港口門機遠程監控方案

［摘要］本方案介紹了某港口集團下屬門機隊作業現場的實際情況以及所面臨的一些問題，針對目前的生產和管理相對落后的狀況提出了有效的改進策略。應用改造后的門機管理系統采用威控科技RTU-2600智能無線遠程測控終端作為系統硬件核心，采用基于MICROSOFT ACCESS數據庫和VB開發的門機作業管理信息系統實現上位機信息管理和操作，實現了門機生產數據的自動采集和無線傳輸，并通過中控室的上位機數據管理軟件完成對生產數據的科學的、有效的管理，從而實現門機作業自動化、信息化,提高港口行業競爭力。
目錄
1． 公司簡介及業績展示………………………………………………………...3
1.1 公司簡介…………..……………………………………………………3
1.2 業績展示…………..……………………………………………………3
2． 項目背景………………………………………………………………………4
3． 項目需求………………………………………………………………………4
4． 系統設計………………………………………………………………………5
4.1 系統功能設計…………………………………………………………5
4.2 門機操作現場設計……………………………………………………5
4.3 門機隊部管理調度中心軟件…………………………………………7
4.4 風速儀數據采集、顯示、預警設計……………………………………7
5． 系統硬件構成及其作用………………………………………………………9
6． 設備連接及通訊示意圖…………………………………………………….13
6.1 設備連接示意圖……………………………………………………..13
6.2數據傳輸方式…..…………………………………………………….13
7． 門機信息管理系統………………………………………………………….14
8． 關于系統整體可執行性和安全性的描述………………………………….17
9． 項目報價…………………………………………………………………….18
一 、公司簡介及業績展示
1.1公司簡介
北京威控科技發展有限公司（Beijing Vcontrol Technology Development Co., Ltd.）是一家專業從事嵌入式遠程測控的中關村高新技術企業。公司自成立以來，一直本著“合作、誠信、篤實、創新”的經營理念，致力于嵌入式遠程測控領域，為客戶提供高質量、低成本的嵌入式遠程測控解決方案和服務。 　　威控科技擁有一流的管理團隊、技術團隊和銷售團隊，以及人性化的技術支持和完備的文檔體系。近年來公司規模不斷擴大，依靠領先的技術優勢、可靠的產品質量，全面快捷的售后服務以及良好信譽，博得廣大用戶的贊許及國內外合作伙伴的信任。
憑借技術創新不斷前進的威控科技遵循著中國工控市場發展的方向，開發出滿足市場需求、行業競爭力強的基于Web Enable的嵌入式遠程測控系統，從而填補了國內在遠程測控行業市場上的空白。
1.2 公司業績展示
物流及倉儲管理領域
濟南鋼鐵集團計量處 物資進出口計量監控管理系統
濟南鋼鐵集團計量處 物流信息綜合管理系統
濟南鋼鐵集團計量處 能源計量綜合管理系統
二、 項目背景
原有系統裝在20多臺門機（門吊）上，目前已經安裝了稱重數據采集系統（單片機開發），采用IC卡式數據傳輸方式，主要是采集門機駕駛員作業量，采集的數據信息有上下班記錄、抓斗作業次數、每次重量、累計重量、超重報警次數等數據。每次司機上班到門機后，就插上IC卡，下班后拔出卡，送到門機隊電腦上讀取數據。門機管理隊配備管理軟件，對作業數據進行匯總，分析，出報表。但由于軟件構件缺乏科學性和合理性而且數據采集錯誤的情況比較嚴重，導致管理軟件并未起到應有的作用。
原有系統數據傳輸的時滯性和準確性都需要改進，上位機管理軟件也需要進行相應的更新，以達到真正的門機作業自動化管理。此外，出于安全生產預警的需要，還要在門機工作區域安裝風速報警儀，駕駛員可以實時看到風速大小和報警狀態，并通過無線方式將實時風速數據傳輸到監控室，方便門機隊長進行作業調度。
三、 項目需求
為了實現科學的、方便的管理現在需要將門機稱重系統的數據和風速儀的數據一同傳到門機隊監控中心，并且為了解決IC卡式數據傳輸方式的時滯，加強對門機工作的管理力度和工作過程中的事故防范能力，系統采用GPRS的無線數據傳輸方式，確保現場和管理中心所得到的數據的一致性，在工作現場配備智能終端，以便于實時采集、傳輸數據；在管理中心重新配備上位機數據管理軟件，接收現場工作數據，并實現用戶管理、曲線顯示、報表打印、歷史數據記錄等功能。
目前主要亟待解決的是風速儀數據的采集和遠傳問題，原有風速儀沒有數據輸出接口，由于設備陳舊全部換新。
四、 系統設計
4.1 系統功能及可執行性設計
根據項目需求情況整個系統被分成兩大部分，一部分是采集門吊裝置的現場作業數據并在一定情況下自動進行超重報警，防止生產事故的發生。需要采集的作業數據有：門機號、司機工號、抓斗號、船名、累計抓斗次數、每次抓斗重量、累計重量、超重報警次數、現場工作環境的實時風速；另一部分是上位機，它實現對數據的接收、存儲、顯示以及曲線顯示、報表打印輸出等信息管理工作和進行特殊情況預警。
現針對原有系統進行改造，首先實現現場風速的實時數據采集并通過GPRS方式發送到監控中心，由于現有風速儀設備陳舊且不具有數據輸出接口功能，需要進行更換，采用帶有標準信號輸出接口的風速變送器，并將其與威控科技智能遠程測控終端RTU-2600相連接，能夠實現對風速數據的實時無線傳輸，根據對現場情況的勘察，我公司完全有技術能力對其進行改進。
解決方案為將系統內部單片機更換為我公司新型可編程遠程測控終端RTU-2600，現場傳感設備根據新舊情況可選擇保留或更換，改進后的系統廢去原有的IC卡裝置，現場信息數碼管顯示裝置。配備RTU-2600和HMI-3800實現了數據的智能化采集與無線傳輸以及現場數據顯示和操作。同時，更換上位機信息管理軟件，以與改進后的設備進行通訊。
4.2 門機操作現場設計：
4.2.1 現場作業流程
１） 門機駕駛員上班，打開電源，按上班鍵（記錄上班時間），輸入工號（記錄駕駛員）、抓斗號、船名（船名頭三字拼音首字母）、裝/卸（記錄本班次的作業類別）；
２） 司機開始作業，智能無線測控終端通過稱重傳感器傳來的重量信號和過岸開關傳來的信號判斷作業是否有效、（如稱重傳感器傳來重量信號而過岸開關不傳信號，則判斷司機作業存在作弊行為，作業無效，不向監控中心發送數據；如稱重傳感器傳來重量信號且過岸開關傳送信號，則判斷司機作業正常，作業有效，向監控中心發送數據。）自動記錄每次作業的船名、貨種、作業種類、毛重，且每次抓斗作業完成后，通過過岸開關傳送的信號判斷作業次數，進行累計，在現場顯示，并發送至監控中心，監控中心軟件接收并記錄數據；
３） 司機作業過程中，智能終端將每次作業的毛重數據和累計計算的作業次數輸送到數碼顯示屏幕上顯示；如下圖
４） 如果作業中貨物超重，智能終端輸出報警信號給蜂鳴報警裝置進行現場超重告警，數字顯示屏上的“超重告警”紅燈亮，提示現場工作人員；
５） 司機本班次作業完成后，按下班鍵，智能終端傳送下班信號回監控中心，監控中心軟件收到下班信號后自動結算本門機本班次的作業次數，計算累計作業的凈重量；
4.2.2現場顯示屏數據及告警指示：
具體超重告警設置：
輕微級、嚴重級超重告警： 超重告警指示燈亮，蜂鳴告警器不響。
（輕微級、嚴重級超重告警，稱重傳感器傳送重量值，智能測控終端判斷是否輕微級、嚴重級超重，如果重量值屬于輕微級、嚴重級超重告警范圍，智能測控終端判斷此次作業有效，不向負荷控制開關發送閉合信號，門機可以正常作業，同時，提示駕駛員超重重量值，并點亮告警指示燈提醒駕駛員再此作業需要注意防止超重。）
禁止級超重告警： 超重告警燈亮，蜂鳴告警器同時響。
（禁止級超重告警，稱重傳感器傳送重量值，智能測控終端判斷是否禁止級嚴重超重，如果是，向負荷控制開關傳送閉合信號，負荷控制開關閉合，門機過岸設備停止工作，同時，點亮告警指示燈，開啟蜂鳴器10秒，提醒駕駛員作業禁止。智能測控終端不發送數據回監控中心。）
4.3 門機隊部管理調度中心軟件：
(1) 軟件采用c/s構架，通過安裝客戶端和用戶權限設置實現公司內部相關部門安全的對數據庫訪問、查詢、處理;
(2) 數據庫放置在專門的中心服務器中,服務器設置開機密碼,數據庫登錄密碼,確保上位機的數據安全性;
(3) 有數據訪問需求的部門安裝門機作業管理系統客戶端,客戶端提供人性化的數據顯示界面、數據庫訪問接口、方便的數據查詢、輸出、報表打印、曲線顯示等功能；
(4) 門機作業管理系統提供工作參量的數字顯示、曲線顯示；
(5) 管理員通過對數據庫進行訪問權限設置（分為：數據庫管理員、數據操作員、數據訪問者），實行數據庫分級、分部門管理，達到安全地分配數據庫資源的目的；
(6) 門機作業管理系統具有歷史數據庫查詢功能，可以通過輸入查詢條件（時間、門機號、駕駛員工號）來查詢歷史作業數據；
(7) 監控中心門機作業管理系統客戶端具有抓斗管理模塊，數據庫管理員可以添加／刪除抓斗（抓斗編號、抓斗重量、添加日期、操作員等信息）；
(8) 門機作業管理系統可以自動根據系統時間生成月報表，季報表，年報表，并提供報表打印輸出接口；
4.4 風速儀數據采集、顯示、預警設計：
4.4.1風速儀數據采集流程
(1) 自駕駛員打開電源的同時，無線終端每2分鐘左右傳送現場風速數據到監控中心。且現場通過數碼管顯示器顯示實時風速；
(2) 現場智能終端檢測到風速信號達到警戒線時，通過開關量輸出接口給現場的蜂鳴報警裝置發送“開”的信號，蜂鳴報警裝置發出報警聲音，數字顯示屏上的“風速告警”紅燈閃爍，提醒門機駕駛員注意；
(3) 風速數據傳輸到監控中心后，記錄在風速數據庫上，并在顯示屏上滾屏顯示每2分鐘的風速；
(4) 一旦發生風速預警情況，軟件通過聲音提示，圖片顯示等方式提醒管理人員做出相應措施。4.4.2 現場顯示屏風速告警指示：
具體風速告警設置：
一般級風速告警（>15m/s）：風速告警燈亮，蜂鳴告警器不響。
（一般級風速告警，智能測控終端通過風速儀傳來的實時風速數據判斷是否風速告警，>15m/s時風速告警燈亮，蜂鳴告警器不響，提示駕駛員風速過大作業需要注意防止超重。）
嚴重級風速告警（>17.1m/s）風速告警燈亮，蜂鳴告警器同時響。
（嚴重級風速告警，智能測控終端通過風速儀傳來的實時風速數據判斷是否風速告警，>17.1m/s時，向負荷控制開關傳送閉合信號，門機停止工作，風速告警燈亮，蜂鳴告警器同時響，提示駕駛員風速過大不能繼續作業，且在風速降低之前的作業均視為無效，同時監控中心軟件進行風速報警，提示調度班長作出相應的事故防范措施，待風速達到安全工作范圍后，開啟門機過岸開關，門機恢復正常工作。）
五、 系統硬件構成及其作用
（不包括門吊本體及稱重傳感裝置、過岸開關、負荷控制開關）
（1）智能無線遠程測控終端 RTU-2600-GPRS
TU-2600可編程遠程測控終端將采集、控制、通訊三種功能合為一體，實現對數據的采集和傳輸，它是整個系統的前端核心。利用自身所具有的開關量和模擬量數據采集接口采集數據，并通過自身所配備的GPRS無線通訊模塊將數據發送至遠端監控中心。由于此智能終端提供了方便的二次開發C語言平臺，可以開發各種復雜的算法并且可與組態軟件的無縫連接。我們通過智能終端內部的編程可以將傳感器傳輸上來的數據進行一些處理再發送至遠端管理中心，并且實現間歇性數據傳輸，降低數據傳輸的流量資費。
根據原有稱重數據采集系統進行改造升級,方法為淘汰原有系統內部的單片機控制器采用RTU-2600作為系統的核心部件。將連接于單片機的傳感器等部件改接到RTU-2600上面。
（2）門吊稱重系統數據采集設備
原由稱重傳感器設備與RTU-2600通過I/O接口直接相連。
I 數據輸入：
a. 傳感器信號輸入：（共3路模擬量、1路開關量信號輸入）
稱重傳感器A 模擬量信號輸入1路
稱重傳感器B 模擬量信號輸入1路
風速變送器 模擬量信號輸入1路
過岸開關 開關量信號輸入1路
b. 駕駛員操作記錄數據輸入
II 數據輸出
a. 控制信號輸出：（共5路開關量信號輸出）
蜂鳴報警器信號輸出 開關量信號輸出1路
超重報警燈信號輸出 開關量信號輸出1路
風速報警燈信號輸出 開關量信號輸出1路
數字顯示屏開關信號輸出 開關量信號輸出1路
負荷控制開關信號輸出 開關量信號輸出1路
b. 現場顯示設備數據輸出
（3）現場數據顯示、操作終端---HMI-3800
3.8寸藍底黃字醒目液晶屏幕顯示，面板上12個操作按鍵
（4）現場工作環境檢測設備—風速變送器
參數表
產品用途：塔吊機 船舶 碼頭 石油平臺 環境保護 索道 氣象站
測量原理：機械式
測量范圍： 0-30m/s
輸出信號：脈沖
電　　源： DC12V供電(4-20ma),DC5V供電(脈沖)
測量精度： ±1 m/s
電位引線： 3線
外型尺寸： 210*210
（5）蜂鳴告警裝置
（6）數字顯示屏
（7）密封電器箱
六、 設備連接及通訊示意圖
6.1 設備連接示意圖
6.2 數據傳輸方式
RTU-2600采集收集到的數據直接通過GPRS方式傳送到監控中心。
七、 門機信息管理系統
7.1 系統功能及特性
1、用戶界面清楚、簡單易學，操作方便；
2、面板鍵盤標定，操作員可自行設定船名、抓斗號；
3、現場智能終端內具有準確的內部時鐘、日歷；
4、駕駛員上下班記錄；
5、每次抓斗作業記錄；
6、自行設定超負荷值、門機號、抓斗、駕駛員工號；
7、門機作業數據現場顯示；
8、上位計算機信息管理軟件；
9、作業數據報表輸出；
10、實時風速曲線顯示；
11、用戶權限設置；
12、預警提示；
13、無線數據傳輸；
14、數據庫條件查詢；
15、人性化信息管理軟件界面，方便管理人員對門機數據的管理、分析。
7.2 系統構思及數據處理流程
數據管理軟件又稱為上位機監控軟件主要完成數據的接收以及把所測數據制成報表進行打印輸出，并能根據一些特殊情況自動進行報警。這樣門機在起動、工況變化等情況下的參數變化情況及駕駛員出勤情況，可以很清楚地在報表或曲線圖中反映出來，確保準確無誤地分析門吊工作狀況。
系統上位機信息管理軟件流程圖
7.3 部分門機信息管理軟件界面截圖
登陸界面
檔案管理
調度中心
風速曲線
八、關于系統整體可執行性和安全性的描述
系統現場數據采集傳輸設備均選用達到工業級標準且適合港口安全作業規范的硬件產品，在電器外部加套密封電器箱，到達防風、防潮、防塵的作用。
上位機管理軟件采用MICROSOFT 具有悠久歷史的ACCESS數據庫和VB可視化編程軟件來設計、構架。
系統運行由于采用GPRS無線數傳的方式，需要向中國移動交納GPRS信息流量費用。根據系統運行情況和數據傳輸的情況現列無線運行費用如下：
GPRS月基本數據費 5 元，流量 20MB ；超過按 0.01 元 /KB 計收。
注：以上數據來自北京移動通訊公司，如需外地服務，漫游費請咨詢當地1860。