劉乃峰 滕 健 賈洪瑞 孫振宇

日照港裕廊碼頭有限公司

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無(wú)線信息采集系統(tǒng)在港口起重設(shè)備上的開發(fā)與應(yīng)用

劉乃峰 滕 健 賈洪瑞 孫振宇

日照港裕廊碼頭有限公司

通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)終端系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集發(fā)射系統(tǒng)、上位機(jī)操作系統(tǒng)的整合，無(wú)線信息采集系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了港口大型起重接卸設(shè)備運(yùn)行信息采集的科學(xué)化、系統(tǒng)化、規(guī)范化，提高了企業(yè)信息系統(tǒng)管理水平，降低了運(yùn)營(yíng)管理成本，奠定了智慧港口的信息化基礎(chǔ)。

無(wú)線信息采集； 數(shù)據(jù)終端； 數(shù)據(jù)傳輸； 上位機(jī)操作系統(tǒng)

1 引言

隨著各種電氣工程建設(shè)項(xiàng)目在大型港口起重設(shè)備上的應(yīng)用，將會(huì)面臨如何從全局上有效采集、存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)、分析信息的問(wèn)題。傳統(tǒng)的設(shè)備用電量、作業(yè)量等運(yùn)行數(shù)據(jù)須人工查詢采集，存在數(shù)據(jù)采集效率低、信息統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確、檢索和查詢不便等問(wèn)題[1]。在此背景下，研發(fā)了無(wú)線信息采集系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了港口大型起重接卸設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)信息采集的科學(xué)化、系統(tǒng)化、規(guī)范化，為搭建信息化智慧港口提供了有效平臺(tái)。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路

無(wú)線信息采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)覆蓋企業(yè)現(xiàn)有14臺(tái)岸邊設(shè)備，包括門機(jī)11臺(tái)、木薯干卸船機(jī)2臺(tái)、糧食卸船機(jī)1臺(tái)。整個(gè)系統(tǒng)由數(shù)據(jù)終端系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集發(fā)射系統(tǒng)及上位操作系統(tǒng)3大部分組成[2]。數(shù)據(jù)終端系統(tǒng)即現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，提供數(shù)據(jù)采集的原始數(shù)據(jù)，是整個(gè)系統(tǒng)的底層架構(gòu)，由各碼頭設(shè)備的PLC、變頻器、電度表、稱重儀、風(fēng)速風(fēng)向儀等設(shè)備組成；數(shù)據(jù)采集發(fā)射系統(tǒng)即數(shù)據(jù)的采集、轉(zhuǎn)換與傳輸，由串口服務(wù)器、新增AP(Access Point)、公司原有AP和交換機(jī)組成；上位機(jī)操作系統(tǒng)由數(shù)據(jù)總服務(wù)器及上位機(jī)軟件組成，實(shí)現(xiàn)采集數(shù)據(jù)的最終存儲(chǔ)、顯示、生成報(bào)表、打印等功能。

無(wú)線信息采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)遵循先進(jìn)性、穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性、開放性、簡(jiǎn)單性、易擴(kuò)展性、安全性原則。同時(shí)，在滿足用戶總體需求，保證系統(tǒng)的先進(jìn)性、穩(wěn)定性、安全性的前提下，還要充分考慮系統(tǒng)架構(gòu)所需器件的性價(jià)比，盡可能地降低系統(tǒng)造價(jià)[3]。

無(wú)線信息采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)總思路為：

(1)將碼頭設(shè)備PLC運(yùn)行信息、電度表數(shù)據(jù)、稱重?cái)?shù)據(jù)、風(fēng)速風(fēng)向數(shù)據(jù)等，由串口服務(wù)器將串口數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為以太網(wǎng)數(shù)據(jù)，采集至數(shù)據(jù)庫(kù)。為防止稱重?cái)?shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中丟失，造成稱重?cái)?shù)據(jù)記錄的不完整，要求把稱重設(shè)備單獨(dú)接入PLC設(shè)備，進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析、運(yùn)算、統(tǒng)計(jì)。

(2)將統(tǒng)計(jì)后的稱重?cái)?shù)據(jù)隨PLC、電度表、風(fēng)速風(fēng)向等運(yùn)行數(shù)據(jù)一起傳輸，其中岸機(jī)設(shè)備上的PLC、電度表通過(guò)串口服務(wù)器與碼頭設(shè)備PLC進(jìn)行通訊，通過(guò)新增AP接入到交換機(jī)，再將新增AP作為客戶橋與公司原有的AP對(duì)接；將風(fēng)速風(fēng)向采集儀連接至串口服務(wù)器并與公司原有的AP對(duì)接。

3 系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)軟件構(gòu)架選用甲骨文公司的Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)及iFIX自動(dòng)化監(jiān)控組態(tài)軟件，同時(shí)兼容如下硬件設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)。

3.1 稱重設(shè)備

本系統(tǒng)采用的稱重設(shè)備為西門子SMART1000系列觸摸屏，司機(jī)作業(yè)前只需輸入個(gè)人編號(hào)及密碼即可進(jìn)行操作。該觸摸屏提供的RS232/485口，可適時(shí)將稱重?cái)?shù)據(jù)通過(guò)通訊功能接入PLC設(shè)備，由PLC經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單分析、運(yùn)算、統(tǒng)計(jì)后隨碼頭設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)一起傳輸至上位機(jī)系統(tǒng)，能有效地消除人為誤差，使之更符合法制計(jì)量管理和工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制的應(yīng)用要求。

3.2 智能電度表

智能電度表是智能電網(wǎng)的智能終端，其必須具備線路可靠、計(jì)量準(zhǔn)確、抗干擾能力強(qiáng)且量程盡量大等功能。本系統(tǒng)中采用的智能電度表為NPM-502系列產(chǎn)品，該產(chǎn)品在滿足以上功能的基礎(chǔ)上，提供了本地液晶顯示屏數(shù)字化顯示功能，且支持?jǐn)?shù)據(jù)的遠(yuǎn)程RS232/485通訊，能滿足設(shè)備用電量適時(shí)采集的要求。

3.3 風(fēng)速風(fēng)向儀

本系統(tǒng)的風(fēng)速風(fēng)向儀由風(fēng)速傳感器、風(fēng)向傳感器及數(shù)據(jù)采集儀3部分組成。風(fēng)速傳感器由3個(gè)碳纖維風(fēng)杯和杯架組成，轉(zhuǎn)換器為狹縫光耦和多齒轉(zhuǎn)杯。當(dāng)水平風(fēng)力使風(fēng)杯旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)軸轉(zhuǎn)杯在狹縫光耦中的轉(zhuǎn)動(dòng)，輸出頻率信號(hào)。風(fēng)向傳感器的轉(zhuǎn)換器為碼盤和光電組件。當(dāng)風(fēng)向變化時(shí)，風(fēng)標(biāo)隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過(guò)軸帶動(dòng)碼盤在光電組件縫隙中轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生光電信號(hào)，對(duì)應(yīng)當(dāng)時(shí)風(fēng)向的格雷碼輸出。

3.4 串口服務(wù)器

串口服務(wù)器能夠?qū)S-232/485/422串口轉(zhuǎn)換成網(wǎng)絡(luò)接口，實(shí)現(xiàn)串口與網(wǎng)絡(luò)接口的數(shù)據(jù)雙向透明傳輸,極大地?cái)U(kuò)展了串口設(shè)備的通信距離。串口服務(wù)器可作為STA站點(diǎn)(網(wǎng)絡(luò)中的終端)連接到AP(無(wú)線接入點(diǎn))。

3.5 無(wú)線接入點(diǎn)

無(wú)線接入點(diǎn)即無(wú)線AP，是一個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的接入點(diǎn)，包括路由交換接入一體設(shè)備和純接入點(diǎn)設(shè)備。一體設(shè)備執(zhí)行接入和路由工作，是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的核心；純接入設(shè)備只負(fù)責(zé)無(wú)線客戶端的接入，通常作為無(wú)線網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展使用，與其他AP或者主AP連接，以擴(kuò)大無(wú)線覆蓋范圍。大多數(shù)無(wú)線AP還帶有接入點(diǎn)客戶端模式(AP client)，可以和其它AP進(jìn)行無(wú)線連接，延展網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍。

4 上位機(jī)操作功能

(1)司機(jī)信息管理。管理員可根據(jù)人員信息編輯、添加、刪除司機(jī)的檔案信息，其中包括司機(jī)工號(hào)、司機(jī)名稱、碼頭設(shè)備編號(hào)、司機(jī)班次、上班日期等。該部分信息的設(shè)置直接影響司機(jī)與碼頭設(shè)備的映射關(guān)系。

(2)碼頭設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視。碼頭設(shè)備運(yùn)行監(jiān)視界面可顯示碼頭設(shè)備當(dāng)前各PLC機(jī)構(gòu)運(yùn)行數(shù)據(jù)、接觸器閉合狀態(tài)、開關(guān)到位狀態(tài)等數(shù)據(jù)，同時(shí)顯示相應(yīng)的報(bào)警信息。

(3)稱重?cái)?shù)據(jù)監(jiān)視。稱重?cái)?shù)據(jù)監(jiān)視界面適時(shí)記錄并顯示每個(gè)稱重設(shè)備最新稱重?cái)?shù)據(jù)，顯示稱重超量報(bào)警信息、報(bào)警次數(shù)，存儲(chǔ)并顯示稱重設(shè)備的歷史稱重記錄，可根據(jù)需要生成不同時(shí)段稱重?cái)?shù)據(jù)報(bào)表。

(4)電度數(shù)據(jù)監(jiān)視。顯示當(dāng)前各碼頭設(shè)備的電度表數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)每天、每周、每月、每年的電度計(jì)量總和作為數(shù)據(jù)記錄存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)。

(5)風(fēng)速風(fēng)向數(shù)據(jù)監(jiān)視。顯示實(shí)時(shí)風(fēng)速、風(fēng)向數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)并以趨勢(shì)圖的形式顯示風(fēng)速風(fēng)向歷史記錄,顯示風(fēng)速報(bào)警信息，并發(fā)出音頻報(bào)警聲,及時(shí)啟動(dòng)防風(fēng)預(yù)案進(jìn)行設(shè)備錨固。

(6)報(bào)表功能。將稱重?cái)?shù)據(jù)、電度數(shù)據(jù)、風(fēng)速風(fēng)向數(shù)據(jù)結(jié)合當(dāng)前班次、碼頭設(shè)備編號(hào)等生產(chǎn)信息生成日?qǐng)?bào)表、周報(bào)表、月報(bào)表、年報(bào)表。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著港口信息化管理的不斷發(fā)展，需要一套電子化的信息采集、存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)、查詢的管理系統(tǒng)。無(wú)線信息采集系統(tǒng)的應(yīng)用為公司設(shè)備管理、單機(jī)核算、成本控制提供了直接有效的數(shù)據(jù)信息，也為設(shè)備技術(shù)人員提供了遠(yuǎn)程監(jiān)控、故障處理的有效操作平臺(tái)，提高了公司的信息系統(tǒng)管理水平，降低了運(yùn)營(yíng)管理成本。

[1] 田 亮，汪衛(wèi)民.試論港口信息采集系統(tǒng)[J].港口裝卸，2005(1)：28-30.

[2] 王永鋼.基于控制系統(tǒng)的設(shè)備信息采集與管理[J].港口裝卸,2007(1):28-30.

[3] 唐開龍，康斌棟.遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)在港口起重設(shè)備上的應(yīng)用，港口裝卸，2004(2):15-16.

滕健： 276826，山東省日照市海濱五路南首港五號(hào)門

The Application of Wireless Information Acquisition System in Port Crane

Liu Naifeng Teng Jian Jia HongRui Sun Zhenyu

Rizhao Jurong Port Terminals Co.,Ltd.

Through the integration of data terminal system, data acquisition and transmission system and PC operating system, wireless information acquisition system realizes the scientism, systematization, standardization of the port crane loading and unloading equipment operation information acquisition.The management level of enterprise information system is improved, the operation management costs are reduced, and the foundation of intelligent port informatization is laid.

wireless information acquisition; data terminal;data transmition; PC operatingsystem.

2016-10-09

10.3963/j.issn.1000-8969.2016.06.012