起重機(jī)遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)主要通過傳統(tǒng)的企業(yè)或廠區(qū)局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)對(duì)起重機(jī)的遠(yuǎn)程診斷控制，但這種傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)布局存在一些缺點(diǎn)，實(shí)際操作時(shí)會(huì)有諸多不便且耗費(fèi)財(cái)力。文中所述基于物聯(lián)網(wǎng)的起重機(jī)遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)采用物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，擺脫了對(duì)傳統(tǒng)局域網(wǎng)絡(luò)的依賴遠(yuǎn)程診斷網(wǎng)關(guān)對(duì)網(wǎng)絡(luò)要求低，可方便地進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的安裝、布置、配置等，極大地節(jié)省了時(shí)間、人力和財(cái)力，技術(shù)服務(wù)人員可隨時(shí)隨地行遠(yuǎn)程診斷，推進(jìn)了遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)的發(fā)展。

    隨著移動(dòng)通訊技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)已較普遍的應(yīng)用于生活，并推動(dòng)著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不僅可以優(yōu)化企業(yè)的生產(chǎn)過程，而且將使企業(yè)的管理模式、故障診斷模式發(fā)生重大改變。物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合先進(jìn)的工藝、管理及遠(yuǎn)程診斷等多項(xiàng)技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)企業(yè)的優(yōu)化運(yùn)行、優(yōu)化控制和優(yōu)化管理。遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的典型應(yīng)用，涉及到眾多的技術(shù)領(lǐng)域，一直受到各國(guó)政府、企業(yè)的重視，并入大量資金開展基礎(chǔ)理論和應(yīng)用產(chǎn)品方面的研究。近年來，隨著其相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，遠(yuǎn)程診斷在許多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。起重機(jī)作為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和起重運(yùn)輸?shù)闹匾O(shè)備，廣泛的采用PLC 和變頻器進(jìn)行控制，并陸續(xù)應(yīng)用遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)。結(jié)合了物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的起重機(jī)遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)比傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)布置方式更靈活、更便捷、更能適應(yīng)移動(dòng)設(shè)備，從而推動(dòng)遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)的進(jìn)一步應(yīng)用和發(fā)展。

 4G 網(wǎng)絡(luò)

    4G是第四代的移動(dòng)通信及其技術(shù)的簡(jiǎn)稱，是把3G網(wǎng)絡(luò)與WLAN 相結(jié)合的技術(shù)，能夠傳輸更高要求的視頻與圖像。4G 網(wǎng)絡(luò)不同于撥號(hào)上網(wǎng)，它下載速度可達(dá)100 Mbps，就連上傳速度也達(dá)到了20 Mbps。而在價(jià)格上基本等同于寬帶網(wǎng)絡(luò)，用戶可以根據(jù)自身的要求制定所需要的服務(wù)。據(jù)工信部最新數(shù)據(jù)顯示，截止2015 年12 月底，全國(guó)電話用戶總數(shù)達(dá)到15. 37 億戶，其中移動(dòng)電話用戶總數(shù)達(dá)13. 06 億戶，4G 用戶總數(shù)達(dá)3. 862 25 億戶。4G 用戶在移動(dòng)電話用戶中的滲透

率達(dá)到29. 6%。月戶均移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)接入流量達(dá)到389. 3M，同比增長(zhǎng)89. 9%。4G 網(wǎng)絡(luò)的高傳輸率、高覆蓋率、等同寬帶的價(jià)格等特點(diǎn)使起重機(jī)生產(chǎn)企業(yè)和用戶更看重基于4G 網(wǎng)絡(luò)的起重機(jī)遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)，將高速的4G 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用到生產(chǎn)中。

    起重機(jī)遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀

    經(jīng)過十余年的發(fā)展，起重機(jī)遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)已得到一定程度的應(yīng)用，各種類型的起重機(jī)紛紛采用各種方式進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷。已有遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)應(yīng)用案例的起重機(jī)有: 用于垃圾發(fā)電廠的垃圾搬運(yùn)的垃圾抓斗橋式起重機(jī); 用于生物質(zhì)發(fā)電的抓取秸稈的秸稈抓斗橋式起重機(jī); 用于房屋建筑施工中物料的垂直和水平輸送及建筑構(gòu)件安裝的塔式起重機(jī); 用于集裝箱裝卸的岸邊集裝箱起重機(jī);用于造船廠的大型門式起重機(jī)等等。各類型的起重機(jī)都在陸續(xù)開發(fā)和使用遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)，但各種類型的起重機(jī)遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)應(yīng)用數(shù)量卻很少，這是因?yàn)楝F(xiàn)有起重機(jī)遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)主要通過傳統(tǒng)的企業(yè)或廠區(qū)局域網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)對(duì)起重

機(jī)的遠(yuǎn)程診斷控制。這種傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)布局存在一些缺點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與廠內(nèi)網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域距離較遠(yuǎn)，或建筑物之間土建較復(fù)雜，不方便鋪設(shè)網(wǎng)線或光纖。起重機(jī)遠(yuǎn)程診斷網(wǎng)關(guān)不具備無線接收能力，需要對(duì)廠區(qū)內(nèi)遠(yuǎn)程網(wǎng)關(guān)經(jīng)過的路由器進(jìn)行設(shè)置，需要網(wǎng)絡(luò)管理員或網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商的大力支持，很耗費(fèi)時(shí)間及人力資源，有時(shí)還會(huì)需要很多硬性設(shè)備支持，同樣耗費(fèi)財(cái)力。各企業(yè)開發(fā)的基于GPＲS、3G 的無線遠(yuǎn)程診斷方式應(yīng)用較少，這是因?yàn)镚PＲS 無線傳輸方式的速率很低，不能實(shí)時(shí)傳輸

較多的數(shù)據(jù)。3G 網(wǎng)絡(luò)速度雖有一定的提高，但實(shí)時(shí)性較差，仍不能滿足稍大數(shù)據(jù)量的傳輸要求。另外，國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商對(duì)3G 網(wǎng)絡(luò)的總投入較少，使基于3G 網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)應(yīng)用受到了極大限制。

技術(shù)原理

     該遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)采用了VPN ( Virtual PrivateNetwork) 技術(shù)，VPN 的通常釋義為“虛擬專用網(wǎng)絡(luò)”。VPN 是通過一個(gè)公用網(wǎng)絡(luò)因特網(wǎng)建立一個(gè)臨時(shí)的、安全的連接，是__3___o___一條穿過混亂的公用網(wǎng)絡(luò)的安全、穩(wěn)定隧道，使用這條隧道可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行幾倍加密達(dá)到安全使用互聯(lián)網(wǎng)的目的。虛擬專用網(wǎng)是對(duì)企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)的擴(kuò)展，可幫助遠(yuǎn)程用戶、公司分支機(jī)構(gòu)、商業(yè)伙伴及供應(yīng)商同公司的內(nèi)部網(wǎng)建立可信的安全連接，用于經(jīng)濟(jì)有效地連接到商業(yè)伙伴和用戶的安全虛擬專用網(wǎng)。VPN 主要采用隧道技術(shù)、加解密技術(shù)、密鑰管理技術(shù)和使用

者與設(shè)備身份認(rèn)證技術(shù)，保證了企業(yè)和用戶的網(wǎng)絡(luò)安全和信息安全。

4 系統(tǒng)構(gòu)成

    應(yīng)用4G 網(wǎng)絡(luò)的起重機(jī)遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)主要由遠(yuǎn)程診斷服務(wù)器、4G 網(wǎng)絡(luò)路由器、遠(yuǎn)程診斷網(wǎng)關(guān)和遠(yuǎn)程監(jiān)控管理軟件等部分構(gòu)成，圖1 為遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)圖。遠(yuǎn)程診斷服務(wù)器需要部署公網(wǎng)的IP 地址，并至少需要接入4M 及以上的寬帶網(wǎng)絡(luò)來保障系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運(yùn)行，可以根據(jù)需要接入的遠(yuǎn)程網(wǎng)關(guān)數(shù)量和接入的功能選擇合適的帶寬; 遠(yuǎn)程診斷網(wǎng)關(guān)通過4G 網(wǎng)絡(luò)路由器接入因特網(wǎng)，同時(shí)將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的IP 地址進(jìn)行解析，與遠(yuǎn)程診斷服務(wù)器進(jìn)行連接; 遠(yuǎn)程監(jiān)控管理軟件部署在工程師站，工程師站通過寬帶網(wǎng)絡(luò)、4G 網(wǎng)絡(luò)等通訊方式接入因特網(wǎng)，進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷服務(wù)。國(guó)內(nèi)的4G 網(wǎng)絡(luò)可選用中國(guó)移動(dòng)的TD － LTE、中國(guó)聯(lián)通的TD － LTE 和FDD － LTE、中國(guó)電信的TD － LTE 和FDD － LTE。在實(shí)際使用時(shí)，應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)的4G 網(wǎng)絡(luò)覆蓋情況，選擇合適的運(yùn)營(yíng)商。項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)的可編程控制器PLC 應(yīng)具有網(wǎng)絡(luò)通訊功能，或選擇具有網(wǎng)絡(luò)通訊功能的模塊進(jìn)行擴(kuò)展，以便通過遠(yuǎn)程診斷網(wǎng)關(guān)連接到因特網(wǎng)，進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷。

圖1 遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)圖

5 應(yīng)用實(shí)例

    該遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)在橋、門式起重機(jī)上均有應(yīng)用。橋式起重機(jī): 如室內(nèi)環(huán)境、電控柜和操作室都集中于固定房間的情況，電控柜和操作室都隨起重機(jī)移動(dòng)的情況; 門式起重機(jī): 如露天環(huán)境、電控柜和操作室都隨起重機(jī)移動(dòng)的情況。電控柜和操作室都集中于固定房間的情況，

如垃圾發(fā)電廠負(fù)責(zé)垃圾搬運(yùn)的垃圾抓斗橋式起重機(jī)。電氣柜和操作臺(tái)均位于固定房間內(nèi)，一般配置S7 － 300 系列PLC，并配有以太網(wǎng)模塊CP343 －1 進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換; 通常，電氣房和操作室4G

網(wǎng)絡(luò)信號(hào)較好，遠(yuǎn)程診斷網(wǎng)關(guān)可通過網(wǎng)線方便的與PLC 建立連接，遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)的各項(xiàng)功能均可正常應(yīng)用，實(shí)時(shí)性很好，可傳輸較大的數(shù)據(jù)量。電控柜和操作室都隨起重機(jī)移動(dòng)的情況，如車間內(nèi)使用的電動(dòng)雙梁起重機(jī)，固定操作室，電氣柜安裝于起重機(jī)走臺(tái)上，電氣柜和操作室之間的距離一般不超過100 m，根據(jù)4G 網(wǎng)絡(luò)信號(hào)情況，決定4G 網(wǎng)絡(luò)路由器和遠(yuǎn)程診斷網(wǎng)關(guān)的部署位置。一般有窗的廠房中4G 網(wǎng)絡(luò)路由器靠近窗戶側(cè)布置較好。在露天環(huán)境中，門式起重機(jī)的電控柜和操作室都隨起重機(jī)移動(dòng)的情況，如秸稈發(fā)電廠使用的散秸稈抓斗門式起重機(jī)，一般跨度較大，位于露天較開闊的場(chǎng)地，PLC、變頻器集中部署在電氣房?jī)?nèi)，遠(yuǎn)程網(wǎng)關(guān)也部署在電氣房，便于設(shè)備間的連接。露天環(huán)境，4G 網(wǎng)絡(luò)信號(hào)很好，透過電氣房玻璃窗，信號(hào)也幾乎無衰減，遠(yuǎn)程診斷功能使用良好。

6 應(yīng)用前景

    應(yīng)用4G 網(wǎng)絡(luò)的起重機(jī)遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)擺脫了對(duì)傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的依賴，有效地回避了遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)使用傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的各種弊端。使用高速的4G 網(wǎng)絡(luò)可便于進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的安裝、布置、配置等工作，極大地節(jié)省了業(yè)主的時(shí)間、人力和財(cái)力，并且工程師可隨時(shí)隨地根據(jù)業(yè)主要求進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷，快速找到故障原因，幫助設(shè)備維修人員快速解決問題，減少現(xiàn)場(chǎng)事故處理時(shí)間，提高工作效率和生產(chǎn)率，同時(shí)也可減輕供貨( 設(shè)計(jì)) 方的壓力。遠(yuǎn)程診斷是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的一個(gè)必要階段，也

是起重運(yùn)輸機(jī)械向智能化、數(shù)字化方向發(fā)展的必經(jīng)之路，該遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)已獲得國(guó)家專利證書，在起重機(jī)上已有多個(gè)應(yīng)用案例，有效地推進(jìn)了遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)在起重機(jī)設(shè)備上的應(yīng)用。這項(xiàng)技術(shù)的研發(fā)成功使得將來許多設(shè)備可將其與辦公室、試驗(yàn)室連接到一起，實(shí)現(xiàn)信息處理

的實(shí)時(shí)化、信息傳遞的網(wǎng)絡(luò)化、遠(yuǎn)程化，使設(shè)備受到科學(xué)的監(jiān)護(hù)和管理，為設(shè)備的高效運(yùn)行提供強(qiáng)大技術(shù)支持的手段，降低和縮短了運(yùn)行成本和周期。