青岛前湾港近120万平方米的干散货堆场内，看不见一名工人，52台各种类型的港口机械设备在有序运转。“我们给这些设备装上了软件‘大脑’，通过自动化电控系统实现了精准控制与运行。”山东朝辉自动化科技有限责任公司董事长纪辉告诉记者。
技术研发人员占比70%、每年研发投入占比10%以上……秉持以创新引领发展的理念，朝辉公司持续开展自主研发，攻克了远程操作、激光扫描、数字化料场管理、电子防摇、机构定位等多项干散货码头自动化和智能化核心技术，推动干散货智慧码头建设，成长为国家级高新技术企业。
探索自动化
朝辉公司成立之初，首先选取的技术突破口是堆取料机自动化。“我从小在海边长大，不少家人和朋友都在散货码头从事装卸工作，手动上料卸料的作业场景让我印象深刻。对于工人来说，工作比较辛苦；对于企业来说，效率较低、设备精度不高是亟需解决的问题。”纪辉说，经过认真调研、多次讨论，公司下决心研发既能提高设备精度又能实现矿石按比例混配的软件技术，满足市场需求。
说干就干。朝辉公司总经理尹可晖带领研发人员开始技术攻关，历时15个月，进行多次试验，寻找最优方案，成功开发出适用于矿石混配场景的高精度自动配料系统。“我们充分利用斗轮电流和悬臂皮带秤，实现恒流量控制，使自动化混配效率比人工混配提高一倍；应用激光扫描技术提高控制精度，使混配误差小于千分之三，后来又提升到千分之二。目前，该系统已应用到国内多个港口。”尹可晖说。
在此基础上，朝辉公司不断探索卸船机、门机、装车机、装船机、堆高机等大型码头设备自动化改造。“在这些设备中，门座式起重机自动化改造是个难题。”尹可晖告诉记者，门座式起重机小的抓斗可抓20吨货物，大的抓斗可抓40吨货物，要通过漏斗将货物精准装到大货车车厢内，需要解决两个问题，一个是抓斗摇摆幅度偏大，不好掌控；另一个是如果漏斗装满了但没有及时关闭抓斗，货物就会撒漏到车厢外。
为破解难题，朝辉公司技术人员研究了多个学科领域，通过大量学习和分析，进行知识整合，一步步攻克难关。比如，他们应用天体物理学原理，把门机的轴当作地球，把抓斗当作月亮，利用控制软件规划出一个恒定的轨道，最终实现摇摆幅度控制在5厘米左右。“这个摇摆幅度能够满足实际需求，抓斗到了漏斗上方后，马上就可以卸下货物。如果漏斗满了，通过激光扫描技术，立刻就能关闭抓斗，避免撒漏。”尹可晖说，公司改造的首台自动化门座式起重机作业效率比人工提高了50%，减少人工70%。
目前，朝辉公司已攻克百余项干散货码头智能化领域相关技术，累计改造自动化设备百余台。
迈向智能化
立足于港口大型装备自动化改造积累的经验，朝辉公司大步迈向智能化。
在青岛前湾港干散货堆场智能化项目建设过程中，最大的难点是如何形成统一的系统。“过去的管理系统来自20多个不同的厂家，管理和控制是分离的。如何把这么多个管理系统集成到一起，再把管理系统和控制系统打通实现联动？这需要我们解决许多难题。”纪辉说。
20多种系统就是20多种数字语言，集成到一起的关键是如何把这些数字语言变成一种所有设备都能“听懂”的数字语言。“为实现这一目标，我们用了两年时间，进行了无数次验证，翻译成PLC都能识别的计算机语言，开发出统一协议，最终研发出干散货码头全流程自动化及智能化管理系统，实现了对港口装卸全流程的智能管控。”纪辉说。
智能化实现了人与设备、设备与设备之间智能化互动。“比如，基于效率优先的原则，一艘船到了码头，系统会智能推优卸船效率最高的设备；以前设备出现故障，需要人工检测，效率较低，现在通过智能运维系统，哪里出现问题可以快速精准检测，未来还将逐步实现对设备故障的预判。”纪辉说。
智能化还解决了堆场的管理难题。“青岛前湾港近120万平方米干散货堆场，过去只能靠人工管理，库场队有60多人，巡查一遍货物的进出数量和堆存数量需要几天时间，数据滞后。”纪辉说，“现在，我们采用无人机携带激光扫描仪，以及在港口设备上安装激光扫描仪，20分钟便可更新一遍数据，货物管理也实现数字化呈现。”
2022年，朝辉公司承接了江苏靖江港煤码头二期智能化管理系统开发项目。“靖江港煤码头是向长江流域运输煤炭的集散地，有上百家贸易商，每家都有单独的堆场，人工管理模式难度大。二期煤码头计划建设6.7万平方米的煤棚，主要破解人工管理存在的痛点。”朝辉公司研发部负责人徐琳介绍。
如何解决靖江港煤码头的问题？智能化系统重在实现管理精细化。徐琳说，智能化系统要对煤堆的位置进行精确测量，对煤炭的数量、货主，对哪条船几点几分卸了多少吨、堆到几号堆、货种产地等，都要以数字化形式呈现，继而进行智能化管理。
通过构建数字化智慧堆场，实现管理数据和设备作业数据同步，朝辉公司破解了传统人工管理模式的诸多痛点，靖江港煤码头装卸效率提高了70%，人工大幅减少。
提高创新力
朝辉公司深知，关键核心技术是要不来、买不来、讨不来的，必须不断提高自身技术创新能力，把发展主动权牢牢掌握在自己手里。“多年来，我们始终坚持自主研发，持续加大投入，攻克一项项核心技术，才能在激烈的竞争中保持竞争力。”纪辉说。
高精度定位及激光扫描三维成像技术如今是朝辉公司应用场景最广泛的技术。“刚开始，公司采用国外激光产品，受到很多限制，后来改用国内激光产品，却面临如何与港口各种设备适配难题。”徐琳说，为此，公司专门组建了技术攻关团队，历时8个月，找到一种新的算法逻辑，经过上万次验证，研发出基于国产激光的扫描成像软件。目前，该软件已适配国内几十种激光产品。
比如，针对船舶姿态检测设备，朝辉公司研发了激光三维成像软件，应用激光扫描检测算法实现对船舶姿态准确检测，确保船舶安全运行和高效维护。之后，公司推动技术迭代，采用激光和视频结合的方式，不仅提高了检测速度，也提高了检测精度。
在拓展技术场景应用的过程中，朝辉公司建立了专业的服务体系。“我们根据客户需求，把服务贯穿于系统研发、软硬件集成、安装调试及维护培养的全过程。同时，建立项目管理制度，在安装和调试过程中以及项目交付使用后，派驻工程师到现场提供技术服务，及时解决问题，并做好运行及维修人员的培训工作。”纪辉说。
多机协同作业技术克服一机一舱装卸模式的技术短板，实现综合作业效率提升8%以上；智能换舱作业技术实现自动装船换舱过程停料不停机；自动堆料控制工艺可根据实际情况选择定点堆积或扇形堆积……朝辉公司不断突破新技术，目前拥有50多项计算机软件著作权、近20项专利。
“今年上半年，公司营业收入同比增长10%。下一步，公司将继续加大研发投入，加强核心自动化产品的研发、设计和实际运用，为打造绿色港口、智慧港口提供有价值的解决方案。”纪辉说。
