立项背

针对传统散料码头翻车机、堆料机、取料机人工手动作业存在的劳动强度大、工作环境恶劣、生产效率不稳定、安全保障较差等问题，以生产用户角色开发，在国内外分别以激光扫描、数字建模为核心内容的前两代技术基础上，融合最新技术成果，自主研发全天候高效散料智能堆场V3.0工艺系统

技术内

研究了基于多传感器融合的高精度定位技术，提出了基于绝对值编码器、RFID校正技术与GNSS差分定位数据相互融合校验的方法，实现厘米级（±1cm）稳定精确定位，保障堆料机、取料机动态定位数据稳定、可靠、精确。研究了料堆的三维建模技术，提出了基于雷达的数学模拟计算和激光扫描相结合的三维建模系统，数学模拟计算建模解决了恶劣天气的干扰，实现了全天候、实时建模和自动作业；激光扫描提升了模型精度，实现精确模型，提升了自动化作业精准度。研究了斗轮流量的精确控制，提出了基于取料机几何尺寸建模的前馈控制和基于卡尔曼滤波的斗轮电流反馈PI调节相结合的取料流量控制方法，实现了准确稳定的取料流量控制。研究了基于三维模型、检测雷达和斗轮电流相结合的料堆边缘判断算法、料堆塌垛处理工艺，开发了三维建模成像及模型解算软件，开发了翻堆取的远程全自动作业PLC软件和HMI软件。设计出通岗一体的远程监控机制，提出了标准层高的宽料堆分层堆料新工艺，完善了翻车机、堆料机、取料机一体化控制方法，实现全天候高效散料智能堆场建设

创新亮

将核心控制逻辑由传统服务器系统重新开发迁移至PLC系统，实现整体系统自主开发、自主维护。数学三维模型与实际料堆误差小于2.5%，料堆三维建模辅助时间由600秒降低为4秒。突破原有系统恶劣天气无法全自动作业等技术瓶颈，全自动化工作率由30%提升至90%。1-3列车堆料高度下降50%，1-4列车顶层取料机效率提升30%

项目整体水平经天津市科技成果鉴定为国际先进。取得专利授权6项。发表学术论文5篇

技术经济指

直接经济效益为每年3167.12万元

年节约外委维护成本50万元

基于生产管理系统、能耗管理系统对该系统试运行阶段写实分析，新工艺提升1-3列车即1.2万吨料堆和各规格料堆的顶层取料能力30%，降低卸车作业能耗2%。以年卸车4502.93万吨、翻堆单耗0.6415kwh/t，用电成本0.8386元/kwh，装船4538.48万吨，装船收入20.4元/吨为计算样本，在年装卸生产各4500万吨，保守估计万吨垛及顶层取料占11%的情况下，年降低翻堆用电成本48.42万元，提高装船收入3060万元

以年度计，单机垛位扫描单次时长平均为10分钟，耗能8kwh，总扫描次数13000次，新工艺系统可减少电耗104000千瓦时，降低用电成本8.7万元

间接经济效益约为每年850万

避免宕机影响的全场停产事件，每年可减少生产时间损失累计20个小时

减少垛型扫描辅助作业时间2166小时用于装卸生产、设备维修保养，其中10%用于生产作业，可新增作业量84万吨，新增利润约850万元

成效及应用推广情

围绕“智能、绿色、安全、高效、幸福”港口建设，全天候高效散料智能堆场V3.0工艺系统，大幅提升了散料堆场单机的全天候高效率建模及全自动作业水平，降低人工干预比例，降低监护强度，全自动作业率提升至90%。优化垛型，降低人工苫盖作业难度和风险。大幅提升了散料堆场单机的精确稳定定位水平，提升了设备的安全性和稳定性。提升了作业环境，实现了机上无人作业，解决了人工机上作业的粉尘污染、职业病伤害

该项技术已经在神华天津煤炭码头有限责任公司10台堆场单机中得到成功运用，效果良好， 产生经济效益3167.12万元，工艺水平显著提升，工作环境彻底改善，劳动强度明显降低。该技术已完成在神华粤电珠海煤炭码头公司技术推广工作。正在为防城港钢铁基地落地实施，目前架构设计工作已基本完成