立项背景：抓斗卸船机作为电厂卸煤码头的主力接卸装备，国内外大多以司机人工手动操作为主，司机的操作熟练程度直接决定着整个卸船过程的作业效率与作业安全。司机操作时，需在船舱正上方的司机室内俯视船舱和煤堆，因视角局限，视觉效果接近于平面二维，司机很难看清煤堆高低起伏，且能见度受限于天气状况、司机室底面玻璃干净程度等因素。另外，司机在操作抓斗抓料时，需弯腰低头并保持专注力，力求尽量满斗抓料、避免煤堆坍塌埋住抓斗、避免碰撞船舱，劳动强度极大。长时间卸船作业，是对司机体力、耐力的重大考验。

随着人工智能技术、自动化技术的飞跃发展，在环境恶劣的场所或人工重复劳动强度大的场合使用机器人代替或部分代替人工成为当前技术发展的趋势。抓斗卸船机电控系统相对其他大型起重设备而言，配置较高，电控升级基础良好；激光扫描、探测雷达等距离探测技术正在物料输送行业逐渐普及；研发一种利用物料探测技术对船舱和舱内物料进行三维原景重现、建立基于人工智能技术的卸船控制规则和抓斗路径规划、有效解决及利用抓斗的消摆和利摇技术提高卸船效率，把司机从高强度的重复劳动中解放出来，实现卸船机的无人值守运行是可行的。

内涵和主要做（方）法：

(1)在卸船机大梁上中部安装高精度物料探测雷达，在卸船作业前通过大车移动，实现对船舱和物料的覆盖扫描，将其轮廓信息三维成像、建模，经过分析计算将料堆与船舱剥离开来，并根据智能连续取料策略算法形成最优化卸船作业方案。操作员在司机室内首先将操作模式切换为无人值守模式，然后在操作终端上设置几个作业参数，确认后，系统开始全自动卸煤。

(2)项目采用产学研结合的方式进行。安徽华电芜湖发电有限公司联合北京汇力智能科技有限公司开展研发工作。系统由视频监控系统、大车防撞雷达检测系统、物料探测雷达系统、抓斗定位系统、操作维护终端、数据通信系统、大车位置检测系统等组成，实现全自动无人值守卸船。

原理或机理：

基于特定滤波和补偿算法实现雷达数据的筛选和重建；数据挖掘技术实现船舱与料堆的准确剥离及叠加料堆融合；综合考虑基于抓斗位置精确定位、抓斗摆动周期数学模型、抓斗控制延时精确测量基础上的参数模糊控制的智能优化算法，实现抓斗以受控最优曲线运行；兼顾安全与抓取效率的分层分堆、统筹排序实现智能连续取料策略。

创新亮点：

物料探测雷达的检测手段和数据处理算法、抓斗的防摇和任意点曲线运动、抓斗的精确定位与姿态控制等。

实施应用前后效果（益）情况对比：

（1）3号卸船机采用无人值守系统投入前，司机操作时，因视角局限司机很难看清煤堆高低起伏，且能见度受限于天气状况、司机室底面玻璃干净程度等因素，卸煤安全指数低。另外，司机在操作抓斗抓料时，需弯腰低头并保持专注力，力求尽量满斗抓料、避免煤堆坍塌埋住抓斗、避免碰撞船舱，劳动强度极大，长时间工作平均效率低。

（2）3号卸船机采用无人值守系统后避免了上述存在的问题，提高了工作效率，适当减少了卸船司机人数。同时卸煤更加平稳，控制精度也有所提高，既降低了设备故障率，又减少了因为滞卸产生的滞卸费和因抓斗碰伤船体而产生的维修补偿费。综合统计每年约节约资金56万元。

可推广应用范围：

安徽华电芜湖发电有限公司输煤系统码头3号抓斗卸船机全自动无人值守系统已在日常实际卸船作业中得到了充分和普遍应用，投运以来，运行效果良好，大幅减轻了卸船机司机的劳动强度，有效消除了设备运行安全隐患，提高了码头自动化运行水平，为不同行业之间同类设备提供了先进的技术经验，特别是在其他燃煤电厂具有优良的工程应用和推广价值。