放濃度遠(yuǎn)低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，回灰及時(shí)返回到同規(guī)格的水泥品種輸送設(shè)備或庫(kù)內(nèi)。

控制系統(tǒng)根據(jù)船運(yùn)水泥品種規(guī)格作出選擇，一鍵啟動(dòng)進(jìn)庫(kù)系統(tǒng)。系統(tǒng)自動(dòng)選擇庫(kù)位有序布料，布料至設(shè)定庫(kù)位高度后，布料系統(tǒng)在不停機(jī)狀態(tài)下自動(dòng)切換同品種庫(kù)位布料直至庫(kù)位滿，再自動(dòng)切換至下一同品種庫(kù)位布料。智能進(jìn)庫(kù)系統(tǒng)具有記憶功能，在斷電或停機(jī)重啟后自動(dòng)接續(xù)前期工作。

3.3 無(wú)人值守庫(kù)內(nèi)在線監(jiān)測(cè)與智能均化卸料系統(tǒng)

該系統(tǒng)由數(shù)座大型儲(chǔ)庫(kù)（或儲(chǔ)庫(kù)群）和庫(kù)頂、庫(kù)內(nèi)、庫(kù)底設(shè)備及工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)等組成。海港站的儲(chǔ)庫(kù)其單庫(kù)儲(chǔ)量一般在1.5萬(wàn)噸（c22.5 m）以上，庫(kù)的數(shù)量和總儲(chǔ)量需綜合考慮水泥品種規(guī)格、港口費(fèi)用、進(jìn)港船型、裝卸船能力、年中轉(zhuǎn)量、銷售能力、儲(chǔ)存時(shí)間、中轉(zhuǎn)站總投資和回收期等諸多因素。隨著建筑技術(shù)、鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)的發(fā)展，儲(chǔ)存庫(kù)已發(fā)展為以庫(kù)底板為界的組合式結(jié)構(gòu)，即庫(kù)底板（含）以下部分采用混凝土結(jié)構(gòu)，上部采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)，具有承載物料能力大、外形美觀、建設(shè)周期短、造價(jià)低、后期殘值高的優(yōu)點(diǎn)，將二者優(yōu)點(diǎn)發(fā)揮到極致。

庫(kù)頂為穹頂結(jié)構(gòu)，自身不積水，庫(kù)頂除塵器、輸送機(jī)等設(shè)備均為防水型露天布置。庫(kù)頂設(shè)置欠壓超壓自動(dòng)補(bǔ)氣泄壓裝置、智能粉料探測(cè)儀。

庫(kù)內(nèi)底板上布置粉料流態(tài)化設(shè)備，根據(jù)庫(kù)規(guī)格分成若干個(gè)區(qū)域。

庫(kù)底布置氣源及閥門管路系統(tǒng)、壓力傳感等檢測(cè)儀、均化卸料設(shè)備。

控制系統(tǒng)將各類設(shè)備、儀表及傳感器有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，組成一個(gè)安全、嚴(yán)密的智能化系統(tǒng)。系統(tǒng)接到出料指令后自動(dòng)選擇庫(kù)位，庫(kù)內(nèi)各區(qū)域的水泥在循環(huán)氣流作用下依次呈現(xiàn)局部流態(tài)化后輪流出庫(kù)；由于分區(qū)域依次出料+垂直切取物料機(jī)理，使出站水泥富裕標(biāo)號(hào)的均齊性更佳。

3.4 無(wú)人值守智能定量裝車（船）系統(tǒng)

根據(jù)發(fā)運(yùn)需求，無(wú)人（或有人）駕駛散裝水泥專用運(yùn)輸車進(jìn)站并在裝車庫(kù)位就位后，系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別發(fā)貨單，按照應(yīng)發(fā)水泥品種規(guī)格和發(fā)貨量自動(dòng)選擇發(fā)放庫(kù)位，并按照“先進(jìn)先出”的原則有序出庫(kù)，以防止物料積壓時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而積料板結(jié)。散裝機(jī)在自動(dòng)對(duì)接運(yùn)輸車進(jìn)料口后即自動(dòng)快速裝車，車位安裝有高精度智能地磅，當(dāng)裝車量接近設(shè)定發(fā)放量時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)切換到慢速裝車狀態(tài)，直至到達(dá)設(shè)定發(fā)放量后自動(dòng)關(guān)閉卸料，裝車完畢。整個(gè)裝車過(guò)程中，車輛不需要移動(dòng)。

本文系統(tǒng)的闡述了青海柴達(dá)木盆地周緣殘山地球化學(xué)景觀區(qū)地形、地貌、水系發(fā)育程度；水系沉積物、土壤、鈣積層和風(fēng)成物的分布特點(diǎn)；風(fēng)成物和鈣積層的分布對(duì)水系沉積物樣品的干擾程度等。通過(guò)采樣對(duì)比分析，認(rèn)為排除干擾最有效的辦法是剔除表層干擾物，直接采集基巖風(fēng)化的巖屑物質(zhì)代替水系沉積物。在野外采樣過(guò)程中應(yīng)用水系沉積物采樣有效控制匯水域的思想，用放射的樹枝狀結(jié)構(gòu)多點(diǎn)組合、主副點(diǎn)結(jié)合的化探采樣方法，盡可能的提高每個(gè)樣品的有效性和代表性，野外采用化探采樣航跡監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)主副點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)控，確保采樣到位率，使得所采集的巖屑組合樣能有效代替控制匯水域范圍內(nèi)下伏基巖的化學(xué)成份，保證獲得質(zhì)量可靠的第一手資料。

出庫(kù)發(fā)放設(shè)備和散裝機(jī)均配置布袋除塵器，確保出庫(kù)發(fā)放和裝車過(guò)程無(wú)揚(yáng)塵，回灰卸入運(yùn)輸車內(nèi)。

裝船系統(tǒng)同理。

無(wú)人值守智能定量裝車（船）系統(tǒng)除硬件外，應(yīng)用了DCS控制系統(tǒng)、銷售管理系統(tǒng)、車牌識(shí)別管理系統(tǒng)、發(fā)放數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、排隊(duì)叫號(hào)系統(tǒng)等多個(gè)管理系統(tǒng)。

3.5 出入庫(kù)數(shù)字化管控系統(tǒng)

管控系統(tǒng)由工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)、5G通訊、云存儲(chǔ)、銷售管理系統(tǒng)和外圍設(shè)備構(gòu)成，具有智能船舶管理、裝卸船管理、進(jìn)出庫(kù)管理、門禁管理、電子數(shù)據(jù)交換等功能。

（1）管控系統(tǒng)可動(dòng)態(tài)獲取進(jìn)出港船舶的船號(hào)、船型尺度、實(shí)時(shí)位置、航速、運(yùn)輸貨物、載重量、預(yù)計(jì)到港和出港時(shí)間等基本信息。

（2）管控系統(tǒng)通過(guò)5G通訊分別與無(wú)人值守智能環(huán)保卸船系統(tǒng)、計(jì)量輸送進(jìn)庫(kù)系統(tǒng)、庫(kù)內(nèi)在線監(jiān)測(cè)與智能均化卸料系統(tǒng)、定量裝車（船）系統(tǒng)進(jìn)行通訊，實(shí)時(shí)掌握進(jìn)港船的剩余量、出港船的待裝量、進(jìn)庫(kù)高精度秤瞬時(shí)流量、儲(chǔ)存庫(kù)存量、出庫(kù)地磅計(jì)重?cái)?shù)據(jù)和主要設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)等參數(shù)，通過(guò)預(yù)置的各種算法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)恒流裝卸船、恒流進(jìn)庫(kù)、自動(dòng)恒流出庫(kù)、先進(jìn)先出定量發(fā)貨等多項(xiàng)功能，恒流也能確保提高進(jìn)庫(kù)計(jì)量設(shè)備的控制精度，全面實(shí)現(xiàn)對(duì)作業(yè)過(guò)程的控制及保護(hù)，并可通過(guò)軟件反饋調(diào)整作業(yè)計(jì)劃。

（3）管控系統(tǒng)可實(shí)時(shí)獲取無(wú)人值守運(yùn)行信息及數(shù)據(jù)自動(dòng)上傳，實(shí)行全程無(wú)死角監(jiān)控，杜絕人為舞弊行為。

3.6 設(shè)備遠(yuǎn)程操作（運(yùn)維）及狀態(tài)監(jiān)管系統(tǒng)

監(jiān)管系統(tǒng)由工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、負(fù)載平衡、算法分析模型、傳感器技術(shù)和外圍設(shè)備構(gòu)成，具有遠(yuǎn)程通訊功能，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備遠(yuǎn)程診斷維護(hù)、故障預(yù)測(cè)等功能。

（1）可在線查看設(shè)備的各類技術(shù)參數(shù)，包括設(shè)備信息、日常保養(yǎng)、故障與檢修記錄等數(shù)據(jù)。

（2）建立數(shù)字驅(qū)動(dòng)的運(yùn)營(yíng)體系，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)、傳感器、視覺(jué)識(shí)別等技術(shù)，使主要零部件智能化，獲取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存儲(chǔ)、計(jì)算、分析并在終端上準(zhǔn)確呈現(xiàn)，如設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、產(chǎn)能動(dòng)態(tài)、保養(yǎng)維護(hù)、故障預(yù)測(cè)等信息。

（3）通過(guò)邊緣計(jì)算、云存儲(chǔ)、大數(shù)據(jù)分析等，將有價(jià)值的信息準(zhǔn)確地反饋給客戶，提醒客戶進(jìn)行設(shè)備保養(yǎng)，參照故障預(yù)測(cè)合理進(jìn)行故障排除，根據(jù)產(chǎn)能分析優(yōu)化產(chǎn)業(yè)等管理活動(dòng)。

（4）監(jiān)管系統(tǒng)具有PC端和APP版本，根據(jù)角色進(jìn)行劃分權(quán)限等級(jí)，領(lǐng)導(dǎo)、主管、操作員、維修人員及其他相關(guān)人員按照相應(yīng)的權(quán)限實(shí)時(shí)掌握運(yùn)行狀態(tài)。

以上各系統(tǒng)綜合應(yīng)用，并通過(guò)智能化運(yùn)營(yíng)管理，沉淀自有的數(shù)字資產(chǎn)，不斷優(yōu)化數(shù)字驅(qū)動(dòng)的運(yùn)營(yíng)體系，精細(xì)化運(yùn)營(yíng)，實(shí)現(xiàn)降本增效，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)持續(xù)創(chuàng)新發(fā)展。

4 結(jié)語(yǔ)

技術(shù)進(jìn)步日新月異，可以預(yù)見(jiàn),散裝水泥中轉(zhuǎn)站行業(yè)的智能信息化、數(shù)字化運(yùn)營(yíng)、無(wú)人值守、環(huán)保、高效、低耗、遠(yuǎn)程運(yùn)維將是必由之路，實(shí)現(xiàn)行業(yè)的高效、經(jīng)濟(jì)、安全和綠色運(yùn)行，發(fā)展前景廣闊。