無線信息采集系統在港口起重設備上的開發與應用

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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無線信息采集系統在港口起重設備上的開發與應用

劉乃峰 滕 健 賈洪瑞 孫振宇

日照港裕廊碼頭有限公司

通過對數據終端系統、數據采集發射系統、上位機操作系統的整合，無線信息采集系統實現了港口大型起重接卸設備運行信息采集的科學化、系統化、規范化，提高了企業信息系統管理水平，降低了運營管理成本，奠定了智慧港口的信息化基礎。

無線信息采集； 數據終端； 數據傳輸； 上位機操作系統

1 引言

隨著各種電氣工程建設項目在大型港口起重設備上的應用，將會面臨如何從全局上有效采集、存儲、統計、分析信息的問題。傳統的設備用電量、作業量等運行數據須人工查詢采集，存在數據采集效率低、信息統計數據不準確、檢索和查詢不便等問題[1]。在此背景下，研發了無線信息采集系統，實現了港口大型起重接卸設備運行數據信息采集的科學化、系統化、規范化，為搭建信息化智慧港口提供了有效平臺。

2 系統設計思路

無線信息采集系統設計覆蓋企業現有14臺岸邊設備，包括門機11臺、木薯干卸船機2臺、糧食卸船機1臺。整個系統由數據終端系統、數據采集發射系統及上位操作系統3大部分組成[2]。數據終端系統即現場設備，提供數據采集的原始數據，是整個系統的底層架構，由各碼頭設備的PLC、變頻器、電度表、稱重儀、風速風向儀等設備組成；數據采集發射系統即數據的采集、轉換與傳輸，由串口服務器、新增AP(Access Point)、公司原有AP和交換機組成；上位機操作系統由數據總服務器及上位機軟件組成，實現采集數據的最終存儲、顯示、生成報表、打印等功能。

無線信息采集系統設計遵循先進性、穩定性、準確性、開放性、簡單性、易擴展性、安全性原則。同時，在滿足用戶總體需求，保證系統的先進性、穩定性、安全性的前提下，還要充分考慮系統架構所需器件的性價比，盡可能地降低系統造價[3]。

無線信息采集系統設計總思路為：

(1)將碼頭設備PLC運行信息、電度表數據、稱重數據、風速風向數據等，由串口服務器將串口數據轉換為以太網數據，采集至數據庫。為防止稱重數據在傳輸過程中丟失，造成稱重數據記錄的不完整，要求把稱重設備單獨接入PLC設備，進行簡單的分析、運算、統計。

(2)將統計后的稱重數據隨PLC、電度表、風速風向等運行數據一起傳輸，其中岸機設備上的PLC、電度表通過串口服務器與碼頭設備PLC進行通訊，通過新增AP接入到交換機，再將新增AP作為客戶橋與公司原有的AP對接；將風速風向采集儀連接至串口服務器并與公司原有的AP對接。

3 系統架構

系統軟件構架選用甲骨文公司的Oracle數據庫管理系統及iFIX自動化監控組態軟件，同時兼容如下硬件設備和網絡。

3.1 稱重設備

本系統采用的稱重設備為西門子SMART1000系列觸摸屏，司機作業前只需輸入個人編號及密碼即可進行操作。該觸摸屏提供的RS232/485口，可適時將稱重數據通過通訊功能接入PLC設備，由PLC經過簡單分析、運算、統計后隨碼頭設備狀態數據一起傳輸至上位機系統，能有效地消除人為誤差，使之更符合法制計量管理和工業生產過程控制的應用要求。

3.2 智能電度表

智能電度表是智能電網的智能終端，其必須具備線路可靠、計量準確、抗干擾能力強且量程盡量大等功能。本系統中采用的智能電度表為NPM-502系列產品，該產品在滿足以上功能的基礎上，提供了本地液晶顯示屏數字化顯示功能，且支持數據的遠程RS232/485通訊，能滿足設備用電量適時采集的要求。

3.3 風速風向儀

本系統的風速風向儀由風速傳感器、風向傳感器及數據采集儀3部分組成。風速傳感器由3個碳纖維風杯和杯架組成，轉換器為狹縫光耦和多齒轉杯。當水平風力使風杯旋轉時，通過軸轉杯在狹縫光耦中的轉動，輸出頻率信號。風向傳感器的轉換器為碼盤和光電組件。當風向變化時，風標隨之轉動，并通過軸帶動碼盤在光電組件縫隙中轉動，產生光電信號，對應當時風向的格雷碼輸出。

3.4 串口服務器

串口服務器能夠將RS-232/485/422串口轉換成網絡接口，實現串口與網絡接口的數據雙向透明傳輸,極大地擴展了串口設備的通信距離。串口服務器可作為STA站點(網絡中的終端)連接到AP(無線接入點)。

3.5 無線接入點

無線接入點即無線AP，是一個無線網絡的接入點，包括路由交換接入一體設備和純接入點設備。一體設備執行接入和路由工作，是無線網絡的核心；純接入設備只負責無線客戶端的接入，通常作為無線網絡擴展使用，與其他AP或者主AP連接，以擴大無線覆蓋范圍。大多數無線AP還帶有接入點客戶端模式(AP client)，可以和其它AP進行無線連接，延展網絡的覆蓋范圍。

4 上位機操作功能

(1)司機信息管理。管理員可根據人員信息編輯、添加、刪除司機的檔案信息，其中包括司機工號、司機名稱、碼頭設備編號、司機班次、上班日期等。該部分信息的設置直接影響司機與碼頭設備的映射關系。

(2)碼頭設備運行狀態監視。碼頭設備運行監視界面可顯示碼頭設備當前各PLC機構運行數據、接觸器閉合狀態、開關到位狀態等數據，同時顯示相應的報警信息。

(3)稱重數據監視。稱重數據監視界面適時記錄并顯示每個稱重設備最新稱重數據，顯示稱重超量報警信息、報警次數，存儲并顯示稱重設備的歷史稱重記錄，可根據需要生成不同時段稱重數據報表。

(4)電度數據監視。顯示當前各碼頭設備的電度表數據，統計每天、每周、每月、每年的電度計量總和作為數據記錄存儲到數據庫。

(5)風速風向數據監視。顯示實時風速、風向數據，存儲并以趨勢圖的形式顯示風速風向歷史記錄,顯示風速報警信息，并發出音頻報警聲,及時啟動防風預案進行設備錨固。

(6)報表功能。將稱重數據、電度數據、風速風向數據結合當前班次、碼頭設備編號等生產信息生成日報表、周報表、月報表、年報表。

5 結語

隨著港口信息化管理的不斷發展，需要一套電子化的信息采集、存儲、統計、查詢的管理系統。無線信息采集系統的應用為公司設備管理、單機核算、成本控制提供了直接有效的數據信息，也為設備技術人員提供了遠程監控、故障處理的有效操作平臺，提高了公司的信息系統管理水平，降低了運營管理成本。

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

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

[3] 唐開龍，康斌棟.遠程監控技術在港口起重設備上的應用，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