港口設(shè)備信息化管理是港口設(shè)備先進(jìn)程度的標(biāo)志，也是港口設(shè)備管理的必然趨勢。作為港口設(shè)備信息化建設(shè)重要組成的起重機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，是指通過通訊系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)場起重設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測與控制，實(shí)現(xiàn)集中和高層監(jiān)控，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)、社會(huì)等資源的優(yōu)化配置。本文提出的大型起重機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)匯集世界港口之經(jīng)驗(yàn)，不僅包含起重機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)視、故障診斷、設(shè)備維護(hù)管理等領(lǐng)域的技術(shù)成果，而且還充分利用了實(shí)時(shí)控制和過程自動(dòng)化理論，以及現(xiàn)代通訊技術(shù)、軟件技術(shù)等，使系統(tǒng)功能更加豐富，更加人性化。系統(tǒng)采用的組態(tài)軟利用現(xiàn)代光纖和無線通訊技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)碼頭起重機(jī)設(shè)備重要狀態(tài)和故障信息的遠(yuǎn)程監(jiān)控，及時(shí)記錄更新設(shè)備產(chǎn)量及運(yùn)行統(tǒng)計(jì)等數(shù)據(jù)，并提供詳細(xì)、豐富的統(tǒng)計(jì)報(bào)表。具有組網(wǎng)靈活、進(jìn)口開放等特點(diǎn)，并提供WEB 瀏覽、冗余服務(wù)器等功能選項(xiàng)，滿足用戶在擴(kuò)展性、可靠性以及互聯(lián)性等方面的要求。

   監(jiān)控系統(tǒng)概述

網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)根據(jù)需求，每個(gè)碼頭監(jiān)控室各配置一臺(tái)獨(dú)立的服務(wù)器，安裝定制的碼頭起重機(jī)設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，通過碼頭內(nèi)無線網(wǎng)絡(luò)收集各起重機(jī)設(shè)備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。另外，集團(tuán)監(jiān)控中心設(shè)置遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，通過專線同各碼頭的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)相連，組成實(shí)時(shí)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。系統(tǒng)在港務(wù)局服務(wù)器上配置了短消息發(fā)送設(shè)備，通過設(shè)定，當(dāng)有重大故障發(fā)生時(shí)，可以直接把故障信息以短信形式發(fā)送到碼頭維修人員的手機(jī)上。 根據(jù)需求，各個(gè)碼頭的每個(gè)起重機(jī)上都配置一個(gè) CMS 網(wǎng)關(guān)硬件。在CMS 網(wǎng)關(guān)上安裝 ZPMC OPC Sever，實(shí)時(shí)采集不同電控系統(tǒng)的起重機(jī)各種運(yùn)行信號(hào)和電能表信號(hào)，且轉(zhuǎn)成標(biāo)準(zhǔn)的Modbus 數(shù)據(jù)格式。而位于碼頭監(jiān)控室的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，通過無線局域網(wǎng)，同各CMS 網(wǎng)關(guān)通訊，組成碼頭實(shí)時(shí)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。通過在無線AP中的安全設(shè)定，限制只有服務(wù)器或者指定的電腦才允許連接到起重機(jī)局域網(wǎng)，從而保證 PLC 安全。

系統(tǒng)功能模塊 1) 實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)視能監(jiān)視起重機(jī)電氣、機(jī)械、液壓等系統(tǒng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)。監(jiān)控系統(tǒng)所提供的信息、狀態(tài)、圖形和數(shù)據(jù)簡單易懂，且按起重機(jī)機(jī)構(gòu)及主要部件單獨(dú)呈現(xiàn)實(shí)時(shí)狀態(tài)。 2) 故障監(jiān)視 實(shí)時(shí)故障會(huì)在監(jiān)控系統(tǒng)的顯著位置顯示，并伴有聲音和感官上的提醒。故障根據(jù)不同等級(jí)分別以不同顏色區(qū)分，用戶可以自由設(shè)定故障等級(jí)，提供歷史故障。用戶可以通過設(shè)定篩選條件查詢故障，并可以將查詢結(jié)果導(dǎo)出到 Excel 文件中。提供短消息通知功能，可以按故障設(shè)置，按故障區(qū)域設(shè)置對(duì)應(yīng)的消息接收人員。 3) 歷史回放 提供 1 年之內(nèi)全畫面歷史回放功能，再現(xiàn)歷史時(shí)刻的運(yùn)行狀態(tài)。各碼頭ＲCMS 系統(tǒng)所采集的所有 PLC 相關(guān)數(shù)據(jù)記錄到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，并可以通過 CMS 各個(gè)監(jiān)控畫面，實(shí)現(xiàn)全畫面歷史回放，重現(xiàn)起重機(jī)過去任意時(shí)間段的運(yùn)行情況，對(duì)于重大事故責(zé)任追查具有十分重要的意義。 4) 生產(chǎn)報(bào)表 ①產(chǎn)量報(bào)表 對(duì)于集裝箱起重機(jī)，根據(jù)日期、時(shí)間段、班組來統(tǒng)計(jì)箱量 ( 自然箱和標(biāo)準(zhǔn)箱) ?？筛鶕?jù)不同尺寸、不同質(zhì)量進(jìn)行分組統(tǒng)計(jì); 對(duì)于集裝箱起重機(jī)，能列出選擇時(shí)段內(nèi)的每一條吊箱記錄，包括抓箱時(shí)間、放箱時(shí)間、 質(zhì)量、小車位置、起升位置等詳細(xì)信息; 對(duì)于門機(jī)等起重機(jī)設(shè)備，可以根據(jù)日期、時(shí)間段和班組來統(tǒng)計(jì)抓斗次數(shù)，平均每斗質(zhì)量等。②性能報(bào)表統(tǒng)計(jì)選擇時(shí)段內(nèi)的機(jī)構(gòu)運(yùn)行時(shí)間、整機(jī)運(yùn)行時(shí)間、占用時(shí)間、操作時(shí)間、空閑時(shí)間; 統(tǒng)計(jì)選擇時(shí)段內(nèi)機(jī)器重要性能指標(biāo) ( 如平均故障間隔箱量、 總體完好率、操作完好率、總體利用率、故障停機(jī)率、計(jì)劃維護(hù)率) 。③控制合報(bào)表 列出指定時(shí) 間段內(nèi)控制合操作時(shí)間和每次控制合持續(xù)時(shí)間。 ④旁路報(bào)表 列出指定時(shí)間段內(nèi)旁路操作的具體時(shí)間。所有報(bào)表皆有保存 ( excel、csv、txt 格式) 和打印功能。 5) 重要操作記錄 記錄司機(jī)所有控制臺(tái)操作并提供查詢統(tǒng)計(jì)功能; 記錄重要的旁路操作并提供查詢統(tǒng)計(jì)功能。 6) 電能管理 實(shí)現(xiàn)電能量遠(yuǎn)程采集和自動(dòng)抄表。電能相關(guān)數(shù)據(jù)的記錄及統(tǒng)計(jì)自動(dòng)完成，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，同起重機(jī)實(shí)際使用電量情況相符。電能分析軟件可對(duì)采集到的電表數(shù)據(jù)進(jìn)行建模，分析能耗趨勢，并采用直觀的圖示更好地向工程人員反映能耗的情況。電能采集管理軟件可以增加起重機(jī)操作員的信息，并統(tǒng)計(jì)出操作員的工作能耗，將操作員的績效獎(jiǎng)金同能耗掛鉤，方便對(duì)員工的考核。電表精度達(dá)到0. 5S 級(jí)以上。 7) 維護(hù)保養(yǎng) 系統(tǒng)提供制動(dòng)器、限位、鋼絲繩等部件的維護(hù)保養(yǎng)時(shí)間統(tǒng)計(jì)。用戶可自行添加所需的維護(hù)保養(yǎng)項(xiàng)。到達(dá)用戶設(shè)定使用次數(shù)或時(shí)間時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)發(fā)出警報(bào)提醒用戶更換。通過查詢監(jiān)控系統(tǒng)提供的維護(hù)保養(yǎng)頁面中的操作記錄， 可以查看以往各項(xiàng)目的復(fù)位時(shí)間、添加維護(hù)項(xiàng)目、 刪除維護(hù)項(xiàng)目及操作人員。監(jiān)控系統(tǒng)提供的維護(hù) 工作記錄供維護(hù)人員輸入和保存某天進(jìn)行的具體維護(hù)工作內(nèi)容和人員信息。 8) 起重機(jī)位置監(jiān)視 通過給輪胎起重機(jī)安裝 GPS 裝置，實(shí)時(shí)獲取輪胎起重機(jī)位置信息，經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳送到遠(yuǎn)程服務(wù)器，在監(jiān)視主畫面上顯示輪胎起重機(jī)實(shí)際位置。在獲取位置信息的基礎(chǔ)上，對(duì)輪胎起重機(jī)的行程進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。 9) 用戶管理 登錄系統(tǒng)時(shí)進(jìn)行身份和權(quán)限檢驗(yàn)，用戶權(quán)限設(shè)置到子菜單; 系統(tǒng)提供不短于 8 位的登錄密碼限制; 系統(tǒng)提供登錄密碼有效期最長天數(shù)限制，效期最長天數(shù)可由系統(tǒng)管理員根據(jù)情況而定。建立運(yùn)行日志，記錄所有登錄詳情。

監(jiān)控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及特性

OPC 此次項(xiàng)目涉及多個(gè)碼頭， 起重機(jī)種類數(shù)量繁多，系統(tǒng)功能參差不齊，而且由不同廠商不同時(shí)期設(shè)計(jì)承建，缺乏統(tǒng)一規(guī)劃。本監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)大量且多樣數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、監(jiān)控、處理，并將處理的結(jié)果生成監(jiān)控系統(tǒng)所需的數(shù)據(jù)，并且為機(jī)械設(shè)備管理信息系統(tǒng)、三維地理信息系統(tǒng)和生產(chǎn)管理系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)接口。

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫 在各個(gè)碼頭的服務(wù)器上分別數(shù)據(jù)一個(gè)EZ Historian，用來采集和貯存各自碼頭的所有起重機(jī)數(shù)據(jù)。在集團(tuán)總部服務(wù)器中部署一個(gè)總的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，用來收集和貯存下屬各個(gè)碼頭的全部起重機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

此次實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫主要用于2個(gè)方面: 一則與 EZ SCADA 該款監(jiān)控軟件通訊實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)畫面的歷史回放; 二則為關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的記錄提供數(shù)據(jù)源。從實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中讀取數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄是本監(jiān)控系統(tǒng)的重大創(chuàng)新。由于現(xiàn)場是無線網(wǎng)絡(luò)壞境， 易受到各種因素干擾導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸中斷。因此，如果采用傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)記錄方式即實(shí)時(shí)讀取PLC 值的方法易發(fā)生漏記誤判等錯(cuò)誤。而 EZ Historian 與機(jī)上本地部署的CMS網(wǎng)關(guān)攜手解決了該難題。在無線信號(hào)恢復(fù)后，EZ Historian 接收 CMS 網(wǎng)關(guān)在斷網(wǎng)期間貯存在本地的數(shù)據(jù)，從而保證了數(shù)據(jù)記錄的完整性。

CMS網(wǎng)關(guān) 網(wǎng)關(guān)其中一個(gè)網(wǎng)口通過交換機(jī)上PLC 組成一個(gè)內(nèi)網(wǎng)，進(jìn)行通訊讀取數(shù)據(jù)，2 個(gè)串口分別讀取GPS和電表數(shù)據(jù)。CMS 網(wǎng)關(guān)上部署有WINCE版的ZPMC OPC Server，用來收集PLC、GPS和電表這3個(gè)不同設(shè)備數(shù)據(jù)。同時(shí) CMS網(wǎng)關(guān)上也部署Gateway程序，把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)成標(biāo)準(zhǔn)的Modbus TCP 協(xié)議，通過 另一個(gè)網(wǎng)口轉(zhuǎn)發(fā)到遠(yuǎn)程服務(wù)器中，碰到無線網(wǎng)口不通的情況，可以當(dāng)?shù)乇４?，?dāng)網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)時(shí)可以續(xù)傳前面記錄的數(shù)據(jù)，保證了數(shù)據(jù)的完整性。

本監(jiān)控系統(tǒng)融合了多種現(xiàn)代技術(shù)，運(yùn)用SCADA 軟件、OPC Server和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫軟件，實(shí)現(xiàn)了對(duì)分散在各大碼 的不同時(shí)間、不同廠家、不同系統(tǒng)、不同類型的起重機(jī)的集中監(jiān)控和管理，滿足了客戶對(duì)高效、易操作的監(jiān)控管理系統(tǒng)的需要，顯著改善了目前港口機(jī)械的監(jiān)管狀況，大大提高了客戶管理的現(xiàn)代化水平