绿色散货码头智慧环保系统研究

冯军伟

摘要：随着社会的发展，我国沿海港口不论是在规模上还是能力上，都发生了翻天覆地的变化。经济水平的提升使得港口的货物贸易量不断增加，港口码头也由此取得了迅猛发展。本文系统分析了中国和其他发达国家港口绿色环保建设状况，找出我国绿色港口存在的不足，根据散货港口绿色环保系统的构建趋势，运用先进的信息技术和智慧能源管理体系等拟定了建设绿色散货码头的智慧环保系统方案。

关键词：散货码头 绿色 智慧环保 环保系统

中图分类号：TP393

Abstract： With the development of society， China's coastal ports have undergone earth-shaking changes both in scale and capacity. With the improvement of economic level， the cargo trade volume of the port is increasing， and the port terminal has made rapid development as well. This paper systematically analyzes the status of green environmental protection construction of ports in China and other developed countries， finds out the shortcomings of green ports in China， and formulates the smart environmental protection system scheme for building green bulk cargo terminals by using advanced information technology and smart energy management system according to the construction trend of green environmental protection system of bulk cargo ports.

Key Words： Bulk cargo terminal; Green; Intelligent environmental protection; Environmental protection system

随着社会的发展，我国沿海港口不论是在规模上还是能力上，都发生了翻天覆地的变化。经济水平的提升使得港口的货物贸易量不断增加，港口码头也由此取得了迅猛发展。不过港口在生产建设的过程中对陆域环境与海洋环境产生了嚴重的影响，致使水体与空气的质量均受到了污染。如今，世界各国都开始重视环境保护问题，要想促进港口经济的发展，我国就要构建生态、文明、环保、节能的绿色港口，这样低碳节能、可持续发展的港口发展模式才能得到全面的落实。特别是散货码头，由于在日常生产工作中会产生大量的粉尘与污水排放污染，因此国家更要重点建设智慧环保系统，这样散货码头才能进行绿色、环保的运营。

1国内外港口环保建设的现状

1.1国外港口环保建设的现状

国外很多国家一早就开展了绿色环保港口的建设工作，同时也取得了一定的成效。如美国的休斯顿港口，为了防止有害产品污染环境，在日常生产中使用了环保清洁产品，在集装箱中也安置了雨水处理器，从而确保了集装箱码头水域的金属含量未超出标准[1]。长滩港口自2005年便采用了“绿色港口”政策，同时在绿色港口建设上也取得了极佳的成就。至于英国，自政府颁布了海洋污水治理等有关政策后，伦敦港口也实行了海洋环保政策，使其海洋环境也得到了有效的保护。

1.2我国港口环保建设的现状

我国对绿色港口建设得相对较晚，不过很多港口已意识到绿色环保建设的重要性，同时也采取了一系列环保措施并取得了一定的成果。如上海港口已对很多轮胎式集装箱门式起重机实行了油改电式改造，借助该模式供电的起重机要比柴油发电的起重机能耗小，在成本上也能有效节约。至于连云港与远洋集团联合开发的高压变频数字化船用岸电系统更是国内首创的低碳环保节能项目[2] ，目前船用岸电系统已在国内多个码头推广，在节能减排方面取得了不错的成绩。随着环保要求的提升，国家对港口都有向绿色港口转型的要求，但因目前很多港口仍是第二代港口，正向第三代港口转型，除了新建码头和沿海发达地区部分码头，目前我国对绿色港口的建设程度比较落后，其中也存在着以下问题。

1.2.1环保意识有待提高

随着社会经济水平的提升，环境保护问题受到了国家与人们的重视，如今我国的环保部门已将目光放在了各港口的生产作业中。对于我国的散货码头而言，因其分布广、数量多，进出口的货物种类复杂多样，而不同货物携带的污染源并不相同，这也使我国的环保工作面临着极大的难题。相较于我国的集装箱码头，散货码头采取并优化的环保措施较为落后。

1.2.2发展模式不一致，标准体系建设不健全

如今，很多企业对绿色港口的建设只是局限在港区绿化以及污染源治理等方面，因缺乏对绿色战略体系的制定，企业无法真正了解绿色港口的实现途径。再加上建设期间没有完全考虑到环境保护问题，使得企业未将环境这一持续发展因素归纳入港口评价体系[3]。虽然越来越多的人们开始接受并注重绿色港口理念，但绿色港口行业还未被统一，同时也未促进或约束成员一同建设绿色港口，这也致使企业无法获得绿色竞争力。

2智慧环保系统的建设趋势

结合绿色理念建设生态、环保、低能、低污染的全新港口，绿色港口通过将港口发展与资源应用、环境保护全面综合在一起，不仅能实现港口经济的最大化，还能合理利用各种资源，对生态环境的污染也能降到最低，这样便可促进港口经济与环境保护的和谐发展[4]。对于港口而言，要想进行快速的发展难免会造成一定的环境问题，要想构建资源节约型、环境友好型的绿色港口，企业就要采用完整、科学的绿色港口评价体系。然而在发展绿色港口的过程中，技术瓶颈问题阻碍了企业的绿色效益，所以我国必须重视对绿色环保技术的研发与创新，全面落实油改电、防风防尘抑尘、船舶岸电推广、污水处理、雨水/压舱水回收等科技，再采用信息技术建设港口智慧环保系统，实时监测场内各区域环保指标达到环保闭环自动化管理先进水平，我国对绿色港口的建设水平也能大幅度提高。

3智慧环保系统研究

3.1研究目标与监测内容

本次研究通过分析污染场景、明确治理措施等环节制定了精细化管理机制，同时运用了全自动智能洒水系统展开了预防性管理[5]。同时着重监测了港口的温度、湿度、降雨、粉尘以及噪音等相关指标。

3.2系统构成与相关技术

智慧环保系统是借助多种智能仪器来获取环境监测数据，在数据建模以及智能系统等技术的支持下，散货码头智慧环保系统得以构建。

3.2.1粉尘管理技术

粉尘管理是由煤湿度监测系统与洒水系统等部分组成，同时也涵盖了PM2.5以及沉积尘等指标，其中煤湿度监测系统的管理已趋于自动化与精细化。在空气监测的过程中，空气质量监测程序可与降尘系统联动，前者作为全自动化控制系统，具备气象监测等内容。

在煤湿度监测系统中，主要是以洒水系统为主，它利用了煤湿度监控系统的干燥公式，如煤产品种类、温度等精细化设计与监控从而抑制了粉尘的产生。首先，在采样与监测湿度水平将煤产品分成了数十种类型，同时也减少了粉尘湿度水平[6]。再按照煤的种类与区域制定洒水流程，然后定点监测煤产品湿度，到装船起航前再检测煤产品的湿度。每个月港口企业都要对各地点采样调查，对比实际湿度与消除粉尘湿度便可制成报告并合理修正体系。

至于智能洒水系统，可结合干燥公式系统分析粉尘的产生，其中影响因素包含煤的湿度、风速以及卸载取料等，系统会根据计算结果自动控制喷洒系统的工作周期。在工作中港口企业需将洒水合理安置在皮带沿线和各个落料点位置，利用PLC控件、电感元件，SCADA系统可对洒水系统进行远程操控。而且SCADA系统可接收作业区的粉尘监控数据，一旦作业区的粉尘超标，系统便可自动开启洒水系统，以此避免灰尘的大面积传播。同时企业还可手动控制集成降尘系统，这样也能避免系统出现故障，而如果风速过大导致气象站不能顺利工作，项目负责人就可授权煤堆洒水枪进行手动管控。

在设计期间企业要全面发挥设备辅件的作用。同时在传送带与运输点采用机械密闭的方式可尽可能避免煤的溢出，如采用橡胶防尘帘以及全密封皮带输送机等方式。

3.2.2洒漏煤控制管理技术

采用精细化防洒漏煤对策在一定程度上能为港口码头省去大部分的检查、清理工作，在管理洒漏煤中皮带辅助设备以及监测工具均为重要措施。采用皮带秤/压力监测方法，并设定取料速度/流量上限便可自动化解决因超载引起的撒漏煤问题。在实际工作中，针对皮带出现的超载问题，装卸人员需实时监测皮带秤流量，通过管控卸煤的速度就能有效避免皮带超载。在取料期间，使用取料机可自动化管控取料量，在装船阶段，工作人员还要监测皮带秤流量，这样便可防止超载问题发生。此外，在中控室也可监测皮带秤流量，一旦发现皮带秤流量超出了预期数值，系统就会自动报警，这样工作人员便可第一时间发现从而及时调整整个系统的流量。

引起皮带洒漏煤的一大重要原因是皮带跑偏，皮带跑偏的原因有多种，主要是落料点不正和皮带老化皮带内部张力不一导致，可设置输送器糾偏装置，当输送带偏离原先轨道后可使用轴杆、倾斜设计加以纠正，如此一来输送带就能离开输送架构，物料也可停留在输送带上。目前自动化技术结合图像识别技术可以做到落料点自动调节避免皮带跑偏严重引起洒落煤，图像识别技术可以识别皮带的相对位置，在皮带偏离设置范围内后落料点落料调节装置接收到信号启动调节装置，直至皮带运行正常调节装置停止运行实现闭合管理。此外，运输皮带还易出现撕裂问题，针对此问题可在皮带系统安装监测装置，其中包括电信号收发器以及磁力检测线圈，这样便可实时监测皮带内部钢丝绳情况进而监测皮带，一旦出现撕裂问题，工作人员也能在第一时间发现并解决避免故障扩大化。

3.2.3智慧能源管理技术

在港口设计中，要想提高能源的利用效率，企业还要合理提高再生能源与清洁能源的应用比例。随着港口的运营生产，企业建设智慧能源系统也能全面监测能源的消耗，对于能源的绩效也能深入分析，这样也可实现节能目标。

首先是对绿色能源的设计。在条件允许的前提下，企业要考虑再生能源与清洁能源的应用问题，如岸电系统以及太阳能发电设备等。不管是设计环节还是建设阶段，企业都要采用“标准设计、工厂加工、装配建设”的管理理念，并且还必须把模块式变电所设计观念纳入其内，而且变电所使用的装配式工程结构拥有绿色健康、环保低碳与智能巡检等特点，并不需要工作人员进行操作。因此使用装配式工程结构建设建筑物，不但可以达到对工程设计与建造工作的规范化要求，还能全面提升建设的质量与效果，随之电网建设的能力也会加强。

其次是智慧能源管理系统。如今能效管理采用的自动化控制信息系统解决对策已逐渐成熟，同时也得到了广泛的应用。作为全新的创新思维方法，主动式能源管理不但改变了传统被动的能耗计算形式，还将能源计划性地整合到了生产作业中，在很大程度上都降低了能耗，减少浪费，利用最有限的能源便可达到最佳收益，也就是说把能源纳入生产投入，借助主动管理便可获得更大的能源收益。主动式能源管理包含了如下步骤：通过能源评估与审计能确定能源的消耗，同时也能明确节能范围并找到降低能源的方法。明确工厂能源消耗还可制定更加科学、可行的设备运行策略，掌握车间设备的能耗情况并把能源作为生产原料清单，这样企业也能科学管理能源投入。借助建模措施还可把能耗作为优化利润率的一种变量进行合理计算。此外，将能源视为变量还可自动优化生产，积极响应外部市场因素也能进行实时生产并优化产品供给。而且企业还要完善基础设施，扩大能源记分卡，全面考虑能源也能优化产品的供应链。对于港口企业而言，只有构建符合自身发展的智慧能源系统，才可更好管控能源的消耗，才能节约能源从而降低成本，并最大限度地提高企业的经济利润。

4结语

随着港口事业的不断发展，绿色环保已成为必然趋势，同时也是我国散货码头的革新发展方向。在构建智慧环保系统的过程中，可借鉴学习其他国家的先进环保技术与措施，但最重要的是要根据自身情况建设国际一流的绿色智慧码头，充分发挥绿色环保技术作用实现对绿色散货码头的建设。采用先进的信息、自动化科技，构建港口智慧环保系统。落实监测、环保措施不仅能最大限度地降低能源消耗，还能节省成本投入并提高企业建设绿色港口的竞争力。

参考文献

[1]万海霞，张伟红，吕昭江.绿色散货码头智慧环保系统研究[J].水运工程，2016（10）：177-181.

[2]王得蓉.高质量建设绿色智慧港口[J].港口科技，2020（7）：23-24，52.

[3]李天维.基于工业云的远程环保在线监控系统研究及实现[D].北京：北方工业大学，2019.

[4]王世水.超级游艇节能环保型空调通风系统设计[D].哈尔滨：哈尔滨工程大学，2019.

[5]林大煜.厦门港海天码头绿色港口建设[J].港口科技，2021（3）：22-24.

[6]孙付春，杨斌.山东港口的智慧绿色港口建设实践[J].港口科技，2020（12）：1-3.

3089500338270