改革開放40年來，我國散裝水泥中轉(zhuǎn)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(zhuǎn)庫1733個、專用運(yùn)輸船3245艘；2018年，全國散裝水泥累計供應(yīng)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(dá)到66.92 %，同比提高4.24個百分點。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，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(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?wù)勎磥淼暮８坌蜕⒀b水泥中轉(zhuǎn)站——智能倉儲物流系統(tǒng)，也供其他型式的中轉(zhuǎn)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(yùn)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(yán)重，設(shè)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(yùn)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(shù)，實現(xiàn)散裝水泥中轉(zhuǎn)站智能化、無人值守、遠(yuǎn)程運(yùn)維。

1.2  基本構(gòu)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(jìn)庫系統(tǒng)、無人值守庫內(nèi)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(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(shù)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(jìn)出庫等業(yè)務(wù)信息有機(jī)整合，提升裝卸船、輸送、計量、儲存、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)效益和社會效益。

1.4  規(guī)模

設(shè)計年吞吐量為≥300萬噸散裝水泥，設(shè)計進(jìn)港船型為≥50000 DWT散貨船（實現(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)計陸路運(yùn)輸車型為無人（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(guān)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(jī)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(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)實用、適應(yīng)性強(qiáng)、自動化程度高、易于維護(hù)的特點，實現(xiàn)船艙全覆蓋無死角取料，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，無粉塵、油污、廢氣、廢水污染，實現(xiàn)清潔生產(chǎn)。

智能粉料探測儀能適應(yīng)各種形狀復(fù)雜的船艙、儲罐、料倉、堆場等，且測量值不受粉塵、進(jìn)料噪音、溫度變化、氣相介質(zhì)的影響，測量穩(wěn)定可靠，測量距離大。該儀器安裝于卸船機(jī)上，對船艙內(nèi)物料進(jìn)行非接觸式的連續(xù)測量，即使船艙內(nèi)存在障礙物依然能夠準(zhǔn)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(jī)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(jìn)行三維成像、建模，通過5G通訊與中控室進(jìn)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(dāng)前料堆形狀特征，自動規(guī)劃合適的卸船策略，進(jìn)行相應(yīng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)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(yù)，系統(tǒng)則自動退出無人值守模式，進(jìn)入人機(jī)交互狀態(tài)。

卸船機(jī)配置無人清艙機(jī)，進(jìn)入清艙階段后清艙機(jī)自動與卸船機(jī)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(jìn)庫系統(tǒng)

該系統(tǒng)為卸船機(jī)后續(xù)輸送進(jìn)庫（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、計量設(shè)備、除塵器等設(shè)備和工業(yè)自動化控制系統(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(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，以實現(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)行時間并實現(xiàn)無塵轉(zhuǎn)運(yùn)。

帶式輸送機(jī)為環(huán)保全封閉型式，具輸送帶自動調(diào)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(hù)，帶速快、運(yùn)力大，對物料適應(yīng)性強(qiáng)，無粉塵外逸現(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)在必要時選用智能驅(qū)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(yùn)行。當(dāng)布置于碼頭接料時，設(shè)置多個進(jìn)料點；當(dāng)布置于庫頂卸料時，設(shè)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(jìn)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(shè)備類型選用合適的輸送進(jìn)庫計量設(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)自動化和通訊技術(shù)對計量數(shù)據(jù)進(jìn)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(yuǎn)程運(yùn)維，便于對生產(chǎn)的實時監(jiān)控。

采用單機(jī)脈沖袋式除塵器或氣箱式袋除塵器，對各揚(yáng)塵點進(jìn)行分布式除塵或集中除塵。粉塵排放濃度遠(yuǎn)低于國家標(biāo)準(zhǔn)要求；回灰及時返回到同規(guī)格的水泥品種輸送設(shè)備或庫內(nèi)。

控制系統(tǒng)根據(jù)船運(yùn)水泥品種規(guī)格作出選擇，一鍵啟動進(jìn)庫系統(tǒng)。系統(tǒng)自動選擇庫位有序布料，布料至設(shè)定庫位高度后布料系統(tǒng)在不停機(jī)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(jìn)庫系統(tǒng)具有記憶功能，在斷電或停機(jī)重啟后自動接續(xù)前期工作。

3.3  無人值守庫內(nèi)在線監(jiān)測與智能均化卸料系統(tǒng)

根據(jù)發(fā)運(yùn)需求，無人（或有人）駕駛散裝水泥專用運(yùn)輸車進(jìn)站并在裝車庫位就位后，系統(tǒng)自動識別發(fā)貨單，按照應(yīng)發(fā)水泥品種規(guī)格和發(fā)貨量自動選擇發(fā)放庫位，并按照“先進(jìn)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(jié)。散裝機(jī)在自動對接運(yùn)輸車進(jìn)料口后即自動快速裝車，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，系統(tǒng)自動切換到慢速裝車狀態(tài)直至到達(dá)設(shè)定發(fā)放量后自動關(guān)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(shè)備和散裝機(jī)均配置布袋除塵器，確保出庫發(fā)放和裝車過程無揚(yáng)塵，回灰卸入運(yùn)輸車內(nèi)。

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(yīng)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(yùn)需求，無人（或有人）駕駛散裝水泥專用運(yùn)輸車進(jìn)站并在裝車庫位就位后，系統(tǒng)自動識別發(fā)貨單，按照應(yīng)發(fā)水泥品種規(guī)格和發(fā)貨量自動選擇發(fā)放庫位，并按照“先進(jìn)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(jié)。散裝機(jī)在自動對接運(yùn)輸車進(jìn)料口后即自動快速裝車，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，系統(tǒng)自動切換到慢速裝車狀態(tài)直至到達(dá)設(shè)定發(fā)放量后自動關(guān)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(shè)備和散裝機(jī)均配置布袋除塵器，確保出庫發(fā)放和裝車過程無揚(yáng)塵，回灰卸入運(yùn)輸車內(nèi)。

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(yīng)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(shè)備構(gòu)成，具有智能船舶管理、裝卸船管理、進(jìn)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(jìn)出港船舶的船號、船型尺度、實時位置、航速、運(yùn)輸貨物、載重量、預(yù)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(jìn)庫系統(tǒng)、庫內(nèi)在線監(jiān)測與智能均化卸料系統(tǒng)、定量裝車（船）系統(tǒng)進(jìn)行通訊，實時掌握進(jìn)港船的剩余量、出港船的待裝量、進(jìn)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(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)等參數(shù)，通過預(yù)置的各種算法實現(xiàn)自動恒流裝卸船、恒流進(jìn)庫、自動恒流出庫、先進(jìn)先出定量發(fā)貨等多項功能，恒流也能確保提高進(jìn)庫計量設(shè)備的控制精度。全面實現(xiàn)對作業(yè)過程的控制及保護(hù)，并可通過軟件反饋調(diào)整作業(yè)計劃。

（3）管控系統(tǒng)可實時獲取無人值守運(yùn)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(jìn)出站人員、車輛實現(xiàn)動態(tài)管理。

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)自動化控制系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫系統(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，可以實現(xiàn)設(shè)備遠(yuǎn)程診斷維護(hù)、故障預(yù)測等功能。

（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)動的運(yùn)營體系，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)、傳感器、視覺識別等技術(shù)，使主要零部件智能化，獲取實時數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存儲、計算、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)能動態(tài)、保養(yǎng)維護(hù)、故障預(yù)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(zhǔn)確的反饋給客戶，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。

（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，領(lǐng)導(dǎo)、主管、操作工、維修工及其他相關(guān)人員按照相應(yīng)的權(quán)限實時掌握運(yùn)行狀態(tài)。

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

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4  結(jié)語

技術(shù)的進(jìn)步日新月異，可以預(yù)見, 散裝水泥中轉(zhuǎn)站行業(yè)的智能信息化、數(shù)字化運(yùn)營、無人值守、環(huán)保、高效、低耗、遠(yuǎn)程運(yùn)維將是必由之路，實現(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。

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(jī)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(shù)；袁東（1990-），男，漢族，浙江杭州人，本科，工程師，研究方向：機(jī)械設(shè)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(jī)械制造、質(zhì)量管理；盧德林，（1978-），男，漢族，浙江臺州人，本科，高工，研究方向：機(jī)械設(shè)計、情報分析。