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     中國(guó)是世界的港口大國(guó)，2012年全球貨物吞吐量排名前十大港口中有七個(gè)是中國(guó)的，寧波-舟山港連續(xù)位居世界首位。2012年中國(guó)經(jīng)濟(jì)總量和貿(mào)易總量均已達(dá)世界第二，但同期物流成本占GDP比重18%（國(guó)際通用的衡量物流成本和管理水平的指標(biāo)，同期美國(guó)是8%），港口作為物流鏈中的重要節(jié)點(diǎn)，提高其效率迫在眉睫。大型化、智能化是提高港口效率、保障安全、綠色運(yùn)行的有效途徑，也是未來(lái)港口發(fā)展的必然趨勢(shì)。而這樣的轉(zhuǎn)型將給自動(dòng)化行業(yè)帶來(lái)哪些機(jī)遇和挑戰(zhàn)？本期專(zhuān)題策劃浙江省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院教授級(jí)高工李勇偉給予我們?nèi)娴姆治龊徒庾x。
         
                        
    李勇偉（1965-），男，浙江東陽(yáng)人，教授級(jí)高工，國(guó)家注冊(cè)電氣工程師，國(guó)家注冊(cè)監(jiān)理工程師，注冊(cè)一級(jí)建造師。現(xiàn)就職于浙江省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，負(fù)責(zé)水運(yùn)工程的總承包和設(shè)計(jì)等電氣和自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)工作，現(xiàn)任交通部評(píng)標(biāo)專(zhuān)家，浙江省重大建設(shè)工程評(píng)標(biāo)專(zhuān)家，杭州市建設(shè)工程評(píng)標(biāo)專(zhuān)家，省、市政府采購(gòu)專(zhuān)家。研究方向?yàn)樽詣?dòng)化控制系統(tǒng)、PLC和DCS系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)、儀表系統(tǒng)等的設(shè)計(jì)、成套、安裝及調(diào)試。

   我國(guó)貨物裝卸港口行業(yè)目前總體發(fā)展現(xiàn)狀如何？國(guó)家對(duì)于散Q 貨裝卸港口行業(yè)的未來(lái)發(fā)展有何規(guī)劃？

   李勇偉：

   （1）港口建設(shè)方面：2012年末全國(guó)港口擁有生產(chǎn)用碼頭泊位31862個(gè)；萬(wàn)噸級(jí)及以上泊位1886個(gè)，比上年末增加124個(gè)。

    全國(guó)萬(wàn)噸級(jí)及以上泊位中，專(zhuān)業(yè)化散貨（煤炭、礦石、原油、成品油、液體化工、糧食）泊位688個(gè)，通用散貨泊位379個(gè)，通用件雜貨泊位340個(gè)，比上年末分別增加48個(gè)、41個(gè)和18個(gè)。

   （2）港口生產(chǎn)方面：我國(guó)干散貨的吞吐量在2011年前（含2011年）已連續(xù)近十年保持2位數(shù)增長(zhǎng)，2012年受全球經(jīng)濟(jì)持續(xù)惡化影響，港口生產(chǎn)增速放緩，但仍保持7.4%的增長(zhǎng)，干散貨吞吐量占港口總吞吐量的58.4%。據(jù)上海國(guó)際航運(yùn)中心發(fā)布的年度報(bào)告稱(chēng)，2013年煤炭、鐵礦石等干散貨的吞吐量小幅回升，生產(chǎn)形勢(shì)回暖。

   （3）根據(jù)交通運(yùn)輸十二五規(guī)劃，我國(guó)將重點(diǎn)推進(jìn)煤炭、原油、鐵礦石和集裝箱碼頭的建設(shè)，其中計(jì)劃新增煤炭裝船能力3.1億噸，新增大型鐵礦石碼頭接卸能力3.9億噸，同時(shí)，還要加強(qiáng)南方地區(qū)公用煤炭接卸碼頭建設(shè)，根據(jù)國(guó)家煤炭?jī)?chǔ)備要求，相應(yīng)建設(shè)有關(guān)碼頭設(shè)施。根據(jù)《浙江省交通運(yùn)輸科技“十二五”發(fā)展規(guī)劃綱要》，浙江省沿海港口新增吞吐量要達(dá)到3億噸。

   （4）國(guó)家“十二五”規(guī)劃第十二章構(gòu)建綜合交通運(yùn)輸體系中明確要“推廣先進(jìn)裝備技術(shù)應(yīng)用，提高交通運(yùn)輸信息化水平。” 大型散貨碼頭關(guān)鍵設(shè)備屬于高端裝備制造，已連續(xù)三年被列入工信部等四部委《重大技術(shù)裝備自主創(chuàng)新指導(dǎo)目錄》，一直是國(guó)家重點(diǎn)支持發(fā)展的重大技術(shù)裝備。大型智能化裝卸碼頭示范工程也已列入我國(guó)《智能制造裝備發(fā)展專(zhuān)項(xiàng)2013年實(shí)施指南》及許多省市的2013年《戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)》目錄中。根據(jù)《浙江省交通運(yùn)輸節(jié)能減排“十二五”規(guī)劃綱要》，在全力建設(shè)大港口的同時(shí)，努力實(shí)現(xiàn)交通持續(xù)發(fā)展、資源有效利用的目標(biāo)，加快節(jié)能環(huán)保新產(chǎn)品、新技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用，如港口岸電接入系統(tǒng)等。

   （5）2011年2月，國(guó)務(wù)院正式發(fā)布《浙江海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展示范區(qū)規(guī)劃》，浙江海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展示范區(qū)建設(shè)上升為國(guó)家戰(zhàn)略。建設(shè)好浙江海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展示范區(qū)關(guān)系到我國(guó)實(shí)施海洋發(fā)展戰(zhàn)略和完善區(qū)域發(fā)展總體戰(zhàn)略的全局。

   當(dāng)前我國(guó)散貨裝卸港口行業(yè)在運(yùn)行和監(jiān)控中主要應(yīng)用了哪些自動(dòng)化技術(shù)？

   李勇偉：碼頭工藝對(duì)聯(lián)鎖控制的要求很高，同時(shí)主要裝卸設(shè)備均十分龐大和復(fù)雜，分布區(qū)域也大，因此硬件架構(gòu)上通常采用多層控制設(shè)計(jì)，即設(shè)備和主要子系統(tǒng)單獨(dú)設(shè)置PLC控制系統(tǒng)，完成其各機(jī)構(gòu)的協(xié)調(diào)控制從而達(dá)到主控系統(tǒng)對(duì)它的動(dòng)作要求；主控系統(tǒng)設(shè)置冗余PLC控制系統(tǒng)，完成整個(gè)工藝流程（如卸堆、取裝）的控制；主干網(wǎng)絡(luò)一般采用千兆光纖環(huán)網(wǎng)，并在主要設(shè)備與中控室間設(shè)置無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)冗余。系統(tǒng)主要應(yīng)用如下技術(shù)：

   （1）設(shè)備層面：普遍采用PLC控制技術(shù)、變頻控制技術(shù)（恒量堆/取料控制） 、現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等；

   （2）系統(tǒng)層面：冗余PLC控制技術(shù)、協(xié)調(diào)控制技術(shù)、變頻控制技術(shù)（部分裝船皮帶）、光纖環(huán)網(wǎng)技術(shù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、視頻與控制系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)、管控貿(mào)易一體化系統(tǒng)等。

   當(dāng)前我國(guó)散貨裝卸港口行業(yè)與國(guó)外發(fā)達(dá)地區(qū)相比，在自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用方面還存在哪些差距？

   李勇偉：經(jīng)過(guò)十多年的高速發(fā)展，我國(guó)散貨港口的設(shè)備單機(jī)水平已接近世界先進(jìn)水平，尤其在大型化方面已達(dá)到國(guó)際一流水平；但限于檢測(cè)水平等，某些裝卸設(shè)備如取料機(jī)、裝/卸船機(jī)等還不能完全自動(dòng)化，也缺少智能化功能。我國(guó)港口與國(guó)外先進(jìn)港口相比，差距最大的還是體現(xiàn)在整個(gè)系統(tǒng)的自動(dòng)化和智能化方面，尤其是信息管理系統(tǒng)的智能化，目前我國(guó)基本處在數(shù)字化、信息化的層面。國(guó)外港口注重推行自動(dòng)化和智能化碼頭作業(yè)、建設(shè)發(fā)達(dá)的碼頭物流信息系統(tǒng)、柔性的碼頭物流服務(wù)，同時(shí)注重系統(tǒng)的通用性和標(biāo)準(zhǔn)化，以便于跨區(qū)域合作，從而真正提高物流效率，順應(yīng)現(xiàn)代化碼頭發(fā)展的潮流。因此，我國(guó)港口的自動(dòng)化方面還需向全流程自動(dòng)化、協(xié)調(diào)控制發(fā)展，并結(jié)合先進(jìn)的傳感技術(shù)和智能化的信息管理系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化控制、智能控制。

    據(jù)報(bào)道國(guó)內(nèi)首個(gè)智能環(huán)保型全自動(dòng)化散貨裝卸碼頭正在建設(shè)當(dāng)中, 自動(dòng)化技術(shù)在其中發(fā)揮了怎樣的作用？其在自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用方面有何創(chuàng)新或突破？

   A：目前國(guó)家很重視智能散貨裝卸碼頭的建設(shè)，已在《智能制造裝備發(fā)展專(zhuān)項(xiàng)2013年實(shí)施指南》設(shè)立了專(zhuān)題。《指南》中為解決散貨裝卸設(shè)備（如取料機(jī)、裝/卸船機(jī)）的自動(dòng)化難題列出了像目標(biāo)定位系統(tǒng)（TPS）、GPS系統(tǒng)等先進(jìn)技術(shù)，并明確提出了智能化的功能要求。4月份由工信部、發(fā)改委、財(cái)政部共同組織的《智能制造裝備發(fā)展專(zhuān)項(xiàng)2013年實(shí)施指南》的項(xiàng)目申報(bào)工作，申報(bào)項(xiàng)目是針對(duì)擬建或在建的項(xiàng)目進(jìn)行的。其中智能化散貨裝卸碼頭示范應(yīng)用工程由華電重工股份有限公司參與了申報(bào)，其合作單位是上海工業(yè)自動(dòng)化儀表研究院，負(fù)責(zé)碼頭智能化部分的設(shè)計(jì)和實(shí)施。目前申報(bào)項(xiàng)目已順利通過(guò)了初審，也是唯一通過(guò)初審的項(xiàng)目，6月初已完成答辯審查。

   碼頭的智能化， 離不開(kāi)自動(dòng)化技術(shù)，它是碼頭智能化的基礎(chǔ)。該示范工程在自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用方面有如下創(chuàng)新和突破：

   （1）根據(jù)碼頭現(xiàn)狀和工藝條件，通過(guò)引入國(guó)際先進(jìn)并成熟的技術(shù)（如TPS、GPS等），全面實(shí)現(xiàn)作業(yè)時(shí)物料輪廓的實(shí)時(shí)識(shí)別，從而實(shí)現(xiàn)所有設(shè)備的全自動(dòng)作業(yè)；

   （2）由于普通散貨碼頭裝卸船作業(yè)中等待時(shí)間占據(jù)了很大部分，需要綜合應(yīng)用激光靠離泊系統(tǒng)、變頻控制、協(xié)調(diào)控制等技術(shù)，來(lái)大大縮短裝/卸船作業(yè)時(shí)間；

   （3）利用國(guó)際流行的神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)數(shù)學(xué)模型，建立各設(shè)備層面的專(zhuān)家系統(tǒng)，使設(shè)備不僅能自動(dòng)化地作業(yè)，還能智能化工作，進(jìn)一步提升和優(yōu)化作業(yè)效率；

   （4）對(duì)標(biāo)準(zhǔn)碼頭生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)的功能進(jìn)行智能化的提升，如實(shí)現(xiàn)計(jì)劃的滾動(dòng)推算、垛位的智能推薦、指令的自動(dòng)生成等等。

   通過(guò)先進(jìn)檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用、優(yōu)化算法的建立、智能化的信息管理及管控一體化的技術(shù)，全面實(shí)現(xiàn)碼頭的自動(dòng)化、智能化作業(yè)，提高碼頭整體效率。

   能否解釋下“智慧港口”的概念？作為未來(lái)港口行業(yè)的一大發(fā)展趨勢(shì)，您認(rèn)為其深入發(fā)展還需要哪些方面的發(fā)展和突破？

   A：智慧港口的基本特征是信息化、智能化，它運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將港口的裝載設(shè)備、船舶、堆場(chǎng)物料等信息都連接到網(wǎng)中，使現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員的勞動(dòng)負(fù)擔(dān)大大降低，錯(cuò)誤率基本杜絕；使港口管理人員把更多的注意力集中在生產(chǎn)管理和經(jīng)營(yíng)服務(wù)上。在“智慧港口”中，智能技術(shù)廣泛應(yīng)用，聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)智能算法的處理，可以得到大量的分析結(jié)論，最終為港口管理、客戶(hù)服務(wù)等方面提供可用的數(shù)據(jù)。具體要實(shí)現(xiàn)以下方面：

   （1）實(shí)現(xiàn)港口物流服務(wù)電子化、網(wǎng)絡(luò)化、無(wú)紙化和自動(dòng)化，降低港口物流服務(wù)成本，提高物流服務(wù)效率；

   （2）實(shí)現(xiàn)港口與船公司、鐵路、公路、場(chǎng)站、貨代、倉(cāng)儲(chǔ)等港口相關(guān)物流服務(wù)企業(yè)的無(wú)縫連接，通過(guò)物流信息平臺(tái)實(shí)現(xiàn)信息集成和共享，優(yōu)化物流供應(yīng)鏈管理，提高物流服務(wù)水平；

   （3）提高港口管理和決策水平，如實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)度，信息自動(dòng)化采集、存儲(chǔ)和加工，優(yōu)化港口物流流程和生產(chǎn)組織提高港口物流服務(wù)質(zhì)量；

   （4）實(shí)現(xiàn)港口與海關(guān)、海事、商檢等口岸單位的信息一體化，提高“大通關(guān)”效率和口岸部門(mén)服務(wù)水平；

   （5）搭建港口物流市場(chǎng)信息服務(wù)平臺(tái)，拓展港口物流市場(chǎng)交易、金融、保險(xiǎn)等配套服務(wù)功能；

   （6）實(shí)現(xiàn)港口物流信息資源的整合，為實(shí)施智慧港口和智能交通系統(tǒng)規(guī)劃提供支持。

   當(dāng)前，我國(guó)港口行業(yè)發(fā)展面臨著哪些挑戰(zhàn)？港口行業(yè)的未來(lái)發(fā)展對(duì)于自動(dòng)化技術(shù)提出了哪些新的需求？

   A：目前我國(guó)港口行業(yè)發(fā)展主要面臨以下兩方面的挑戰(zhàn)：一是缺乏統(tǒng)一規(guī)劃，地方自治特點(diǎn)突出，不少區(qū)域港口配置出現(xiàn)失衡狀態(tài)，港口與后方堆場(chǎng)、公路/鐵路集疏運(yùn)等系統(tǒng)建設(shè)由于資金等原因也受到很大限制，致使港區(qū)整體效率不高、服務(wù)能力不強(qiáng)，總體缺乏競(jìng)爭(zhēng)力。二是隨著世界經(jīng)濟(jì)的持續(xù)低迷和我國(guó)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，港口物流結(jié)構(gòu)性矛盾日趨明顯，體現(xiàn)在貨物種類(lèi)、泊位大小等方面供應(yīng)能力和需求之間的不平衡，例如2012年港口增速整體放緩情況下，有些港口弱增長(zhǎng)甚至負(fù)增長(zhǎng)，但仍有部分港口保持兩位數(shù)增長(zhǎng)。

   面臨這些挑戰(zhàn)，港口行業(yè)要轉(zhuǎn)變生產(chǎn)增長(zhǎng)方式，通過(guò)加強(qiáng)統(tǒng)一規(guī)劃、增強(qiáng)智能化，來(lái)應(yīng)對(duì)港口結(jié)構(gòu)性失衡，推進(jìn)行業(yè)持續(xù)增長(zhǎng)。這對(duì)自動(dòng)化技術(shù)也提出了如下新的要求：

   （1）要利用先進(jìn)自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)全面的智能感知（如堆取料設(shè)備定位、物料的輪廓、保護(hù)開(kāi)關(guān)動(dòng)作的位置等），以便實(shí)現(xiàn)高效率的自動(dòng)化控制，并在設(shè)備故障時(shí)快速找到故障點(diǎn)排除故障；

   （2）通過(guò)對(duì)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的智能分析變事故維修為狀態(tài)維修，保障設(shè)備的完好率；

   （3）通過(guò)對(duì)流程的優(yōu)化、協(xié)調(diào)控制和智能化控制，不僅實(shí)現(xiàn)港口的高效運(yùn)行，同時(shí)幫助實(shí)現(xiàn)港口的柔性化組織生產(chǎn)，提升港口競(jìng)爭(zhēng)力。

   對(duì)于港口行業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，您有何見(jiàn)解？

   A：在智慧港口的大背景下，對(duì)港口自動(dòng)化技術(shù)來(lái)說(shuō)未來(lái)將在以下幾個(gè)方面進(jìn)行努力：

   （1）通過(guò)先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，提高所有裝卸設(shè)備的自動(dòng)化和智能化水平，減少現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人數(shù)、向現(xiàn)場(chǎng)無(wú)人化方向發(fā)展。

   （2）通過(guò)管控一體化技術(shù)把智能化的信息管理系統(tǒng)與高效優(yōu)化的自動(dòng)化控制系統(tǒng)緊密結(jié)合起來(lái)，提高港口控制、管理和決策水平，優(yōu)化港口生產(chǎn)流程和物流組織方式，提高港口整體效率。

   （3）通過(guò)變頻控制技術(shù)、優(yōu)化算法、協(xié)調(diào)控制、干霧除塵及安全預(yù)控等各類(lèi)綜合措施，達(dá)到安全綠色、節(jié)能環(huán)保運(yùn)行的目的。

   （4）“油改電”岸電代替大容量船舶柴油發(fā)電機(jī)。港口是世界經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的重要推動(dòng)力，同時(shí)也是世界上主要的耗能單位和污染源頭。對(duì)岸電的適用各國(guó)均處于摸索試用階段。而在我國(guó)，岸電主要為船舶靠港時(shí)提供船上生活、照明用電等小容量設(shè)備，而生產(chǎn)作業(yè)設(shè)備，如壓艙水泵、錨絞機(jī)及船用吊機(jī)等因其容量很大，目前仍然需要船舶輔機(jī)供電。推進(jìn)港口船舶岸電關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用，對(duì)節(jié)能減排、建設(shè)綠色港口有著積極的意義，是解決靠岸船舶由于船上發(fā)電對(duì)港口水域帶來(lái)污染問(wèn)題的重要舉措，是科學(xué)利用海洋資源，加強(qiáng)海洋環(huán)境保護(hù)，推進(jìn)海洋生態(tài)文明建設(shè)，切實(shí)提高海洋經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展能力的重要舉措。 

     摘自《自動(dòng)化博覽》2013年7月刊