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书写智慧港口的“中国方案”
2021-08-12 来源:光明日报

一排高大的桥吊舒展长臂,轻快地从船上抓取一个个集装箱;一辆辆自动导引车往来穿梭,准确地将集装箱载往堆场。

码头空无一人,装卸作业却精准无误、行云流水。

这是山东港口青岛港全自动化集装箱码头的场景,作为全球首个5G智慧码头,已经先后6次创造作业效率的世界纪录,平均作业效率比国外同类码头高50%。

负责青岛港全自动化码头项目建设的,是山东省港口集团高级别专家、“时代楷模”、“连钢创新团队”带头人张连钢。凭着自立自强、科技报国的坚定信念,张连钢追逐梦想40年,写就了全球智慧港口建设的“中国方案”。

追赶:遭遇技术封锁,立志自主创新

1979年,张连钢考入武汉水运学院,成为恢复高考后的第三批大学生。

“当时我国在电气自动化领域比发达国家落后几十年,需要我们这一代人迎头赶上,所以我填报了电气自动化专业。”张连钢说,“热火朝天的建设年代,国家的需要就是我们那一代人的选择。”

在大学里,张连钢的生活轨迹是“三点一线”:早上出门,在教学楼、图书馆学一天,晚上才回宿舍。“宿舍熄灯后,为不影响别人休息,自己在被窝里蒙着头、打着手电筒看书。”张连钢回忆。

1983年,张连钢毕业后被分配到了当时的青岛港务局安技处。第二年,听说青岛港要建专用集装箱泊位,张连钢放弃了令人羡慕的机关岗位,报名参加项目建设。除了负责设备监造,张连钢还潜心研究技术图纸,组织员工培训,很快成为项目组的青年技术骨干,参与了国家“六五”重点技术攻关项目——国内第一台全可控硅直流调速集装箱桥吊的安装调试。

“那时候国外对我们搞技术封锁,桥吊上使用的进口电控系统,所提供的图纸上都不标关键参数。”张连钢说。

也是从那时起,张连钢立下了艰苦奋斗、自主创新的信念。

“什么叫艰苦奋斗?我认为就是敢于做你条件不具备的事。”张连钢认为。

随着青岛港集装箱业务的迅猛发展,一个问题引起了张连钢的思考:轮胎吊油耗高、排放大、噪声污染严重,能不能改用电力呢?

2006年,张连钢开始了轮胎吊的“油改电”技术攻关。

“‘油改电’的关键是户外复杂工况下的移动供电问题。”张连钢说,“我们创新性地把安全滑触线用到了非轨道设备上,方便而又经济地解决了问题。”

实现“油改电”后,轮胎吊节能减排效果显著,据测算能耗对比相当于用1.5度电置换1.2升柴油。2008年,青岛港“油改电”项目被交通部作为首批节能减排示范项目在全国推广。

攻坚:建设全自动化码头,靠谁都不如靠自己

1993年,世界上第一个自动化码头在荷兰诞生,此后20多年间,自动化码头成为世界强港竞相追逐的“大国重器”。但在象征全球港口最强科技的全自动甚至半自动化码头榜单上,中国却一直寂寂无闻。

2013年,青岛港决定筹建全自动化集装箱码头,经过反复遴选,任命了既有专业技术功底,又有一线实践经验的张连钢,担当“自动化码头筹建小组”组长。

“建设全自动化码头是我20多年的梦想,组织上信任我,我就要全力以赴。”

下定了决心,张连钢说干就干。但带队出国考察这第一枪就哑火了。

“我们到了人家的港口,被拉到码头上转一圈,不让下车、不让拍照、也不回答关键问题。”张连钢回忆。

靠谁也不如靠自己,码头必须自主设计建设。在一次筹备会上,张连钢表示:“我们没有退路,只能靠自己的力量建成自动化码头。”

接下来,张连钢带领团队开始想方设法收集所有关于自动化码头的资料,逐渐形成了自己的设计思路。

经过近一年的攻关,桥吊自动化控制系统上线运行测试,各项关键技术指标接近或达到了国外先进水平,而且具备主、被动防摇功能,实现了一键锚定;

国外自动导引车(AGV)自重达39吨,张连钢和他的团队提出了用钛酸锂电池替代铅酸电池,将国产自动导引车的自重减到26吨,并成功实现了循环充电;

2016年的8月,自动化码头中最难的AGV设备控制系统(ECS)也被张连钢团队攻克……

2017年5月11日,亚洲首个真正意义上的全自动化集装箱码头在青岛港前湾港区拔地而起。张连钢团队仅用三年半时间建成了国外需要8至10年才能建成的全自动化码头,并创出了26.1自然箱/小时的开港作业最高纪录。

超越:打造绿色海港,脚步不能停歇

张连钢说,成绩只属于过去,我们不能一直躺在之前的世界纪录上睡大觉。很快,青岛港全自动化码头二期项目提上日程。

虽然已经领先世界,但青岛港依然定下了“二期全面超越一期,引领世界自动化码头发展潮流”的建设目标。

设计中,张连钢团队提出了一个大胆的想法:把5G技术用到自动化码头上。当时,5G还没有成型的行业设计方案,测试自动化码头大型机械毫秒级延时的工业控制信号是巨大的挑战。

一期码头已是世界自动化码头的翘楚,技术设备都已成型,还折腾啥?许多人心有疑虑。张连钢坚定地说:“创新是自动化码头的灵魂,只有不断自我超越,才能永远走在前头。”

同时,张连钢还提出了桥吊动力“电改氢”的设想。

“山东石化、煤化工等工业副产品氢年产量二三百万吨,我们可以充分加以利用,打造绿色港口。”张连钢说。

2019年11月28日,山东港口青岛港全自动化集装箱码头二期建成投产,成为世界上第一个“5G+氢”的自动化码头,并创出了桥吊单机作业47.6自然箱/小时的最高纪录。

目前,张连钢团队拥有已受理和授权专利124项,构建了国内首个“自动化集装箱码头标准体系”,先后获中国航海学会科学技术一等奖、中国港口协会特等奖等奖项20余项,被评为全国交通运输系统劳动模范、“青岛楷模”“齐鲁时代楷模”。2020年12月30日,中央宣传部授予山东港口集团青岛港“连钢创新团队”“时代楷模”荣誉称号。

张连钢说,中国的智慧港口建设还刚起步,未来,他们将加快利用人工智能来实现码头系统的自主决策;要大力使用氢能、太阳能等清洁能源,实现零碳码头,努力打造世界领先的智慧绿色海港。

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