港口連續裝卸控制管理系統智能多元交互平臺技術研究

摘要：港口作為現代化綜合運輸系統的關鍵環節，其自動化水平與其降低生產成本、提高吞吐量密切相關。文章依托廣州港南沙糧食碼頭建設項目，在全面分析控制管理系統功能的基礎上，提出并實現了多元交互平臺技術，并在此基礎上研究開發了智能流程選擇技術。

關鍵詞：多元交互平臺；智能流程；連續裝卸控制管理系統

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）16-0027-02

港口作為吞、吐、集、散樞紐的基地，是現代化綜合運輸系統的關鍵環節。隨著運輸船舶大型化、專業化的發展，港口吞吐量急劇上升，通過提高連續裝卸碼頭的自動化水平，降低生產成本、提高勞動生產率的作用日益顯著，近年來，隨著科技的不斷進步，控制技術和產品不斷更新換代，為設計出既有利于提高自動化裝卸水平，又具有良好可擴展性的系統，提供了技術支撐。

本研究課題依托于廣州港南沙糧食通用碼頭控制管理系統項目，以先進的自動控制技術、計算機技術、網絡技術為基礎，分析糧食連續裝卸作業與管理的特點，研究開發先進的控制技術，為用戶提供更科學、合理、可靠、實用、高效的糧食連續裝卸控制管理系統。

1 控制管理系統功能分析

港口連續裝卸控制管理系統包括流程作業、測溫、計量、電量檢測、生產管理、視頻監控、語音廣播等子系統，按主要功能可以劃分為管理功能、流程控制功能、電力監測功能以及視頻監控功能四個功能模塊。

1.1 管理功能

管理功能主要包括日常的工藝管理、設備管理、生產管理等任務，用來生成各種生產報表及管理報表。管理數據獲取途徑有手工錄入、控制CPU采集及電力監測等系統數據共享等。

1.2 流程控制功能

通過TCP/IP協議與掛在同一Ethernet網的PLC進行數據交換，對現場設備按照工藝規則進行控制，可以遠程或就地完成作業流程的預選、起動、停止，實現自動化生產

控制。

1.3 電力監測功能

作為控制管理系統的輔助監測手段，實現遠程自動抄表功能，同時可以對用電情況進行在線能耗分析，電力監測的數據來自于放置在低壓控制室中的遠程終端，這些終端按一定數據格式通過RS485協議向上傳送信息。

1.4 視頻監控功能

視頻監控系統采用數字化存儲技術通過TCP/IP協議與掛在同一Ethernet網的交互平臺進行數據交換。視頻監控完成港口碼頭生產、安保的視頻實時監控、存儲、回放的

功能。

2 智能多元交互平臺技術

港口連續裝卸系統工藝復雜時，傳統的通過固定流程編號或靜態表法來確定流程的控制的方式已經很難適應操作的靈活性，為了使大型散糧筒倉系統的流程控制更加便捷和高效，我們開發出智能化流程選擇技術，能夠實時接收、處理操作員通過上位監控系統點擊動作，操作員無需察看設備狀態（如遠程、故障、運行等），也無需關心工藝路徑（如是否有交叉等），只需根據工藝目的，順序點選首設備、中間設備、尾設備，即可自動獲得可供選擇的有效路徑。

對于復雜的裝卸工藝，通過智能化流程選擇技術形成的有效路徑可能是兩條或兩條以上，在流程控制功能模塊中，只能依靠操作人員進行人工選擇，為此，我們針對每條路徑應用電力監測系統的數據進行能耗預測，從而能夠基于耗能指標選出最節能的有效路徑。

由于流程控制系統和電力監測系統是獨立的，因此，我們提出并實現開放的多元交互平臺，讓管理、流程控制、電力監測、視頻監控等獨立系統完全實現數據共享。各系統功能相互獨立，利用網絡技術將儲運系統共享一個交互平臺，實現雙向、分層、開放互聯實時可靠的控制管理信息系統，優化生產管理過程。各功能模塊之間通過統一的接口協議規劃，能夠在統一的信息交互平臺實現數據同步編輯、存儲、更新。其中包括工藝流程作業系統的全部數據、管理系統的全部數據、電力系統的全部數據、計量系統、生產輔助系統以及視頻監控數據等。同時，實現人機交互界面的多元化，各功能模塊可以通過交互平臺對其他功能模塊實現相應的操作。

3 應用實例

本研究依托廣州港南沙糧食通用碼頭自動控制系統項目，該項目建設1個7萬噸級和1個10萬噸級的糧食專用泊位，一期總建設倉容45萬噸，是廣州市的重點建設項目，規模較大，工藝復雜，裝卸工藝流程逾3000條。在管理平臺上充分兼容流程控制和電力監測全部信息，軟件開發工具為microsoft visual studio 2010，開發平臺為SQL server 2008，windows server 2003；上位開發軟件IFIX，PLC編程軟件RS Logix 5000。

在該交互平臺中開發應用智能化流程選擇技術。該技術具體開發包括對象類設計與封裝（如設備類、倉類等）、對象屬性設計、動態鏈表實現、智能化選擇算法實現、數據通訊實現等，使用的對象（如控制設備）或屬性（如設備狀態）等，在上位監控系統、PLC系統及管理信息系統中具有統一的定義或規范，相關系統之間可以進行無縫的數據及信息交換。按照預定義的選擇條件，通過遍歷鏈表結點、遞歸等算法，動態選擇出有效工藝路徑。

圖1 基于多元交互平臺的流程智能選擇

根據南沙糧食碼頭生產實際情況，有效工藝路徑的能耗預測的計算樣本周期選定為10天，在該交互平臺中通過數學建模得出相應路徑的生產作業能耗預測值。

該生產作業任務在多元交互平臺上提供起始和末端設備后，智能生產兩條有效路徑，并且分別智能預測能耗值，在該次任務中顯然流程編號為11532的有效路徑為首選，從而降低了操作人員的工作強度，減少了生產的

能耗。

4 結語

基于多元交互平臺的流程智能選擇技術，通過管理、流程控制、電力監測、視頻監控等系統緊密配合，實現了數據的充分共享，利用智能化算法完成動態、優化的流程選擇，能夠準確、高效、靈活、最優地選擇出符合生產現場需要的最優工藝流程，極大地簡化了操作過程，有效提高了港口生產作業的效率和能耗水平。

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