基于互聯網技術斗輪機遠程監測系統的應用

李業慶

中國電建集團長春發電設備有限公司 吉林長春 130000

1 斗輪機如何接入互聯網

斗輪堆取料機控制系統的核心是可編程序控制器（PLC），斗輪機上所有信號（例如數字量信號和模擬量信號）都可以通過PLC采集。也就是說，我們要做的就是通過工業網關將PLC接入互聯網。

但是，斗輪機屬于軌道移動大型機械設備，無法通過有線方式接入互聯網，只能通過配置遠程4G無限流量網卡（付費）的方式來實現。服務器設置在生產廠家，需要一個公網IP地址。網關和服務器通過OpenVPN虛擬專用網絡通道連接，進行加密通訊，工程師就可以通過互聯網連接VPN服務器實現遠程訪問[1]。

2 斗輪機遠程監測系統的應用

2.1 UWB無線定位實施方案

為實現斗輪機位置的數字化，系統將煤場抽象成一個三維坐標體系，在斗輪機合適位置安裝移動標簽，確定坐標，通過采集移動標簽與接收器之間的距離，使用三維定位算法計算出移動標簽的坐標，從而實現斗輪機的精確定位。此次選用的移動標簽UWB發送距離150m，接收器信號接收范圍120m。為保證斗輪機定位精度，移動標簽需要在任意位置同時被3個接收器所感知，接收器與移動標簽之間的距離不能超過100m。

以某電廠條形煤場為例，煤場參數：300m（L）×120m（W），煤堆高度約12m，煤場儲量20萬t。為保證斗輪機定位精度，移動標簽發出的信號需要在任意位置同時被3個或3個以上接收器所接收，接收器與移動標簽之間的距離不能超過100m。條形煤場接收器，12臺均勻分布在煤場周邊，低處接收器8臺，架設高度應不低于12m；高處接收器4臺，架設應結合堆取料機以及支臂最高上升高度而定，一般不低于16m；同步控制器用量為1臺。接收器通過U型卡件直接固定在安裝支架上，有煤棚的煤場，接收器安裝在煤棚上；有擋煤墻的煤場，安裝在擋煤墻上方；對于四周無任何安裝支點的地方，通過立桿的方式安裝接收器。為獲取斗輪機的堆取料位置信息和斗輪機的姿態信息，在斗輪機大臂前端、主體適當位置各安裝1個移動標簽。堆取料指導系統在堆取料機司機室內安裝觸控屏，實現指令接收、作業控制與反饋以及通訊。根據煤場的實際情況，建立數字煤場模型，煤場模型以二維地圖的形式展示[2]。

根據TDOA三維定位算法計算出的斗輪機坐標，映射在煤場模型中的相對位置，顯示堆取料機在煤場范圍內的空間位置和姿態，直觀展現給運行人員。集控室可以將經過審核的堆取煤作業單傳送至斗輪機操作室的堆取料指導系統，發出堆取煤位置、堆取煤量、作業時間等取煤指令，堆取料作業區域閃爍顯示。斗輪機駕駛人員接收到任務作業單后，按任務作業單進行堆取料作業，觸控屏實時顯示堆取料煤量信息，違反數字化煤場系統發出的堆煤、取煤指令時發出聲光報警。

2.2 分班分爐計量系統

在斗輪機中可以應用遠程操控系統來對數據建模進行采集，應用分班分班分爐分倉來計量。

在斗輪機的編碼器的基礎上，可以應用無線網絡來獲得斗輪機的位置，進而根據施工場所的實際分布情況，進而提供合理的方案，實現監視斗輪機運行工況的目的，同時在斗輪機指令在執行過程中發生偏差之時，可以自動提醒斗輪機的操作施工人員，對斗輪機做好精確取煤，同時通過皮帶、斗輪機、入那爐皮帶秤等設備進行原始數據的采集，依據班次以及機組等相關信息，來計算出分區、班次。通過入爐煤化驗熱值以及水分等相關指標，應用三維數字化圖形的方式，對出庫量質信息進行動態顯示[3]。

3 斗輪機互聯網應用實例

一大型港口散料裝卸貨運碼頭，斗輪機在正常作業氣候條件下24小時連續運行。操作人員日工作四班三班轉制。

斗輪機作為碼頭重要的設備可靠性要求極高，需要最小的維護量，能滿足料場大運量、高效率和頻繁的作業需要，保證設備長年穩定運行。用戶急需廠家配合，為設備維護提供長期服務支持。廠家根據用戶具體要求，為用戶定制了遠程監測管理系統。系統通過4G移動網絡接入互聯網，為用戶提供遠程在線技術支持。為了實現后續一系列功能管理，現場采集的數據類型至關重要。因此現場新增智能傳感器，獲得各個機構更多精準的數據對監測是十分必要的。

通過現場數據采集系統、數據監控及處理系統提供的各種數據，實現對設備進行遠程管理。同時廠家根據用戶要求開發了遠程上位監測管理系統，具體實現的功能如下：（1）斗輪機實時總狀態監測；（2）斗輪機各機構單獨實時運行狀態監測；（3）斗輪機故障報警和故障分析，并提示故障最佳解決方案；（4）斗輪機有關參數和圖形實時顯示，并可存盤打??；（5）對作業的堆取料量、作業時間等實現自動統計和打??；（6）斗輪機維修保養情況；（7）斗輪機各機構運行時間；（8）對PLC的程序、數據進行修改、調試和實時監控；（9）實時數據顯示、歷史數據保存、歷史曲線查看、歷史報警查詢、系統參數設置等；（10）遠程訪問控制系統具備足夠的拓展性，方便進一步的智能化升級[4]。

4 結語

斗輪機應用互聯網須經歷一個較長持續深入研究過程。后續，將基于已有成果，持續開展煤場智能化與智慧化研究，并全面應用于多種行業中，并在全國范圍內推廣應用，實現快速發展。