散货码头的无人自动化相对于集装箱码头发展得极为缓慢，目前仍处在探索阶段。散货码头装卸作业流程中具有扬尘、皮带长度长、巡检难度大的特点，实现无人化操作更具有意义。广州港新沙港务有限公司利用煤矿系统斗轮机取料至装船机装船的流程装船作业线研发出一套智能化恒流量平衡装驳系统，攻克了散货堆场工况恶劣、物料形态特性各异的挑战，克服了无人自动装百吨、千吨级的珠三角水系内河小型散货驳船易倾覆、物料装载高度高、及一次控料完成驳船装料的难题。项目中斗轮机运用北斗高精度定位技术、料堆堆形3D激光扫描建模技术、激光雷达防撞技术、可视化监控等技术，结合智能化控制算法实现斗轮机的三维位姿控制及无人自动堆取料，具备无人操作、远程操作，取料流量控制及安全防撞等功能。装船机运用高精度定位系统、船体扫描建模系统、模型识别及控制算法系统、安全防撞系统，实现待装船体扫描建模、格挡舱的自动识别、装船机三维姿态控制及无人操作、远程操作，装船及与船体的安全防撞等功能。而斗轮机至装船机装船流程沿线涉及的皮带输送机依托智能巡检系统，实现代替人工的全天候智能巡检。智能化恒流量平衡装驳系统依托在中控室集成度高的集控自动化系统实现装卸船无人自动化作业，作业过程中，流程设备无需人员上机操控和值守巡检，系统依据生产作业任务，自动对位料堆、驳船对驳，智能化控制各个设备协调运转，及时、快速诊断并反馈设备故障，确保安全、高效的完成作业任务。 经创新研发，小型散货驳船无人装船系统综合运用斗轮机智能恒流控料、皮带智能巡检、船舱激光扫描识别、三级自校验恒流量装船、空间建模、模型预测控制等先进技术，具备无人装船作业过程中周期性扫描、建模、分析、校验及修正控制算法功能，针对港口煤矿系统散料疏运的复杂工况，具体创新特点如下： 1、基于3D激光扫描技术的智能船舱提取。以码头岸沿建立笛卡尔右手坐标系，经过对3D扫描仪等不同三维坐标系矩阵的等价转换，溜筒、物料干扰点云的剔除、以及船舱边线、船舱隔板及舱内平面空间数据的提取，运用空间建模理论实现船舱三维重建，智能识别船舱数量、舱口的形状和位置，为无人自动化装船作业安全可靠运行提供重要数据支持。 2、基于空间建模理论的智能化多策略平衡装船。运用由空间三维重建技术提取到的船舱3D模型数据，分析校验船舱的宽度、安全边界，生成装船策略，智能分配装船层数、每层装载量及落料点。使用船体位姿检测结合周期3D扫描技术，实时对船体及舱内料堆进行监测，智能调控并修正装船算法及策略，实现高效节能的智慧平衡装船作业。 3、高精度自修正恒流量取料计量系统。为达到商业计量的精度要求并实现一次控料，提高装驳能效，研发了一套BP神经网络自学习的修正方案。通过在线自学习斗轮机悬臂秤的修正系数、结合斗轮与料堆的干涉量、悬臂瞬时流量、斗轮电机电流控制斗轮机恒流量取料，实现斗轮机一次取料达到提货要求而系统不积料。 4、单舱变多舱智能装船控料自校验。在中控室IDC数据处理中心建立船型数据库，作业前智能提取与预装船型相似模型并形成自检验装船算法，智能预测驳船人字架移动时间，提前预设扫描周期，并精准测量人字架高度，判定安全界限，若安全，则规避人字架并继续使用单舱装船策略，反之，则分多舱智能平衡装船。 5、本项目7项实用新型专利已获授权，5项发明专利正在实质审查，技术水平处于国内领先。 智能化恒流量平衡装驳系统的成功研发并应用于指导生产，使得港口的散料疏运作业方式发生了变革，填补南方港口这一领域技术空白，是广州港集团建设智慧港口的进一步探索，为建设智慧化、智能化的绿色可持续发展的现代化港口提供了有力的参考，具有行业引领示范效应。