CN111747133A - 一种码头散货装船系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种码头散货装船系统及方法，涉及一种散货货物的装船设备及技术。它解决了现有技术中各工序协调度差的问题。本码头散货装船系统及方法，包括装船线控制装置、输送皮带控制系统、取料机自动控制系统、装船机自动控制系统，装船线控制装置、输送皮带控制系统、取料机自动控制系统、装船机自动控制系统之间通过以太网通信；装船线控制装置，根据工作状态控制输送皮带控制系统、取料机自动控制系统、装船机自动控制系统。本发明通过装船线工序间的时间预测和计算，准确估计各个工序的开始和结束时刻，各工序之间保持一个紧凑的工作节拍，减少装船线空载时长，降低能耗。缩短装船时长，提高装船效率。

Description

一种码头散货装船系统及方法

技术领域

本发明属于港口货物装卸技术领域，涉及一种散货货物的装船设备及技术。

背景技术

散货是船舶运输的重要运输物品，例如谷物、煤、矿砂、盐、水泥等，特别是煤炭，全球贸易一体化的发展促进了全球范围内对煤炭运输的需求。从大类商品来看，铁矿石、煤炭、粮食等散货的海运量上升呈快速增长的态势。伴随这一发展的是远洋散货运输船舶的不断更新，以及能够停靠和接卸这些大型船舶的超级大港使用的散货装卸船设备的更新。

目前，码头散货装船系统自动化程度较低，装船作业均采用人工或半自动操作方式，司机在司机室全部或部分操作。

中国专利文献（公开号：CN206466754U；CN202880501U ；CN101329166；CN201785060U；CN110104408A；CN110111014A；CN103224149A；CN1987693）也公开了一些相关提高效率的方案，但是这些方案只是解决了其中的部分问题或实现了部分装置的协作工作，为能实现整个系统的有效配合，通常在装船作业时，需在船上设置一名观测人员配合实现装船作业。装船机与取料机及输送皮带系统之间互相独立、缺乏协同控制，导致前后工序衔接和等待时间过长，补舱阶段时间过长，整体作业效率低下。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的各工序间协调性差的上述问题，提出了一种码头散货装船系统及方法，本码头散货装船系统及方法使得各工序有序协调工作，提高装船效率。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种码头散货装船系统，包括装船线控制装置、输送皮带控制系统、取料机自动控制系统、装船机自动控制系统，装船线控制装置、输送皮带控制系统、取料机自动控制系统、装船机自动控制系统之间通过以太网通信；装船线控制装置，根据工作状态控制输送皮带控制系统、取料机自动控制系统、装船机自动控制系统；输送皮带控制系统，包括堆场输送皮带、堆场电子皮带秤、水平输送皮带、码头输送皮带、码头电子皮带秤、转运站以及输送皮带控制装置；堆场输送皮带、水平输送皮带、码头输送皮带、转运站用于将散料从取料机输送到装船机；堆场电子皮带秤、码头电子皮带秤分别用于计量堆场出口处和码头入口处的皮带料流瞬时量和累计量；输送皮带控制装置与其它设备通过现场总线方式进行连接通信，实现系统各个设备的启动、停止以及数据的采集；取料机自动控制系统包括取料机、取料机检测装置、取料机控制装置；取料机检测装置用于检测取料机当前空间位置、取料流量、工作状态；取料机与取料机控制装置通过以太网连接通信，取料机检测装置通过现场总线和以太网与取料机控制装置连接通信；取料机控制装置根据取料机检测装置的信息控制取料机工作；装船机自动控制系统包括装船机、装船机检测装置、装船机控制装置；装船机与装船机控制装置通过以太网连接通信；装船机检测装置用于检测装船机空间位置及船舶状态信息；装船机检测装置通过现场总线和以太网与装船机控制装置连接通信；装船机控制装置根据装船机检测装置的信息控制装船机工作。

在某些实施方式中，码头输送皮带包括多段独立的单元输送带，单元输送带依次排列，单元输送带中部转动的设置在支撑架上，单元输送带与支撑架之间设置有伸缩控制装置，伸缩控制装置控制单元输送带两端的高度；支撑架可绕垂直轴转动的设置在底座上，相邻两个单元输送带位于同一直线时，两个单元输送带的相邻端部上下交错对应的空间设置有调节导流筒，转动控制装置控制调节导流筒绕对称轴转动，一侧单元输送带的端部位于调节导流筒进料口的上方，一侧单元输送带的端部位于调节导流筒出料口的下方，调节导流筒内管腔设置有向下倾斜的导流板，导流板遮挡住调节导流筒内管腔的半个出料口，装船机的进料传送带的端部位于调节导流筒出料口与单元输送带之间，并且进料传送带的端部遮挡调节导流筒的半个出料口，调节导流筒的转动使得进料传送带对出料口的遮挡面积发生变化，每个单元输送带均设置有电子皮带秤，所述有单元输送带上的电子皮带秤的测量值的和为码头电子皮带秤的测量值。

一种应用上述码头散货装船系统的装船方法，包括以下步骤：

S1:船舶靠泊后，装船机自动控制系统对船舱定位和船舱识别，根据船型总装载量Q₀和船舱数，分配各船舱的装船顺序和装载量；

S2:设置取料作业的堆场目标料堆、取料机取料流量、输送皮带组合；

装船机自动控制系统根据装船船舱顺序进入目标船舱，在T1时刻装船准备就绪；

S3:取料机自动控制系统根据目标料堆信息，进行取料机定位和目标料堆寻址，到达指定料堆初始取料空间位置；如果已位于料堆初始取料空间位置则不需操作；T2时刻取料准备就绪；

S4:输送皮带控制 系统堆场输送皮带、水平输送皮带、转运站、码头输送皮带顺着料流方向启动，堆场输送皮带T3时刻启动，码头输送皮带T4时刻启动；

S5:取料机T5时刻开始取料，取料流量恒定控制在额定取料流量，料流T5时刻在取料机，T6时刻到达装船机；

S6:装船作业，监测堆场电子皮带秤累计数据Q_堆，当Q_堆满足Q_堆=Q2=船舱的预置装载量Q1-堆场输送皮带存料量Q_存时，开始停止作业；

S7:取料机T7时刻停止，输送皮带顺着料流方向停止，堆场输送皮带T8时刻停止，码头输送皮带T9时刻停止，装船机T11停止；

S8:判断是否需要移舱，如果是则重复S2至S7步骤，直到所有计划装载的船舱完成装船作业；如果否则进入S9步骤；

S9:船方进行水尺计量，测得船舶装载量Q_水，根据（Q₀-Q_水）确定船舶的补舱量，确定补舱的目标船舱为船艏和船艉二舱以及补水尺装载量；

S10:重复S2至S9步骤，对船艏和船艉二舱实施补舱作业，直到（Q₀-Q_水）符合装船要求。

在某些实施方式中，在船舱装船开始阶段，各时刻关系需同时满足条件 T3<T5,T4<T6,T1<T6,且（T5-T3）、（T6-T1）等于设置的安全时长，（T6-T4）大于等于设置的安全时长；在船舱装船停止阶段，各时刻关系需同时满足条件 T7<T8,T10<T9,T10<T11,且（T8-T7）、T11-T10）等于设置的安全时长，（T9-T10）大于等于设置的安全时长。

在某些实施方式中，船舱装船开始阶段T1由装船机与目标船舱距离、装船机移动速度及装船机臂架和溜筒的操作时长确定，T1=船舶靠泊时刻+移动时长+进舱操作固定时长；T6由T1确定，T6=T1+安全时长；T5由T6确定，T5=T6-料流从取料机到码头装船机的时延-安全时长；T3与T4由三个约束条件确定：T4<=T6-安全时长，T3=T5+安全时长，T3和T4满足皮带机顺料流启动时间关系；T2=T5-取料机准备就绪时长，取料机准备就绪时长由取料机当前实时位置与目标料堆位置的距离、取料机移动速度、悬臂操作时长确定。

在某些实施方式中，船舱装船停止阶段T7由Q_堆=Q1-Q_存确定，堆场输送皮带存料量由堆场电子皮带秤的平均瞬时数据与料流从取料机移动至堆场电子皮带秤的时长确定，料流从取料机移动至堆场电子皮带秤的时长由取料机至堆场电子皮带秤的实时距离与堆场输送皮带的移动速度确定；T8=T7+安全时长；T10= T7-料流从取料机到码头装船机的时延+安全时长；T9由二个约束条件确定：T9>=T10+安全时长，T9和T8满足皮带机顺料流停止时间关系；T11=T9+安全时长。

在某些实施方式中，料流从取料机到码头装船机的时延通过公式Δt=（取料机至堆场电子皮带秤实时距离/皮带机移动速度+堆场电子皮带秤至码头电子皮带秤时延+码头电子皮带秤至装船机位置实时距离/皮带机移动速度）计算确定；堆场电子皮带秤至码头电子皮带秤时延为：装船开始阶段堆场电子皮带秤和码头电子皮带秤开始计量时刻的时间差，即T22-T21。

在某些实施方式中，皮带机顺料流启动时间关系：当前皮带机启动时间=紧前皮带机启动时间+紧前皮带机长度/紧前皮带机移动速度+安全时长；皮带机顺料流停止时间关系：当前皮带机停止时间=紧前皮带机停止时间+当前皮带机长度/当前皮带机移动速度+安全时长，皮带机移动速度为固定值。

在某些实施方式中，工序间的安全时长根据实际操作的工序平均值和标准方差统计值确定。

在某些实施方式中，不同的装船机的出料端对应不同的船舱或船舶，装船机控制装置根据不同船舱或船舶对散货的需求量控制相应的调节导流筒转动从而控制进入不同装船机的进料传送带的散货量。

与现有技术相比，本码头散货装船系统及方法具有以下优点：

本发明通过装船线工序间的时间预测和计算，准确估计各个工序的开始和结束时刻，各工序之间保持一个紧凑的工作节拍，减少装船线空载时长，降低能耗。通过装船量监测，在正常装船和补舱阶段均采用取料、输送、装船的额定出力负荷作业，减少低流量作业时长，特别是补舱时长，缩短装船时长，提高装船效率。通过对进料传送带设置成多个独立单元调节传送带的组合形式，可更好的实现多转船机的协调配合，使得不同的船舱或船舶得到适量的散货，在装船阶段就可实时的根据不同船舱或船舶的状态，通过调节导流筒的简单调节即可实现对不同转船机上料的调节，不必调节整个传送系统的传送量或速度，从而避免打乱整体步调，也可降低最后补舱所用的时间。

附图说明

在附图(其不一定是按比例绘制的)中，相似的附图标记可在不同的视图中描述相似的部件。具有不同字母后缀的相似附图标记可表示相似部件的不同示例。附图以示例而非限制的方式大体示出了本文中所讨论的各个实施例。

图1 本发明的系统组成图；

图2是输送皮带控制系统组成示意图；

图3是取料机自动控制系统组成的示意图

图4是装船机自动控制系统组成的示意图；

图5是装船线生产设备布置的示意图；

图6是本发明的装船总流程图；

图7是本发明的装船工艺的时序关系图；

图8是实施例二的示意图；

图9是实施例二的单元输送带朝向另一个方向输送的示意图；

图10是实施例二的俯视图；

图11是调节导流筒出料口完全对应进料传送带的示意图；

图12是调节导流筒出料口完全对应下方单元输送带的示意图；

图13 是调节导流筒出料口一半对应进料传送带的示意图。

图中，装船线控制装置100、输送皮带控制系统101、取料机自动控制系统102、装船机自动控制系统103，取料机1，堆场输送皮带2、堆场电子皮带秤3、水平输送皮带4、码头输送皮带8、码头电子皮带秤5、装船机6，船舶7，取料机所在堆场9，转运站10，输送皮带控制装置201，取料机检测装置211、取料机控制装置212，装船机检测装置222、装船机控制装置221；单元输送带11，支撑架12，伸缩控制装置13，底座14，调节导流筒15，转动控制装置16，导流板17，进料传送带18，臂架皮带机19，船舱701，下方导流筒20，梳料齿21。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例，并结合附图对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例，以下实施方式并不限制权利要求书所涉及的发明。此外，实施方式中说明的特征的所有组合未必是发明的解决方案所必须的。

本领域的普通技术人员应理解，所有的定向参考(例如，上方、下方、向上、上、向下、下、顶部、底部、左、右、垂直、水平等)描述性地用于附图以有助于读者理解，且不表示(例如，对位置、方位或用途等)对由所附权利要求书限定的本发明的范围的限制。另外，术语“基本上”可以是指条件、量、值或尺寸等的轻微不精确或轻微偏差，其中的一些在制造偏差或容限范围内。

实施例一

如图1至5所示，一种码头散货装船系统，包括装船线控制装置100、输送皮带控制系统101、取料机自动控制系统102、装船机自动控制系统103。装船线控制装置、输送皮带控制系统、取料机自动控制系统、装船机自动控制系统之间通过以太网连接通信。这些控制系统及装置之间通信利用计算机系统配合网络设备及相应的软件即可实现，属于现有技术这里不再做赘述。

装船线控制装置，用于根据输送皮带控制系统、取料机自动控制系统、装船机自动控制系统的工作状态，分析三者之间的工作时序关系以及装船线的料量数据，将新的工作指令发送至输送皮带控制系统、取料机自动控制系统、装船机自动控制系统，以便控制三者协调的工作。当然这里所说的控制装置或系统，即具有根据接收的信号或指令通过软件处理判断后发出指令控制各设备工作的自动化控制设备，例如工控机等智能化的工业计算机。

输送皮带控制系统包括堆场输送皮带2、堆场电子皮带秤3、水平输送皮带4、码头输送皮带8、码头电子皮带秤5、转运站10以及输送皮带控制装置201；输送皮带控制装置与输送皮带控制系统其它设备通过现场总线方式进行连接通信；堆场输送皮带、水平输送皮带、码头输送皮带、转运站组成散货料堆到码头的联通的完整的输送系统用于将散料从取料机1输送到装船机6；堆场电子皮带秤、码头电子皮带秤分别用于计量堆场出口处和码头入口处的皮带料流瞬时量和累计量；输送皮带控制系统通过输送皮带控制装置实现系统各个设备的启动、停止以及数据的采集。取料机将堆场9的散货转移到堆场输送皮带上，堆场输送皮带经过转运站转移到水平输送皮带上，然后再经过另一个转运站转移到码头输送皮带上，然后码头输送皮带再转移到装船机上，由装船机将其转进船舶7的船舱，这里的转运站即两个传送带之间的货物交汇过渡处，通常为一个位于上下两个传送带端部之间的导料桶或其他的转运装置，属于现有技术，这里不再赘述。

取料机自动控制系统102用于取料机自动寻址（位置定位）、自动取料，包括取料机1、取料机检测装置211、取料机控制装置212；取料机检测装置布置于取料机，通过现场总线和以太网与取料机控制装置连接通信；取料机与取料机控制装置通过以太网连接通信。取料机检测装置用于检测取料机当前空间位置、取料流量、工作状态；取料机控制装置用于分析取料机检测装置的数据和建模并控制取料机执行定位、寻址、取料；取料机是一个执行机构，用于执行取料机控制装置的指令。可通过PID控制方式，取料机实现恒流量取料效果。

装船机自动控制系统用于装船机自动对靠泊的船舶定位、船舱定位、自动装船和移舱，包括装船机、装船机检测装置222、装船机控制装置221；装船机检测装置布置于装船机，通过现场总线和以太网与装船机控制装置连接通信；装船机与装船机控制装置通过以太网连接通信。装船机检测装置利用光学传感设备检测装船机空间位置、激光扫描船舶、船舱、扫描船舱内物料和检测船舶船体的平衡状态信息；装船机控制装置用于分析装船机检测装置的数据和建模，从而定位船舶、船舱位置和船舱口，并控制装船机相对于船舶和船舱的定位、进舱、装船、移舱等操作；取料机用于执行装船机控制装置的指令。

如图6、7所示，装船方法主要包括以下步骤：

S1:船舶靠泊后，装船机自动控制系统对船舱定位和船舱识别，根据船型总装载量Q₀和船舱数，分配各船舱的装船顺序和装载量；

S2:设置取料作业的堆场目标料堆、取料机取料流量、输送皮带组合；

装船机自动控制系统根据装船船舱顺序进入目标船舱，在T1时刻装船准备就绪；

S3:取料机自动控制系统根据目标料堆信息，进行取料机定位和目标料堆寻址，到达指定料堆初始取料空间位置；如果已位于料堆初始取料空间位置则不需操作；T2时刻取料准备就绪；

S4:输送皮带控制 系统堆场输送皮带、水平输送皮带、转运站、码头输送皮带顺着料流方向启动，堆场输送皮带T3时刻启动，码头输送皮带T4时刻启动；

S5:取料机T5时刻开始取料，取料流量恒定控制在额定取料流量，料流T5时刻在取料机，T6时刻到达装船机；

S6:装船作业，监测堆场电子皮带秤累计数据Q_堆，当Q_堆满足Q_堆=Q2=船舱的预置装载量Q1-堆场输送皮带存料量Q_存时，开始停止作业；

S7:取料机T7时刻停止，输送皮带顺着料流方向停止，堆场输送皮带T8时刻停止，码头输送皮带T9时刻停止，装船机T11停止；

S8:判断是否需要移舱，如果是则重复S2至S7步骤，直到所有计划装载的船舱完成装船作业；如果否则进入S9步骤；

S9:船方进行水尺计量，测得船舶装载量Q_水，根据（Q₀-Q_水）确定船舶的补舱量，确定补舱的目标船舱为船艏和船艉二舱以及补水尺装载量；

S10:重复S2至S10步骤，对船艏和船艉二舱实施补舱作业，直到（Q₀-Q_水）符合装船要求。

优选的，在船舱装船开始阶段，各时刻关系需同时满足条件 T3<T5,T4<T6,T1<T6,且（T5-T3）、（T6-T1）等于设置的安全时长，（T6-T4）大于等于设置的安全时长；在船舱装船停止阶段，各时刻关系需同时满足条件 T7<T8,T10<T9,T10<T11,且（T8-T7）、T11-T10）等于设置的安全时长，（T9-T10）大于等于设置的安全时长。

优选的，船舱装船开始阶段T1由装船机与目标船舱距离、装船机移动速度及装船机臂架和溜筒的操作时长确定，T1=船舶靠泊时刻+移动时长+进舱操作固定时长；T6由T1确定，T6=T1+安全时长；T5由T6确定，T5=T6-料流从取料机到码头装船机的时延-安全时长；T3与T4由三个约束条件确定：T4<=T6-安全时长，T3=T5+安全时长，T3和T4满足皮带机顺料流启动时间关系；T2=T5-取料机准备就绪时长，取料机准备就绪时长由取料机当前实时位置与目标料堆位置的距离、取料机移动速度、悬臂操作时长确定。

优选的，船舱装船停止阶段T7由Q_堆=Q1-Q_存确定，堆场输送皮带存料量由堆场电子皮带秤的平均瞬时数据与料流从取料机移动至堆场电子皮带秤的时长确定，料流从取料机移动至堆场电子皮带秤的时长由取料机至堆场电子皮带秤的实时距离与堆场输送皮带的移动速度确定；T8=T7+安全时长；T10= T7-料流从取料机到码头装船机的时延+安全时长；T9由二个约束条件确定：T9>=T10+安全时长，T9和T8满足皮带机顺料流停止时间关系；T11=T9+安全时长。

优选的，料流从取料机到码头装船机的时延通过公式Δt=（取料机至堆场电子皮带秤实时距离/皮带机移动速度+堆场电子皮带秤至码头电子皮带秤时延+码头电子皮带秤至装船机位置实时距离/皮带机移动速度）计算确定；堆场电子皮带秤至码头电子皮带秤时延为：装船开始阶段堆场电子皮带秤和码头电子皮带秤开始计量时刻的时间差，即T22-T21。

优选的，皮带机顺料流启动时间关系：当前皮带机启动时间=紧前皮带机启动时间+紧前皮带机长度/紧前皮带机移动速度+安全时长；皮带机顺料流停止时间关系：当前皮带机停止时间=紧前皮带机停止时间+当前皮带机长度/当前皮带机移动速度+安全时长，皮带机移动速度为固定值。这里所谓的紧前皮带机即当前皮带机传送方向前方的邻接它的皮带机。

优选的，工序间的安全时长根据实际操作的工序平均值和标准方差统计值确定。

实施例二

如图8至13所示，与上述实施例不同的是，码头输送皮带由多段独立的单元输送带11构成，即每一个均为一个具有独立驱动装置的传送带，本附图仅画出三个的组合，但不限于三个，并且各自的长度也不一定非得相等，只是结构相同，以便适应不同的船舱或船舶间距。单元输送带依次排列，单元输送带中部转动的设置在支撑架12上，单元输送带与支撑架之间设置有伸缩控制装置13，例如液压缸，伸缩控制装置控制单元输送带两端的高度，从而控制单元输送带的倾斜角度；支撑架可绕垂直轴转动的设置在底座14上，从而使得其可绕支撑架的轴转动，从而改变传送方向，相邻两个单元输送带首尾两端排列成同一直线时，两个单元输送带的相邻端部上下交错对应的空间设置有调节导流筒15，转动控制装置16控制调节导流筒绕对称轴转动，例如可采用电机控制转动，一侧单元输送带的端部位于调节导流筒进料口的上方，另一侧单元输送带的端部位于调节导流筒出料口的下方，调节导流筒内管腔设置有向下倾斜的导流板17，导流板遮挡住调节导流筒内管腔的半个出料口，装船机的进料传送带18的端部位于调节导流筒出料口与单元输送带之间，并且进料传送带的端部遮挡调节导流筒的半个出料口，当然本实施例采用的装船机应该为具有进料传送带的装船机，即装船机通过进料传送带获取散货然后通过臂架皮带机19将散货送入船舱，如图所示，通过控制调节导流筒的转动使得进料传送带对出料口的遮挡面积发生变化，例如，可使得出料口完全对应进料传送带，这是散货全部掉落到进料传送带被其对应的装船机装入对应的船舱701，这时而如果使得调节导流筒转动180度，则出料口弯曲与相邻的下方的单元输送带对应，这时从出料口出来的散货全部的掉落到下方的单元输送带上，而如果调节导流筒转动仅在0到180度内转动则出料口出来的散货部分的落到装船机进料传送带，部分落到下方的单元输送带上，不同的转角两者活动的散货量的比例不同。每个单元输送带均设置有电子皮带秤，所述有单元输送带上的电子皮带秤的测量值的和为码头电子皮带秤的测量值,从而即可感知每个单元输送带上的量也不影响整个传送系统上量的感知，以便可以根据每个单元输送带上的量控制调节导流筒转动从而更精确的实现散货在各装船机之间的分配。在装船机的进料传送带与下方的传送带之间设置有下方导流筒20，以便散货更准确的落到下方的传送带上。调节导流筒、下方导流筒上端口均为扩口。

为了便于对调节导流筒、下方导流筒的控制可以像如图所示的那样将调节导流筒、下方导流筒分别通过连接架固定连接在单元输送带端部的下方与上方，这样通过简单的使得单元输送带绕底座转动180度就可以将传送方向发生反转，这可以用于卸船操作，当然这时装船机应换为卸船机，对应的进料传送带换成出料传送带，同样也能实现对不同船舱或船舶的均衡化卸料。

本单元输送带可以为可移动的，例如底座设置在车辆上，以便于灵活的组合，更换，调节等。

所述支撑架也为可伸缩装置，从而可调节单元输送带的高度，这样可以在单元输送带高度降低到装船机进料传送带高度的情况下，将装船机沿着水平导轨移动，当然对于一些进料传送带可调的装船机可通过调节进料传送带仍然可以实现对装船机的移动，可以更具不同的装船机选择适当的机构。

为了使得散货在调节导流筒内分布的更均匀，在进料传送带与下方的单元传送带之间的分料比例控制的更精确，可以在导流板上方设置梳料齿21，梳料齿的齿缝垂直出料口处导流板的棱边。

工作时，不同的装船机的出料端对应不同的船舱或船舶，装船机控制装置根据不同船舱或船舶对散货的需求量控制相应的调节导流筒转动从而控制进入不同装船机的进料传送带的散货量。因为同时装船的不同船舱船舶速度或容量不同，所以本实施例在装船阶段就可实时的根据不同船舱或船舶的状态，通过调节导流筒的简单调节即可实现对不同转船机上料的调节，不必调节整个传送系统的传送量或速度，从而避免打乱整体步调，也可降低最后补舱所用的时间。

尽管本文较多地使用了一些术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。说明书及附图中所示的装置及方法中的动作、步骤等执行顺序，只要没有特别明示顺序的限定，只要前面处理的输出并不用在后面的处理中，则可以任意顺序实现。为描述方便起见而使用“首先”、“接着”等的说明，并不意味着必须依照这样的顺序实施。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种码头散货装船系统，包括装船线控制装置、输送皮带控制系统、取料机自动控制系统、装船机自动控制系统，其特征在于，装船线控制装置、输送皮带控制系统、取料机自动控制系统、装船机自动控制系统之间通过以太网通信；装船线控制装置，根据工作状态控制输送皮带控制系统、取料机自动控制系统、装船机自动控制系统；输送皮带控制系统，包括堆场输送皮带、堆场电子皮带秤、水平输送皮带、码头输送皮带、码头电子皮带秤、转运站以及输送皮带控制装置；堆场输送皮带、水平输送皮带、码头输送皮带、转运站用于将散料从取料机输送到装船机；堆场电子皮带秤、码头电子皮带秤分别用于计量堆场出口处和码头入口处的皮带料流瞬时量和累计量；输送皮带控制装置与其它设备通过现场总线方式进行连接通信，实现系统各个设备的启动、停止以及数据的采集；取料机自动控制系统包括取料机、取料机检测装置、取料机控制装置；取料机检测装置用于检测取料机当前空间位置、取料流量、工作状态；取料机与取料机控制装置通过以太网连接通信，取料机检测装置通过现场总线和以太网与取料机控制装置连接通信；取料机控制装置根据取料机检测装置的信息控制取料机工作；装船机自动控制系统包括装船机、装船机检测装置、装船机控制装置；装船机与装船机控制装置通过以太网连接通信；装船机检测装置用于检测装船机空间位置及船舶状态信息；装船机检测装置通过现场总线和以太网与装船机控制装置连接通信；装船机控制装置根据装船机检测装置的信息控制装船机工作。

2.根据权利要求1所述的码头散货装船系统，其特征在于，码头输送皮带包括多段独立的单元输送带，单元输送带依次排列，单元输送带中部转动的设置在支撑架上，单元输送带与支撑架之间设置有伸缩控制装置，伸缩控制装置控制单元输送带两端的高度；支撑架可绕垂直轴转动的设置在底座上，相邻两个单元输送带位于同一直线时，两个单元输送带的相邻端部上下交错对应的空间设置有调节导流筒，转动控制装置控制调节导流筒绕对称轴转动，一侧单元输送带的端部位于调节导流筒进料口的上方，一侧单元输送带的端部位于调节导流筒出料口的下方，调节导流筒内管腔设置有向下倾斜的导流板，导流板遮挡住调节导流筒内管腔的半个出料口，装船机的进料传送带的端部位于调节导流筒出料口与单元输送带之间，并且进料传送带的端部遮挡调节导流筒的半个出料口，调节导流筒的转动使得进料传送带对出料口的遮挡面积发生变化，每个单元输送带均设置有电子皮带秤，所述有单元输送带上的电子皮带秤的测量值的和为码头电子皮带秤的测量值。

3.一种根据权利要求1或2所述的码头散货装船系统的装船方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1:船舶靠泊后，装船机自动控制系统对船舱定位和船舱识别，根据船型总装载量Q₀和船舱数，分配各船舱的装船顺序和装载量；

S2:设置取料作业的堆场目标料堆、取料机取料流量、输送皮带组合；

装船机自动控制系统根据装船船舱顺序进入目标船舱，在T1时刻装船准备就绪；

S3:取料机自动控制系统根据目标料堆信息，进行取料机定位和目标料堆寻址，到达指定料堆初始取料空间位置；如果已位于料堆初始取料空间位置则不需操作；T2时刻取料准备就绪；

S4:输送皮带控制 系统堆场输送皮带、水平输送皮带、转运站、码头输送皮带顺着料流方向启动，堆场输送皮带T3时刻启动，码头输送皮带T4时刻启动；

S5:取料机T5时刻开始取料，取料流量恒定控制在额定取料流量，料流T5时刻在取料机，T6时刻到达装船机；

S6:装船作业，监测堆场电子皮带秤累计数据Q_堆，当Q_堆满足Q_堆=Q2=船舱的预置装载量Q1-堆场输送皮带存料量Q_存时，开始停止作业；

S7:取料机T7时刻停止，输送皮带顺着料流方向停止，堆场输送皮带T8时刻停止，码头输送皮带T9时刻停止，装船机T11停止；

S8:判断是否需要移舱，如果是则重复S2至S7步骤，直到所有计划装载的船舱完成装船作业；如果否则进入S19步骤；

S9:船方进行水尺计量，测得船舶装载量Q_水，根据（Q₀-Q_水）确定船舶的补舱量，确定补舱的目标船舱为船艏和船艉二舱以及补水尺装载量；

S10:重复S2至S9步骤，对船艏和船艉二舱实施补舱作业，直到（Q₀-Q_水）符合装船要求。

4.根据权利要求3所述的码头散货装船方法，其特征在于，在船舱装船开始阶段，各时刻关系需同时满足条件 T3<T5,T4<T6,T1<T6,且（T5-T3）、（T6-T1）等于设置的安全时长，（T6-T4）大于等于设置的安全时长；在船舱装船停止阶段，各时刻关系需同时满足条件 T7<T8,T10<T9,T10<T11,且（T8-T7）、T11-T10）等于设置的安全时长，（T9-T10）大于等于设置的安全时长。

5.根据权利要求3所述的码头散货装船方法，其特征在于，船舱装船开始阶段T1由装船机与目标船舱距离、装船机移动速度及装船机臂架和溜筒的操作时长确定，T1=船舶靠泊时刻+移动时长+进舱操作固定时长；T6由T1确定，T6=T1+安全时长；T5由T6确定，T5=T6-料流从取料机到码头装船机的时延-安全时长；T3与T4由三个约束条件确定：T4<=T6-安全时长，T3=T5+安全时长，T3和T4满足皮带机顺料流启动时间关系；T2=T5-取料机准备就绪时长，取料机准备就绪时长由取料机当前实时位置与目标料堆位置的距离、取料机移动速度、悬臂操作时长确定。

6.根据权利要求3所述的码头散货装船方法，其特征在于，船舱装船停止阶段T7由Q_堆=Q1-Q_存确定，堆场输送皮带存料量由堆场电子皮带秤的平均瞬时数据与料流从取料机移动至堆场电子皮带秤的时长确定，料流从取料机移动至堆场电子皮带秤的时长由取料机至堆场电子皮带秤的实时距离与堆场输送皮带的移动速度确定；T8=T7+安全时长；T10= T7-料流从取料机到码头装船机的时延+安全时长；T9由二个约束条件确定：T9>=T10+安全时长，T9和T8满足皮带机顺料流停止时间关系；T11=T9+安全时长。

7.根据权利要求3所述的码头散货装船方法，其特征在于，料流从取料机到码头装船机的时延通过公式Δt=（取料机至堆场电子皮带秤实时距离/皮带机移动速度+堆场电子皮带秤至码头电子皮带秤时延+码头电子皮带秤至装船机位置实时距离/皮带机移动速度）计算确定；堆场电子皮带秤至码头电子皮带秤时延为：装船开始阶段堆场电子皮带秤和码头电子皮带秤开始计量时刻的时间差，即T22-T21。

8.根据权利要求3所述的码头散货装船方法，其特征在于，皮带机顺料流启动时间关系：当前皮带机启动时间=紧前皮带机启动时间+紧前皮带机长度/紧前皮带机移动速度+安全时长；皮带机顺料流停止时间关系：当前皮带机停止时间=紧前皮带机停止时间+当前皮带机长度/当前皮带机移动速度+安全时长，皮带机移动速度为固定值。

9.根据权利要求3所述的码头散货装船方法，其特征在于，工序间的安全时长根据实际操作的工序平均值和标准方差统计值确定。

10.根据权利要求3所述的码头散货装船方法，其特征在于，不同的装船机的出料端对应不同的船舱或船舶，装船机控制装置根据不同船舱或船舶对散货的需求量控制相应的调节导流筒转动从而控制进入不同装船机的进料传送带的散货量。

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