“我們?nèi)蚴讋?chuàng)機(jī)器視覺+自動化技術(shù)，以AI智能自動識別陸側(cè)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(wù)，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(zhuǎn)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(chǎn)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(shù)等6項全球首創(chuàng)的科技成果，領(lǐng)軍當(dāng)今最先進(jìn)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(xiàn)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(jī)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(tuán)隊說出了這句話，當(dāng)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(shè)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(fù)制一期技術(shù)，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(dá)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(yuǎn)程傳輸”。

    如果拆除控制電纜，如何達(dá)到精準(zhǔn)“遠(yuǎn)程傳輸”是實現(xiàn)氫動力自動化吊橋至關(guān)重要的前提。“通過各種論證，我們最終選擇‘5G+自動化技術(shù)’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(wù)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(jìn)行了上萬次測試。最終“5G+自動化技術(shù)”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(luò)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(yīng)用。

    解決了“遠(yuǎn)程傳輸”問題，氫燃料電池系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)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(shè)計，氫燃料電池系統(tǒng)安裝調(diào)試過程中，技術(shù)人員按照圖紙要求，頂著刺骨的寒風(fēng)，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(diào)試氫燃料電池系統(tǒng)，精準(zhǔn)進(jìn)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(shù)”，二期碼頭的系統(tǒng)設(shè)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(shè)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(shè)備自重，降低了設(shè)備機(jī)構(gòu)復(fù)雜度、設(shè)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(hù)具有深遠(yuǎn)的意義。

    同濟(jì)大學(xué)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(fēng)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(shè)備，對于推動氫能技術(shù)的創(chuàng)新和應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)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(chǎn)氫產(chǎn)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(jìn)行轉(zhuǎn)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(shù)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(dāng)初為了實現(xiàn)氫動力自動化軌道吊使用了5G技術(shù)，其實布局5G的重要意義遠(yuǎn)不止于此。布局5G為智能港口構(gòu)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(luò)。”楊杰敏表示，使用5G網(wǎng)絡(luò)還有一大好處，就是對傳統(tǒng)的人工碼頭進(jìn)行升級時，不用到處挖溝敷設(shè)線纜。碼頭上開一條溝就會導(dǎo)致半停產(chǎn)，現(xiàn)在可以通過5G直接完成信息和通訊傳輸，在不停產(chǎn)的情況下完成老舊碼頭改造。經(jīng)測試，二期碼頭大型設(shè)備通訊實現(xiàn)了低時延、大帶寬，抗干擾強(qiáng)，頻譜穩(wěn)定5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋，5G為碼頭提供了生產(chǎn)便利和工作支撐。

以工匠精神“精雕細(xì)刻”港口

    除了氫動力和“5G+自動化技術(shù)”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(shè)也不斷刷新著人們對中國“基建狂魔”的認(rèn)知。

    全球首創(chuàng)的免維護(hù)堆場是為了解決“堆場不均勻沉降”問題而設(shè)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(dāng)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(dá)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(biāo)高、平整度誤差精準(zhǔn)控制在了±2.5毫米范圍內(nèi)，實現(xiàn)了混凝土施工誤差毫米級控制，比鋼結(jié)構(gòu)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(jìn)，建設(shè)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(hù)，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(shè)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(dá)到了不可思議的0.02毫米，比國際標(biāo)準(zhǔn)還高0.01毫米。

    面向未來，山東港口將持續(xù)開發(fā)應(yīng)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(shù)在全自動化碼頭的應(yīng)用，建設(shè)智慧綠色港口。