本书以干散货码头智能化堆场为核心，系统阐述了其工程技术研究与应用实践。全书首先界定了智能化堆场的基本概念、构成与分类，梳理了全球港口从传统到智慧的代际演进历程，并深入剖析了工业物联网、大数据、人工智能、数字孪生及设备感知控制等核心技术。在此基础上，构建了包含感知执行、数据传输、数据处理、服务及应用的五层总体架构，并详细设计了多源数据融合感知、高精度复合定位、数字孪生动态建模、堆取料机智能化作业策略及综合防碰撞预警等核心功能。书中还提供了详尽的设备配置、安装工艺与系统测试方案，并建立了“双轨制”的性能考核体系与标准化作业规程。最后，通过曹妃甸和秦皇岛港两个典型工程案例，验证了所提技术体系的有效性与实用性，为干散货码头的智能化转型提供了从理论到实践的全链条技术指南。

在全球港口智能化转型发展浪潮中，干散货码头智能化堆场正以“核心载体”之姿成为行业破局的关键支点——它既是破解传统作业效率低、风险高、能耗大等痛点的实践抓手，更是港口从劳动密集型向智慧集约型跃迁的实体场景依托。当前，我国干散货码头年吞吐量约占全球干散货运输总量的40%,是全球干散货物流体系中的重要枢纽。经多年建设，我国干散货码头规模得到大幅提升，智能化、绿色化发展取得长足进步。但由于我国地域辽阔、区域发展水平不同，各港口环境条件、码头现状、技术与管理水平等存在差异，干散货码头堆场作业仍存在人工经验主导、设备缺乏协同、数据孤岛普遍、绿色发展滞后等方面的问题，制约着港口高质量发展。本书以技术研究、系统集成、场景落地为主线，系统解构智能化堆场的技术逻辑与实践路径，旨在为行业提供一套可复制、可推广的技术方案。

智能化堆场的发展进程，本质是一场技术赋能与需求牵引的双向互驱共进。从全球港口的代际演进看，早期机械化堆场解决了“人力替代”问题，21世纪初信息化堆场实现了“数据可见”,而今智能化堆场正迈向“自主决策”新阶段——这背后是工业物联网、数字孪生、人工智能等技术发展的突破，更是港口企业对降本、增效、安全、绿色等核心诉求的回应。我国秦皇岛港、唐山港、黄骅港等代表性项目验证了智能化升级改造的可行性，实现了堆取料机无人化作业、全流程能耗有效降低、船舶待泊时间明显缩短。这些实践证明，智能化堆场不仅是技术命题，更是港口高质量发展的重要载体。

本书的写作也是源于对干散货码头智能化堆场工程实践过程中堵点、难点的解析。一方面，现有研究多聚焦单一技术，缺乏对感知、决策、执行全链路的技术整合；另一方面，工程实践中存在重硬件轻软件、重试点难推广复制现象，亟需系统性的方法论指导。基于此，本书以工程技术研究与典型场景应用为双轮，以技术体系、功能实现、工程落地为逻辑主线，构建智能化堆场的全维度研究框架，既剖析智能化堆场的核心技术，又通过典型案例还原改造全流程，力求为港口从业者提供从理论到实践的完整技术图谱。本节主要内容如下：

第1章概述，开宗明义，界定干散货码头智能化堆场的基本概念与技术特征，梳理全

球港口智能化代际演进路径，并结合国内大型港口实践，提炼从顶层设计到分步实施、迭代优化的建设模式。

第2章智能化堆场建设技术基础，聚焦底层技术支撑，解析工业物联网、大数据、云计

算、人工智能、数字孪生、装卸设备感知控制技术的协同逻辑，阐明其从数据采集、分析、决策到赋能堆场智能化的全过程。

第3章智能化堆场总体架构，提出感知执行层、数据传输层、数据处理层、服务层、应

用层的五层两体系架构，确保系统高可靠、低时延运行。

第4章智能化堆场功能设计，围绕五大核心功能展开，包括多源数据融合感知体系、

高精度复合定位技术、数字孪生动态建模、堆取料机智能化作业策略、综合防碰撞预警体系，形成感知、建模、决策、执行、安全的功能闭环。

第5章智能化设备配置、安装与测试，聚焦工程落地关键环节，涵盖设备选型、安装标

准、联调测试、典型案例，构建从硬件、软件到验证的完整技术闭环。

第6章堆场装卸设备性能考核与作业规程，构建“双轨制”考核体系，量化作业精度、

效率波动、能耗比等指标；开发基于设备状态的动态作业规程库，实现堆取料速率、料流控制等参数智能适配；建立三级预警、分级处置的安全防护机制，结合数字孪生预演技术将碰撞风险降至最低。

第7章智能化堆场工程案例，选取唐山港曹妃甸煤炭港务有限公司、秦皇岛港股份有

限公司第九港务分公司的两个典型场景，前者突破单机高精度控制瓶颈实现无人化作业，后者则针对老旧码头设备老化痛点达成全流程智能控制，两项案例为行业提供低成本、高可靠、易推广的转型范本。

本书的特色在于技术集成与场景落地的双重视角，既构建智能化堆场的完整技术体系，又以实际案例还原工程实践全流程，为读者呈现从理论创新到应用转化的全链条研究框架。与同类图书相比，本书的特色主要体现在以下三点：

一是技术体系整合，首次系统性融合工业物联网、数字孪生、人工智能等多学科技术，贯通感知、决策、执行全链路，构建智能化堆场的完整技术架构，破解单一技术研究多、系统集成研究少的行业痛点，为堆场智能化改造提供理论根基。

二是创新理念引领，提出空地协同感知、策略库驱动作业、多级安全防护等理念，指出堆场向自主决策与绿色低碳升级的趋势，为行业技术布局提供方向指引。

三是案例赋能，通过典型案例，还原从设备选型、安装测试到性能考核的全流程，提炼低成本、高可靠、易推广的改造经验。

本书可为港口技术与科研人员、管理人员提供参考，也可作为高校教学参考书。本书在编写过程中得到了国内主要干散货码头公司以及业内科技企业的大力支持，借此表示衷心感谢!

编 者

2025年12月