本发明涉及数字化智慧装船，具体为一种散货码头数字化智慧装船系统及方法。
背景技术：
1、在当前全球化的经济背景下，散货运输作为全球贸易的重要组成部分，扮演着不可或缺的角色，随着国际贸易量的持续增长，散货码头的装卸效率及其对环境的影响成为行业关注的焦点；其次，煤炭作为世界上主要的能源之一，在全球能源供应中占有重要地位，因此，煤炭的装卸作业效率直接影响到能源供应的效率和成本。
2、目前，散货装船作业的现状是大多数散货码头尤其是煤炭中转码头的装船作业，仍然依赖于传统的、劳动密集型的操作方式，这种方式不仅效率低下，而且存在着安全隐患，容易导致装船事故，如船舶侧翻和超载；此外，这种传统作业方式对现场工作人员的职业健康带来伤害，如尘肺等职业病。
3、散货装船作业面临的挑战是，随着环境保护意识的提高和人力成本的增加，传统的散货装船作业方式已经难以满足现代港口运营的要求，散货装船作业需要提高自动化程度，以提升装船效率，降低环境污染，同时保证船舶装载的安全性和准确性。
技术实现思路
1、本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种散货码头数字化智慧装船系统及方法以解决传统散货装船作业效率低且不精准的技术问题。
2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
3、提供一种散货码头数字化智慧装船系统及方法，所述装船系统包括：
4、装船机溜筒，配备至少一个激光扫描仪系统，用于实时测量料堆形状，保证装船安全与效率；
5、所述激光扫描仪系统包含至少一个激光发射器和接收器，通过旋转的光学部件形成二维扫描面，实现区域扫描及轮廓测量；
6、变送器，用于将所述激光扫描仪系统的光信号变成电信号；
7、一个plc，与激光扫描仪系统通信，接收数据并基于此数据调整装船机溜筒的位置和/或速度；
8、船舱窗口识别模块，自动识别最优装料点及安全边线；
9、装船量控制模块，基于皮带流量和时间精确计量装船量。
10、更进一步地，所述plc分别控制装船机站、斗轮机基站及远程控制站，所述装船机站、斗轮机基站分别与所述远程控制站通信，所述装船机站与远程控制站间通信数据包括料堆形状、高度和体积，所述斗轮机基站与远程控制站间通信数据包括皮带秤。
11、更进一步地，所述船舱窗口识别模块进一步采用高分辨率摄像头捕捉船舱内部图像，并结合图像处理算法识别最佳装载点和安全边界，以处理不同光照条件下的图像。
12、更进一步地，所述装船系统还包括一个实时数据反馈机制，该机制基于装船过程中收集的实时数据，通过先进的算法模型自动调整装船策略，包括但不限于溜筒速度、位置和皮带输送速度的调整；
13、所述实时数据包括料堆形状、船舱窗口位置及装船量。
14、更进一步地，所述装船系统包括一个物料平整度检测模块，以实时监测并评估料堆的平整度，通过调整溜筒的作业轨迹或变更装载点，有效避免料堆过高或不均匀。
15、更进一步地，所述装船系统还包括一个偏差管理模块，所述偏差管理模块负责监控装船量的实时偏差，通过实时比对预定装船量与实际装船量，自动调整装船策略以纠正偏差。
16、更进一步地，所述装船系统还包括一个船舶信息数据库，所述船舶信息数据库汇总包括船名、船舱结构船舶参数，通过与所述装船系统中的船舱窗口识别模块及装船量控制模块交互，实现针对不同船舶的自动化装船过程优化。
17、更进一步地，所述plc采用高级算法处理复杂数据集，该算法能够处理来自激光扫描仪系统、船舱窗口识别模块和装船量控制模块的大量数据，实现复杂的决策逻辑，以优化装船机溜筒的运动轨迹。
18、更进一步地，提供一种散货码头数字化智慧装船方法，使用如上所述的散货码头数字化智慧装船系统，所述装船方法包括以下步骤：
19、s100、装船准备，船舱窗口识别模块自动识别最佳装船点；
20、s200、料堆扫描，通过激光扫描仪系统测量料堆形状，数据传输至plc；
21、s300、数据调整，plc根据数据自动调整装船机溜筒的位置和/或速度；
22、s400、吨位计量规划，利用装船量控制模块，精确规划装船吨位；
23、s500、精准计量，利用电子皮带秤计量模块，精确提供装船吨位数值；
24、s600、风险预警，实施船舶干舷管理，监测船舶装载状态防超载或侧翻；
25、s700、优化提升，根据装船效率和安全性要求，持续优化装船过程。
26、更进一步地，所述装船方法包括一个按照船舱内物料堆点的布置和每个堆点对应的装载量进行优化的步骤，该步骤基于物料堆积平整度和船舶安全性原则，通过算法模型计算出最优的溜筒作业轨迹和停留点，以实现高效、平衡的船舶装载；
27、激光扫描仪系统进一步采用时间飞行原理测量从溜筒出料口至料堆表面的距离，通过分析返回的激光信号，精确计算出料堆的高度、形状和体积，以确保料堆形状的优化调整满足船舶装载安全的要求。
28、本发明的有益效果是：
29、本发明的实施针对散货码头装船效率低下和船舶装载安全性问题提供了创新性的解决方案，通过引入基于时间飞行原理的激光扫描仪系统和高级算法模型，本发明显著提升了散货装载的精度和效率，同时确保了装载作业的安全性。
30、首先，本发明通过精确测量和计算料堆的高度、形状和体积，优化了物料堆点的布置和每个堆点对应的装载量，这种优化不仅提高了船舱内装载物料的平衡性，减少了因不平衡装载导致的船舶稳定性问题，还能有效避免因装载不当导致的船舶倾斜或超载风险，从而保障了船舶的航行安全。
31、其次，利用算法模型计算出的最优溜筒作业轨迹和停留点，实现了更为高效和精准的装船作业，这种方法能够根据船舱内物料堆点的实际情况，动态调整溜筒的位置和作业参数，从而实现物料的均匀分布和高效装载，相比传统的人工估算和调整方法，本发明能够大幅提升装船作业的速度和质量。
32、此外，本发明的实施还提高了散货码头的作业效率和管理水平，通过精确控制装船过程，减少了因重新调整船舶位置或重新装载导致的时间和资源浪费，使得码头作业更加流畅和高效，同时，减少了因操作不当导致的物料损失和环境污染，实现了散货装船作业的高效、精准和安全，不仅提升了装船效率和安全性，还优化了散货码头的作业流程和管理水平，为散货运输行业带来了显著的经济和社会效益。
33、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明。
1.一种散货码头数字化智慧装船系统，其特征在于，所述装船系统包括：
2.根据权利要求1所述的散货码头数字化智慧装船系统，其特征在于，所述plc分别控制装船机站、斗轮机基站及远程控制站，所述装船机站、斗轮机基站分别与所述远程控制站通信，所述装船机站与远程控制站间通信数据包括料堆形状、高度和体积，所述斗轮机基站与远程控制站间通信数据包括电子皮带秤。
3.根据权利要求1所述的散货码头数字化智慧装船系统，其特征在于，所述船舱窗口识别模块进一步采用高分辨率摄像头捕捉船舱内部图像，并结合图像处理算法识别最佳装载点和安全边界，以处理不同光照条件下的图像。
4.根据权利要求1所述的散货码头数字化智慧装船系统，其特征在于，所述装船系统还包括一个实时数据反馈机制，该机制基于装船过程中收集的实时数据，通过先进的算法模型自动调整装船策略，包括但不限于溜筒速度、位置和皮带输送速度的调整；
5.根据权利要求1所述的散货码头数字化智慧装船系统，其特征在于，所述装船系统包括一个物料平整度检测模块，以实时监测并评估料堆的平整度，通过调整溜筒的作业轨迹或变更装载点，有效避免料堆过高或船体负载不均匀。
6.根据权利要求1所述的散货码头数字化智慧装船系统，其特征在于，所述装船系统还包括一个偏差管理模块，所述偏差管理模块负责监控装船量的实时偏差，通过实时比对预定装船量与实际装船量，自动调整装船策略以纠正偏差。
7.根据权利要求1所述的散货码头数字化智慧装船系统，其特征在于，所述装船系统还包括一个船舶信息数据库，所述船舶信息数据库汇总包括船名、船舱结构船舶参数，通过与所述装船系统中的船舱窗口识别模块及装船量控制模块交互，实现针对不同船舶的自动化装船过程优化。
8.根据权利要求1所述的散货码头数字化智慧装船系统，其特征在于，所述plc采用高级算法处理复杂数据集，该算法能够处理来自激光扫描仪系统、船舱窗口识别模块和装船量控制模块的大量数据，实现复杂的决策逻辑，以优化装船机溜筒的运动轨迹。
9.一种散货码头数字化智慧装船方法，使用如权利要求1-8任一项所述的散货码头数字化智慧装船系统，其特征在于，所述装船方法包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的散货码头数字化智慧装船方法，其特征在于，所述装船方法包括一个按照船舱内物料堆点的布置和每个堆点对应的装载量进行优化的步骤，该步骤基于物料堆积平整度和船舶安全性原则，通过算法模型计算出最优的溜筒作业轨迹和停留点，以实现高效、平衡的船舶装载；
