“我們全球首創(chuàng)機器視覺+自動化技術，以AI智能自動識別陸側外集卡，實現(xiàn)智能、安全、高效作業(yè)，明顯壓縮了車輛在港停留時間，車到了，一刷卡，就自動裝卸，改善了服務，平均每作業(yè)循環(huán)時間減少約25秒，提升堆場作業(yè)效率13%。目前外集卡在港周轉時間為13分鐘，而人工碼頭最短也需要30分鐘，這對減少社會運輸車輛運營成本有很大幫助。”山東港口青島港自動化碼頭操作部經(jīng)理李波在接受科技日報記者采訪時說。

日前，山東港口青島港全自動化碼頭(二期)(以下簡稱二期碼頭)投產運營，該工程推出了山東港口自主研發(fā)、集成創(chuàng)新的氫動力自動化軌道吊、5G+自動化技術等6項全球首創(chuàng)的科技成果，領軍當今最先進的全自動化碼頭科技水平，以中國“智”造、中國創(chuàng)造向全球港航業(yè)奉獻了“中國方案”。

沖頂世界自動化碼頭最高峰

“我們要用氫燃料電池為二期碼頭大型機械提供動力。”一年多前，山東港口青島港自動化碼頭總經(jīng)理張連鋼向他的團隊說出了這句話，當時，社會上有人聽到這個想法后，都持觀望懷疑的態(tài)度。

山東港口青島港全自動化集裝箱碼頭一期(以下簡稱一期碼頭)工程投入商業(yè)運營后，設備和系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，自動化程度已超過鹿特丹港等世界級港口。但山東港口青島港自動化碼頭二期工程沒有選擇簡單復制一期技術，而是繼續(xù)選擇了自主研發(fā)，再一次向著未知的世界自動化碼頭最高峰發(fā)起沖頂。

采用氫動力自動化軌道吊，就意味著要拆掉軌道吊上直徑6米、重達約3噸的高壓卷盤電纜裝置，而這個“大辮子”不僅包含供電電纜，也包含控制電纜，軌道吊行如流水的高效作業(yè)都靠它“遠程傳輸”。

如果拆除控制電纜，如何達到精準“遠程傳輸”是實現(xiàn)氫動力自動化吊橋至關重要的前提。“通過各種論證，我們最終選擇‘5G+自動化技術’替代了高壓卷盤控制電纜裝置，解決了這個難題。不過16毫秒的延時有可能造成作業(yè)隱患，因此測試馬虎不得。”山東港口青島港自動化碼頭公司常務副總經(jīng)理楊杰敏介紹，為了做到分秒不差，他們和廠家一起進行了上萬次測試。最終“5G+自動化技術”實現(xiàn)了碼頭全覆蓋，通過5G信號傳輸?shù)姆绞匠晒崿F(xiàn)了在5G網(wǎng)絡下的岸橋、軌道吊自動控制操作、抓取和運輸集裝箱及高清視頻大數(shù)據(jù)回傳等場景的應用。

解決了“遠程傳輸”問題，氫燃料電池系統(tǒng)的設計應用則是另一座需要跨越的高山。經(jīng)過前期詳盡的分析與設計，氫燃料電池系統(tǒng)安裝調試過程中，技術人員按照圖紙要求，頂著刺骨的寒風，在半空中的吊籠里蜷縮著身子，上升到高8米的基座上安裝調試氫燃料電池系統(tǒng)，精準進行了350個電控接口和軟件接口測試，最終成功完成氫動力軌道吊項目。

除了氫動力和“5G+自動化技術”，二期碼頭的系統(tǒng)設備和軟件也實現(xiàn)了全方位升級，智能化程度更高。在全球智慧港口建設中，充分展示了頂級智能科技的“中國方案”“中國智慧”與“中國力量”。

氫動力能減排兩萬噸二氧化碳

氫動力自動化軌道吊，使用了自主研發(fā)的氫燃料電池組為自動化軌道吊提供動力，不僅減輕了設備自重，降低了設備機構復雜度、設備維保量和維修費用，而且發(fā)電效率更高。同時，用氫替代石油和煤炭，軌道吊實現(xiàn)完全零排放，對環(huán)境保護具有深遠的意義。

同濟大學智能型新能源汽車協(xié)同創(chuàng)新中心主任余卓平教授表示：“氫能源的清潔度高，有利于控制全球變暖;未來氫能來自太陽能、風能等可再生能源，能源利用效率也會提高。而氫動力非常適合在重載、長距離、長時間運行的裝備上使用，山東港口青島港把氫動力用于工作節(jié)奏緊張的港口設備，對于推動氫能技術的創(chuàng)新和應用非常重要，為全國做出了好的榜樣。”

據(jù)測算，堆場每吊運一個集裝箱大約要消耗6度電，6度電平均要排放2.1千克二氧化碳，還有粉塵顆粒物、氮氧化合物、二氧化硫等的排放，按一期碼頭和二期碼頭實際通貨能力300萬標準集裝箱/年計算，堆場一年總二氧化碳排放量約2.1萬噸，二氧化硫排放量690噸。“青島周邊工業(yè)副產氫產量很大，目前這些氫被白白排放掉，把它們收集起來用作動力，可以減少煤炭的消耗。二期碼頭嘗試用氫動力進行轉型升級，以氫燃料電池加鋰電池組的動力模式實現(xiàn)了能量的最優(yōu)利用。”山東港口青島港全自動化碼頭技術部副經(jīng)理呂向東表示，如果堆場全部使用氫動力，每年需要2100噸氫，可替代10700噸煤炭，減少兩萬多噸的二氧化碳排放。

“當初為了實現(xiàn)氫動力自動化軌道吊使用了5G技術，其實布局5G的重要意義遠不止于此。布局5G為智能港口構建了低成本、更便捷的信息高速公路，未來將會有更多智慧功能搭載5G網(wǎng)絡。”楊杰敏表示，使用5G網(wǎng)絡還有一大好處，就是對傳統(tǒng)的人工碼頭進行升級時，不用到處挖溝敷設線纜。碼頭上開一條溝就會導致半停產，現(xiàn)在可以通過5G直接完成信息和通訊傳輸，在不停產的情況下完成老舊碼頭改造。經(jīng)測試，二期碼頭大型設備通訊實現(xiàn)了低時延、大帶寬，抗干擾強，頻譜穩(wěn)定5G網(wǎng)絡覆蓋，5G為碼頭提供了生產便利和工作支撐。

以工匠精神“精雕細刻”港口

除了氫動力和“5G+自動化技術”以及智能高科技外，山東港口青島港全自動化集裝箱碼頭二期工程的建設也不斷刷新著人們對中國“基建狂魔”的認知。

全球首創(chuàng)的免維護堆場是為了解決“堆場不均勻沉降”問題而設計的。堆場的“筋骨”是深埋地下、每根長約36米的8069根PHC管樁，長度連起來相當于37條膠州灣隧道或8條青島海灣大橋的長度，這些管樁如同一雙雙有力的大手，托舉著總重達6.35萬噸的箱角梁。只有箱角梁平直，才能保證堆場純平。施工過程中，通過創(chuàng)新箱角梁施工工藝，將相鄰箱角梁頂面標高、平整度誤差精準控制在了±2.5毫米范圍內，實現(xiàn)了混凝土施工誤差毫米級控制，比鋼結構安裝精度還高。

山東港口青島港自動化碼頭從事碼頭土建工程管理的周兆君表示，堆場打樁和箱角梁方案的改進，建設成本雖然有所增加，但換來的是整個堆場后期使用真正意義上的免維護，對碼頭形成新能力有很大幫助。

“碼頭在節(jié)能減排方面還取得了一個突破：堆場設備實現(xiàn)了雙箱作業(yè)，一次吊兩個箱，本來要跑兩趟，現(xiàn)在只需要跑一趟，在能耗上和作業(yè)效率上都得到有效提升，符合集約發(fā)展的要求。”呂向東介紹，可是新增的雙箱吊具功能，對“大車行走”零件提出了苛刻的精度要求，山東港口青島港創(chuàng)新制作的大車行走臺車專用加工胎具，精度達到了不可思議的0.02毫米，比國際標準還高0.01毫米。

面向未來，山東港口將持續(xù)開發(fā)應用世界一流的新科技成果，致力于氫能、人工智能、5G、大數(shù)據(jù)、云平臺、自動化控制等技術在全自動化碼頭的應用，建設智慧綠色港口。(王建高)

關鍵詞： 5G+自動化技術