浅析计算机技术在无人码头中的运用

闫静祎

摘要：近几年，计算机技术已经运用到各行各业，今天我们就来浅析计算机技术在无人码头中的运用。本文首先概述了什么是无人码头，接着分析了计算机技术在无人码头中的应用，包括智能识别、精确定位、自动导引三大技术。最后，对比了无人码头相对于传统码头的优势，包括更高效的效率、更安全的操作、更绿色的工具、更低廉的成本四个方面。

关键词：计算机技术;无人码头;无人时代

中图分类号：TN91 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2018）12-0204-02

0 引言

2017年年末，上海洋山港四期自动化码头正式投产，这一举世瞩目的工程在聚光灯下走上工业制造历史的舞台。尤其那些无人驾驶的“搬运工”站到了中国智能物流的舞台中央，吸引了全世界的眼球。上海洋山港的吞吐量从零开始，至今已经连续7年荣登全球第一。四期自动化的投入使用，又将上海洋山港的吞吐量、工作效率、安全指数等推上新高。要知道，在自动化码头领域，中国既无先例可参考积累又特别少，走到现在连曾经海运第一的英国都来取经的水平着实太不容易。这一次，中国再一次让世界看到了中国速度、中国精神。

除了连续第一的吞吐量之外，最值得我们骄傲的还有被应用其中的自动化技术。洋山港无人码头是国内首个全部由中国自主研发的自动化码头，也是世界上综合能力最强、自动化程度最高的自动化码头。全部由智能传感器自动执行工作动作，使得码头对于集装箱的识别更加智能，定位更加准确，作业也更加安全。以海运为例，货物从船舶卸下来到被安置于堆场的指定地点的整个过程中，装卸也好运输也罢，所有工作无需任何人工参与。灯火通明、川流不息的码头上，工作井然有序地进行，而且整个工作过程下来也只需要5～10分钟，工作效率显著提高。无人码头引领了工业无人化的大方向，使得智能物流相关技术更上一个台阶，有关专家认为自动化码头将成为中国工业4.0的领头羊。接下来，我们将针对计算机技术在无人码头中的应用进行分析，让我们一起见证计算机技术在中国的码头上创造的奇迹。

1 无人时代的开端—无人码头

无人码头的开端在欧洲，当地昂贵的人工以及成熟技工的匮乏等原因，使得码头成本高、效率低，所以急需要自动化技术的介入。但以当时欧洲的技术水平实现的自动化只是起到了节省人工的作用，远远达不到智能化港口的水平。20世纪80年代，英国、荷兰、日本等国家率先尝试了自动化码头的科研工作，但受技术、经济以及财政等因素的限制，最终未能成行。

1993年，荷兰鹿特丹港ETC码头第一次投放使用以内燃机液压驱动、运行速度为3m/s的AGV。配备單小车结构岸桥、固定圆形AGV运行路线及每个堆场只有一台的轨道吊，这便是第一代自动化集装箱码头。第二代则以德国汉堡港CTA码头为代表的，双小车结构的岸桥和能够依靠异频雷达导航的AGV，使得码头效率大幅度提升。第三代则是以隶属和记黄埔港口集团的荷兰鹿特丹港Euromax码头为代表，这一代自动化港口的主要提升点是每个堆区内的轨道吊装卸货方式变为对称接力式，装卸效率大幅度提升。第四代就完全以中国码头为主了，代表码头有厦门远海、青岛前湾港及洋山港四期。

2014年8月厦门远海自动化码头投产试运行，这是中国第一个全自动化码头，配备3台带转接平台的双小车自动化岸桥、18台全锂电池驱动的AGV以及8个带有两个自动化轨道的自动化堆场，该码头年吞吐量可达78万～91万标箱。

2017年5月，青岛前湾自动化码头投产，岸线全长660米，配备两个泊位、7台STS、38台自升起混合动力自动化引导小车、20台ARMG，其中值得一提的是，自升起混合动力自动化引导小车可自动循环充电，这就意味着续航时间没有限制。再加上全自动理货、喷淋熏蒸消毒及空箱查验，青岛前湾港自动化码头年吞吐量高达150万标箱。

2017年12月，上海港洋山码头四期投产，这次中国又实现了一个世界第一。这个码头岸线全长近2800米，设置了5个五万吨级和2个7万吨级的集装箱泊位、58个自动化堆场、26台自动化岸桥、130台AGV、116台ARMG，年吞吐量630万标箱。

尤其是上海港洋山码头，这是我国首座具有完整自主知识产权的自动化集装箱码头，从我国港口的创新、升级和转型等各方面来看都具有重要的意义。从数据来看，中国在自动化码头领域已经走在世界的前端，洋山码头将成为世界级自动化码头的示范工程。

2 计算机技术在无人码头中的应用

通过上文的分析，我们可以在脑海中形成一个大概的无人码头作业模型。试想，一艘船按照计划停靠在指定泊位，岸桥根据指令移动到指定位置，主小车自动下降到适当高度，由远程人员控制着箱后切换到自动模式，主小车再将集装箱放置在中转平台后继续执行作业。接着由门架小车将该集装箱运送到AGV上，AGV载着集装箱运行到指定的交换区，通过自带的升降平台将集装箱放在堆区的支架上。然后轨道吊从支架上吊起集装箱将集装箱放置在指定地点。就这样，一个集装箱的安置作业就完成了。

这个过程之所以能够看起来如此顺畅简单完全依赖于多智能体协同技术。这项技术是基于自动控制、人工智能、运筹学、通信工程及系统工程学等多领域学科的综合为基础发展起来的，能够适应复杂系统的控制要求，让多个智能体能够在复杂且实时变化的动态环境下合理分配资源、分工协作，最终高效地完成工作任务。在无人码头中，从计算机角度来看，多智能体涉及到的技术大致可简单分为智能识别技术、精确定位技术及自我导航技术。

2.1 智能识别技术

在码头中装卸集装箱时，需要对集装箱堆垛的形状进行判断，然后岸桥再到准确位置进行装卸，这个过程以前是需要人工到达指定地点手工操作，自动化无人码头则通过激光扫描器这一智能的“眼睛”实现了对集装箱轮廓的识别，同时激光扫描不但识别精准，而且不受风雨雷电的干扰。在任何情况下都能取得集装箱轮廓值并上传至上位机，然后由控制器重构出堆区堆垛的三维轮廓，找到最佳安置地点，最终装卸设备得以实现集装箱的装卸工作。

2.2 精确定位技术

在岸桥吊和场桥吊的小车进行作业的过程中，需要对小车的位置进行精确定位以便准确地抓取到集装箱。传统方法都是使用普通的旋转编码器，这种方式精确度低容易造成打滑，就需要人工进行干预。而自动化无人码头的岸桥吊和场桥吊则使用直线编码器解决了这一问题。直线编码器能够确定起重机在运行中的觉对位置，使得集装箱的堆栈尽可能具有最小误差，这样直接就避免了人工干预，提升了桥吊的自动化水平。

2.3 自动导引技术

在无人码头中有序且忙碌地运行着的AGV中文名字叫无人搬运车，它上面配备了电磁学或光学等自动导引装置。该装置使得AGV既能够按照导引路径行驶到准确地点而不发生碰撞，又能通过电脑人工控制行进路线。像洋山码头就使用的粘贴在地上的电磁轨道设置好路线，然后AGV依据电磁轨道传输的数据进行作业，最终能够平稳地完成指定任务，这一过程准确又迅速，效率非常高。

3 与传统码头相比无人码头的优势

洋山港无人码头因为在工作区域几乎看不到人，所以被人们戏称为“魔鬼码头”。码头从原来的肩挑手抗升级成为机械抓斗，从原来的以人工为主到现在的全自动化、智能化，技术的精进一刻都未曾停止过。港口已不再停止在追求效率的单一层面，自动化、人工智能及大数据等技术的不断深入拓展，使得港口搭上了物联网的快车，高效的同时也增加了更安全可靠的环境、更绿色环保的工具，为中国的经济发展以及海上丝绸之路搭建了重要支撑。与传统码头相比，无人码头的优势显著，全球自动化码头的春天正在向我们走来。

3.1 更高效的效率

在传统码头的作业中占主导地位的是人力，所有事情都需要人力出面处理。就拿单证放行业务来说，传统码头都是需要业务人员手动操作，这个过程中涉及多名业务员，同时需要客户方人员现场办理，人力的介入出现错误就无法彻底避免。而且在繁忙的工作过程中，纸质的单证非常容易遗失，后续再想查阅也比较麻烦。在港口中的每个岗位都对操作能力有非常高的要求。实践证明，由于人力的独特性使得每个人的能力及责任心不同，对待工作的态度不同，会对现场作业产生影响。甚至某一个岗位上的工作人员状态不好，就会影响整个流程甚至整个码头的的生产。伤病、假期或者其它无法人力抗拒的自然因素更会对工作效率产生影响。

自动化码头则可有效避免以上所有问题，可以对船期进行精确的安排，对作业进行周全的策划，装卸作业也不再会受到人力能力、体力的影响。就拿上面提到的单证放行业务来说，目前各个码头已经实现了电子化、无纸化、EDI信息自动核对及自动放行等业务，去掉了业務办理人员，客户方不需要再单独派人到码头现场办理业务。更重要的是，自动化无人码头可以24小时全天候井然有序地作业，更精确的集装箱识别、更快捷的装卸方式以及更科学的自动路线规划使得货物的装卸工作得以最快速的方式、最短的时间内完成，同时对于紧急事件的应变能力也大幅度增强，有效地缓解了码头的作业压力，在提高了码头的作业效率的同时，还能满足更多船舶大型化的要求。精确的集装箱安置定位，也使得集装箱摆放整齐，高效地利用了堆场的容积，使码头最大容量得以充分体现。

3.2 更安全的操作

码头作为一个操作性十足的企业，绝大部分业务都是发生在现场，而现场来来往往着很多大型运输设备、装卸设备，安全问题就不能不考虑。通过传统码头的历史数据来看，安全事故高发场所就是码头中涉及到的人机交互场景，引发事故的主要原因往往是出于操作人员本身，比如不严格按照操作规范执行工作、长期抱有侥幸心理的麻痹大意、疲劳作业等等。遗憾的是，这些存在主观能动性的人为失误，只要有人在就很难避免。自动化无人码头在很大限度上减少了人机交互，原有很多的人机交互场景如今已不再需要人类直接接触，工作人员只需要远程控制即可实现作业。目前，自动化无人码头基本可以实现零事故作业。

3.3 更绿色的工具

传统码头都是采用内燃机驱动的水平运输，这种模式下使得整个作业区噪音大、尾气排放超标，严重污染环境。而自动化无人码头的岸桥与堆场之间，利用低价桥结合电动小车形式进行运输，节能又环保。同时，运输的AGV使用电驱动，还能够自动循环充电，有效地降低了噪声，同时尾气零排放也大大降低了对环境的污染，使得整个码头的作业在更加绿色环保的环境中进行。

3.4 更低廉的成本

随着经济的不断发展，人们的生活水准在不断提高，各方面的成本都在不断增加，尤其是人力成本最为明显。传统码头中大量繁重的工作需要大量的人力，近些年，随着员工的福利待遇纳入法律范畴，人力成本对企业的压力越来越大，尤其那些比较成熟、业务量趋近饱和的码头，利润更是越来越少。自动化无人码头的用工人数最少只占传统码头用工人数的5%，人工成本大幅度减少。同时机械还能全年无休作业，场地利用率、装卸货效率等再次得到提升，使得企业成本在降低、容量在增加，相比之前利润自然非常可观。

4 结语

目前，中国的自动化无人码头处于世界领先地位，本着可持续发展的道路，我们的无人码头自动化相关技术高效且环保，颠覆了传统码头作业方式，降低成本的基础上又提升了操作的安全度和可靠度，无论是装卸货方面，还是货物运输与查验方面，都为全世界的船舶行业水平带来了质的飞跃。相信随着码头作业越来越智能化，在计算机相关技术的加持下，码头供应链涉及的码头设备生产、维护、运输甚至与其息息相关的物流行业都将发生巨大变化。

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Analysis on the Application of Computer Technology in Unmanned Wharf

YAN Jing-yi

（Tangshan No.1 Middle School， Hebei Province，Tangshan Hebei  063000）

Abstract：In recent years， computer technology has been applied to all walks of life. Today we will analyze the application of computer technology in unmanned terminals. This article first outlines what is an unmanned dock， and then analyzes the application of computer technology in unmanned docks， including intelligent identification， precise positioning， and automatic guidance. Finally， the advantages of unmanned terminals compared to traditional terminals are compared， including more efficient efficiency， safer operation， greener tools， and lower cost.

Key words：computer technology; unmanned dock; unmanned era