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

通過對數(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)營管理成本，奠定了智慧港口的信息化基礎(chǔ)。

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，將會面臨如何從全局上有效采集、存儲、統(tǒng)計(jì)、分析信息的問題。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題［1］。在此背景下，研發(fā)了無線信息采集系統(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。

2.系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路

無線信息采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)覆蓋企業(yè)現(xiàn)有 14 臺岸邊設(shè)備，包括門機(jī) 11 臺、木薯干卸船機(jī) 2 臺、糧食卸船機(jī) 1 臺。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 。數(shù)據(jù)終端系統(tǒng)即現(xiàn)場設(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、顯示、生成報(bào)表、打印等功能。

無線信息采集系統(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) 。無線信息采集系統(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。為防止稱重?cái)?shù)據(jù)在傳輸過程中丟失，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、電度表通過串口服務(wù)器與碼頭設(shè)備 PLC 進(jìn)行通訊，通過新增 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)通過通訊功能接入 PLC 設(shè)備，由

PLC 經(jīng)過簡單分析、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)，通過軸轉(zhuǎn)杯在狹縫光耦中的轉(zhuǎn)動(dòng)，輸出頻率信號。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，對應(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)?ＲS － 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 ( 無線接入點(diǎn)) 。

3． 5 無線接入點(diǎn)

無線接入點(diǎn)即無線 AP，是一個(gè)無線網(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，是無線網(wǎng)絡(luò)的核心;純接入設(shè)備只負(fù)責(zé)無線客戶端的接入，通常作為無線網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展使用，與其他 AP 或者主 AP 連接，以擴(kuò)大無線覆蓋范圍。大多數(shù)無線 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、司機(jī)名稱、碼頭設(shè)備編號、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)記錄存儲到數(shù)據(jù)庫。

( 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)，存儲并以趨勢圖的形式顯示風(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)備編號等生產(chǎn)信息生成日報(bào)表、周報(bào)表、月報(bào)表、年報(bào)表。

5.結(jié)語

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、統(tǒng)計(jì)、查詢的管理系統(tǒng)。無線信息采集系統(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，提高了公司的信息系統(tǒng)管理水平，降低了運(yùn)營管理成本。