改革開放40年來，我國散裝水泥中轉站從無到有，特別是近10年來散裝水泥行業(yè)發(fā)展勢頭非常迅猛。2017年，全國共有散裝水泥中轉庫1733個、專用運輸船3245艘；2018年，全國散裝水泥累計供應量145 043.53萬噸，同比增加267.23萬噸，同比增長0.18 %；2018年，全國水泥平均散裝率達到66.92 %，同比提高4.24個百分點。散裝水泥中轉站在水泥流通環(huán)節(jié)中起著舉足輕重的作用。隨著水泥集中度的進一步提高和國家“一帶一路”戰(zhàn)略的穩(wěn)健推進，散裝水泥中轉站建設需求呈現(xiàn)逐年提高趨勢，大型化趨勢更明顯，同時，對成套裝備的性能要求（尤其是智能化水平）和綠色產業(yè)發(fā)展的要求也不斷提高。

散裝水泥中轉站按照所在布點位置和相對規(guī)模依次分為海港站、河港站、鐵路站、公路站等多種型式，海港站相對規(guī)模較大。下面談談未來的海港型散裝水泥中轉站——智能倉儲物流系統(tǒng)，也供其他型式的中轉站參考。

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1  未來海港站特點

現(xiàn)有傳統(tǒng)海港站采用水尺計重誤差較大，運行效率低，安全性差，對操作工依賴度大，存在舞弊行為，污染嚴重，設備管理難度大、故障率高。未來海港站將徹底改變現(xiàn)狀。 

1.1  創(chuàng)新點  

運用干散物料專用立體智能視覺、5G通訊、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)分析云計算等成熟技術，實現(xiàn)散裝水泥中轉站智能化、無人值守、遠程運維。

1.2  基本構成  

由無人值守智能環(huán)保卸船系統(tǒng)、無人值守智能計量輸送進庫系統(tǒng)、無人值守庫內在線監(jiān)測與智能均化卸料系統(tǒng)、無人值守智能定量裝車（船）系統(tǒng)、出入庫數(shù)字化管控系統(tǒng)、設備遠程操作（運維）及狀態(tài)監(jiān)管系統(tǒng)等六大分系統(tǒng)構成。充分體現(xiàn)了環(huán)保型、無人化、智能化、信息化等。

1.3  意義

利用各類傳感、計量、干散物料專用立體智能視覺系統(tǒng)、視頻監(jiān)控、定位等技術來采集實時信息，通過物聯(lián)網(wǎng)把碼頭裝卸作業(yè)、物流工藝與裝備、進出庫等業(yè)務信息有機整合，提升裝卸船、輸送、計量、儲存、發(fā)運系統(tǒng)等環(huán)節(jié)的智能化水平，提高運行效率和管理水平，增加經(jīng)濟效益和社會效益。

1.4  規(guī)模

設計年吞吐量為≥300萬噸散裝水泥，設計進港船型為≥50000 DWT散貨船（實現(xiàn)水泥制造廠至中轉站的遠程低成本運輸），設計出港船型為≤5000 DWT散貨船（內河船為主，分銷到當?shù)刂行∩虘艉徒K端大用戶），設計陸路運輸車型為無人（或有人）駕駛散裝水泥專用運輸車（分銷到終端用戶如攪拌站、砂漿站、PC工廠、新農村建設工地等），設計倉儲容量≥15萬噸散裝水泥。

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2  工藝流程及系統(tǒng)之間關系

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3  系統(tǒng)介紹

3.1  無人值守智能環(huán)保卸船系統(tǒng)

該系統(tǒng)由大型卸船機輔以智能粉料探測儀、干散物料專用立體智能視覺系統(tǒng)和工業(yè)自動化控制系統(tǒng)等組成，實現(xiàn)智能化無人值守。

海港型散裝水泥中轉站卸船主機宜采用高效螺旋卸船機，卸船能力可達3000 t/h以上，具有原理先進、節(jié)能環(huán)保、高效穩(wěn)定、經(jīng)濟實用、適應性強、自動化程度高、易于維護的特點，實現(xiàn)船艙全覆蓋無死角取料，尤其是，該類卸船設備采用全封閉管式螺旋輸送機作為取料和輸送的核心部件，效率高，無粉塵、油污、廢氣、廢水污染，實現(xiàn)清潔生產。

智能粉料探測儀能適應各種形狀復雜的船艙、儲罐、料倉、堆場等，且測量值不受粉塵、進料噪音、溫度變化、氣相介質的影響，測量穩(wěn)定可靠，測量距離大。該儀器安裝于卸船機上，對船艙內物料進行非接觸式的連續(xù)測量，即使船艙內存在障礙物依然能夠準確測量；測量數(shù)據(jù)無縫集成到控制和管理系統(tǒng)。

卸船機通過干散物料專用立體智能視覺系統(tǒng)對掃描到的船艙和料堆的輪廓信息進行三維成像、建模，通過5G通訊與中控室進行數(shù)據(jù)通訊，經(jīng)系統(tǒng)分析計算形成優(yōu)化的卸船作業(yè)方案。系統(tǒng)會根據(jù)當前料堆形狀特征，自動規(guī)劃合適的卸船策略，進行相應機構的運動，完成連續(xù)均勻的卸船作業(yè)，實現(xiàn)長時間全天候無人值守智能環(huán)保卸船作業(yè)。卸船過程中，如出現(xiàn)異常情況，操作員可在中控室的監(jiān)視系統(tǒng)界面上隨時干預，系統(tǒng)則自動退出無人值守模式，進入人機交互狀態(tài)。

卸船機配置無人清艙機，進入清艙階段后清艙機自動與卸船機配合，實現(xiàn)安全、無塵、均勻的連續(xù)清艙。

3.2  無人值守智能計量輸送進庫系統(tǒng)

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

采用管式螺旋輸送機或空氣輸送斜槽與卸船機對接，物料閉式輸送，出料均勻連續(xù)，無跑冒滴漏現(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或空氣輸送斜槽轉運至環(huán)保型全封閉帶式輸送機；接料小車自帶除塵器并在帶式輸送機上方與卸船機同步移動，以實現(xiàn)卸船機邊移邊卸連續(xù)卸船，有效地減少了卸船機的空載運行時間并實現(xiàn)無塵轉運。

帶式輸送機為環(huán)保全封閉型式，具輸送帶自動調心糾偏、自動張緊功能和打滑、跑偏、超速、超溫、縱向撕裂、急停等綜合保護，帶速快、運力大，對物料適應性強，無粉塵外逸現(xiàn)象，智能化程度高。

采用高效斗式提升機或高效垂直螺旋提升機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，設置欠速、堵料、回料、過載、防逆保護；高效垂直螺旋提升機，設置防異物進入及急停保護，具防堵反轉吐料功能；以上提升機在必要時選用智能驅動裝置。

所用空氣輸送斜槽系高箱型，配置智能閥門、清渣器、差壓和堵料檢測儀，出力大，排氣流暢，智能化運行。當布置于碼頭接料時，設置多個進料點；當布置于庫頂卸料時，設置多個出料點（一庫一點或多點）；可根據(jù)被卸的水泥品種分別向單點或同時向多點分流進庫；系統(tǒng)根據(jù)差壓和堵料檢測儀反饋數(shù)據(jù)，在堵料發(fā)生前即自動采取切換料流方向、分流、排渣、啟用備用除塵器等措施。

根據(jù)工藝布置及輸送設備類型選用合適的輸送進庫計量設備，有電子皮帶秤、核子秤、固體流量秤、轉子秤、失重秤等供選擇，計量精度達±0.5 % ，控制精度達±1.0 % ，部分可達到貿易結算精度。利用工業(yè)自動化和通訊技術對計量數(shù)據(jù)進行管理，可通過管理控制系統(tǒng)實現(xiàn)管理控制一體化及近、遠程運維，便于對生產的實時監(jiān)控。

采用單機脈沖袋式除塵器或氣箱式袋除塵器，對各揚塵點進行分布式除塵或集中除塵。粉塵排放濃度遠低于國家標準要求；回灰及時返回到同規(guī)格的水泥品種輸送設備或庫內。

控制系統(tǒng)根據(jù)船運水泥品種規(guī)格作出選擇，一鍵啟動進庫系統(tǒng)。系統(tǒng)自動選擇庫位有序布料，布料至設定庫位高度后布料系統(tǒng)在不停機狀態(tài)下自動切換同品種庫位布料，直至庫位滿再自動切換至下一同品種庫位布料。智能進庫系統(tǒng)具有記憶功能，在斷電或停機重啟后自動接續(xù)前期工作。

3.3  無人值守庫內在線監(jiān)測與智能均化卸料系統(tǒng)

根據(jù)發(fā)運需求，無人（或有人）駕駛散裝水泥專用運輸車進站并在裝車庫位就位后，系統(tǒng)自動識別發(fā)貨單，按照應發(fā)水泥品種規(guī)格和發(fā)貨量自動選擇發(fā)放庫位，并按照“先進先出”的原則有序出庫，以防止物料積壓時間過長而積料板結。散裝機在自動對接運輸車進料口后即自動快速裝車，車位安裝有高精度智能地磅，當裝車量接近設定發(fā)放量時，系統(tǒng)自動切換到慢速裝車狀態(tài)直至到達設定發(fā)放量后自動關閉卸料，裝車完畢。整個裝車過程中，車輛不需要移動。

出庫發(fā)放設備和散裝機均配置布袋除塵器，確保出庫發(fā)放和裝車過程無揚塵，回灰卸入運輸車內。

裝船系統(tǒng)同理。

無人值守智能定量裝車（船）系統(tǒng)除硬件外，應用了DCS控制系統(tǒng)、銷售管理系統(tǒng)、車牌識別管理系統(tǒng)、發(fā)放數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、排隊叫號系統(tǒng)等多個管理系統(tǒng)。

3.4  無人值守智能定量裝車（船）系統(tǒng)

根據(jù)發(fā)運需求，無人（或有人）駕駛散裝水泥專用運輸車進站并在裝車庫位就位后，系統(tǒng)自動識別發(fā)貨單，按照應發(fā)水泥品種規(guī)格和發(fā)貨量自動選擇發(fā)放庫位，并按照“先進先出”的原則有序出庫，以防止物料積壓時間過長而積料板結。散裝機在自動對接運輸車進料口后即自動快速裝車，車位安裝有高精度智能地磅，當裝車量接近設定發(fā)放量時，系統(tǒng)自動切換到慢速裝車狀態(tài)直至到達設定發(fā)放量后自動關閉卸料，裝車完畢。整個裝車過程中，車輛不需要移動。

出庫發(fā)放設備和散裝機均配置布袋除塵器，確保出庫發(fā)放和裝車過程無揚塵，回灰卸入運輸車內。

裝船系統(tǒng)同理。

無人值守智能定量裝車（船）系統(tǒng)除硬件外，應用了DCS控制系統(tǒng)、銷售管理系統(tǒng)、車牌識別管理系統(tǒng)、發(fā)放數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、排隊叫號系統(tǒng)等多個管理系統(tǒng)。

3.5  出入庫數(shù)字化管控系統(tǒng)

管控系統(tǒng)由工業(yè)自動控制系統(tǒng)、5G通訊、云存儲、銷售管理系統(tǒng)和外圍設備構成，具有智能船舶管理、裝卸船管理、進出庫管理、門禁管理、電子數(shù)據(jù)交換等功能。

（1）管控系統(tǒng)可動態(tài)獲取進出港船舶的船號、船型尺度、實時位置、航速、運輸貨物、載重量、預計到港和出港時間等基本信息。

（2）管控系統(tǒng)通過5G通訊分別與無人值守智能環(huán)保卸船系統(tǒng)、計量輸送進庫系統(tǒng)、庫內在線監(jiān)測與智能均化卸料系統(tǒng)、定量裝車（船）系統(tǒng)進行通訊，實時掌握進港船的剩余量、出港船的待裝量、進庫高精度秤瞬時流量、儲存庫存量、出庫地磅計重數(shù)據(jù)和主要設備的運行狀態(tài)等參數(shù)，通過預置的各種算法實現(xiàn)自動恒流裝卸船、恒流進庫、自動恒流出庫、先進先出定量發(fā)貨等多項功能，恒流也能確保提高進庫計量設備的控制精度。全面實現(xiàn)對作業(yè)過程的控制及保護，并可通過軟件反饋調整作業(yè)計劃。

（3）管控系統(tǒng)可實時獲取無人值守運行信息及數(shù)據(jù)自動上傳，實行全程無死角監(jiān)控，杜絕人為舞弊行為。

（4）管控系統(tǒng)具有大門管理功能，對進出站人員、車輛實現(xiàn)動態(tài)管理。

3.6  設備遠程操作（運維）及狀態(tài)監(jiān)管系統(tǒng)

監(jiān)管系統(tǒng)由工業(yè)自動化控制系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)技術、云服務器、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、負載平衡、算法分析模型、傳感器技術和外圍設備構成，具有遠程通訊功能，可以實現(xiàn)設備遠程診斷維護、故障預測等功能。

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

（2）建立數(shù)字驅動的運營體系，應用物聯(lián)網(wǎng)、傳感器、視覺識別等技術，使主要零部件智能化，獲取實時數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行采集、存儲、計算、分析并在終端上準確呈現(xiàn)，如：設備運行狀態(tài)、產能動態(tài)、保養(yǎng)維護、故障預測等信息。

（3）通過邊緣計算、云存儲、大數(shù)據(jù)分析等，將有價值的信息準確的反饋給客戶，提醒客戶進行設備保養(yǎng)，參照故障預測合理進行故障排除，根據(jù)產能分析優(yōu)化產業(yè)等管理活動。

（4）監(jiān)管系統(tǒng)具有PC端和APP版本，根據(jù)角色進行劃分權限等級，領導、主管、操作工、維修工及其他相關人員按照相應的權限實時掌握運行狀態(tài)。

以上各系統(tǒng)綜合應用，并通過智能化運營管理，沉淀自有的數(shù)字資產，不斷優(yōu)化數(shù)字驅動的運營體系，精細化運營，實現(xiàn)降本增效，推動產業(yè)持續(xù)創(chuàng)新發(fā)展。

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4  結語

技術的進步日新月異，可以預見, 散裝水泥中轉站行業(yè)的智能信息化、數(shù)字化運營、無人值守、環(huán)保、高效、低耗、遠程運維將是必由之路，實現(xiàn)行業(yè)的高效、經(jīng)濟、安全和綠色運行，發(fā)展前景廣闊。

作者簡介：袁錫康（1965-），男，漢族，浙江杭州人，碩士研究生，高工，研究方向：機械制造；張亞剛（1982-），男，漢族，陜西寶雞人，本科，助工，研究方向：數(shù)據(jù)庫技術；袁東（1990-），男，漢族，浙江杭州人，本科，工程師，研究方向：機械設計制造及其自動化；陳攀（1977-），男，漢族，浙江金華人，本科，工程師，研究方向：機械制造、質量管理；盧德林，（1978-），男，漢族，浙江臺州人，本科，高工，研究方向：機械設計、情報分析。