港口门机远程监控方案

［摘要］本方案介绍了某港口集团下属门机队作业现场的实际情况以及所面临的一些问题，针对目前的生产和管理相对落后的状况提出了有效的改进策略。应用改造后的门机管理系统采用威控科技RTU-2600智能无线远程测控终端作为系统硬件核心，采用基于MICROSOFT ACCESS数据库和VB开发的门机作业管理信息系统实现上位机信息管理和操作，实现了门机生产数据的自动采集和无线传输，并通过中控室的上位机数据管理软件完成对生产数据的科学的、有效的管理，从而实现门机作业自动化、信息化,提高港口行业竞争力。
目录
1． 公司简介及业绩展示………………………………………………………...3
1.1 公司简介…………..……………………………………………………3
1.2 业绩展示…………..……………………………………………………3
2． 项目背景………………………………………………………………………4
3． 项目需求………………………………………………………………………4
4． 系统设计………………………………………………………………………5
4.1 系统功能设计…………………………………………………………5
4.2 门机操作现场设计……………………………………………………5
4.3 门机队部管理调度中心软件…………………………………………7
4.4 风速仪数据采集、显示、预警设计……………………………………7
5． 系统硬件构成及其作用………………………………………………………9
6． 设备连接及通讯示意图…………………………………………………….13
6.1 设备连接示意图……………………………………………………..13
6.2数据传输方式…..…………………………………………………….13
7． 门机信息管理系统………………………………………………………….14
8． 关于系统整体可执行性和安全性的描述………………………………….17
9． 项目报价…………………………………………………………………….18
一 、公司简介及业绩展示
1.1公司简介
北京威控科技发展有限公司（Beijing Vcontrol Technology Development Co., Ltd.）是一家专业从事嵌入式远程测控的中关村高新技术企业。公司自成立以来，一直本着“合作、诚信、笃实、创新”的经营理念，致力于嵌入式远程测控领域，为客户提供高质量、低成本的嵌入式远程测控解决方案和服务。 　　威控科技拥有一流的管理团队、技术团队和销售团队，以及人性化的技术支持和完备的文档体系。近年来公司规模不断扩大，依靠领先的技术优势、可靠的产品质量，全面快捷的售后服务以及良好信誉，博得广大用户的赞许及国内外合作伙伴的信任。
凭借技术创新不断前进的威控科技遵循着中国工控市场发展的方向，开发出满足市场需求、行业竞争力强的基于Web Enable的嵌入式远程测控系统，从而填补了国内在远程测控行业市场上的空白。
1.2 公司业绩展示
物流及仓储管理领域
济南钢铁集团计量处 物资进出口计量监控管理系统
济南钢铁集团计量处 物流信息综合管理系统
济南钢铁集团计量处 能源计量综合管理系统
二、 项目背景
原有系统装在20多台门机（门吊）上，目前已经安装了称重数据采集系统（单片机开发），采用IC卡式数据传输方式，主要是采集门机驾驶员作业量，采集的数据信息有上下班记录、抓斗作业次数、每次重量、累计重量、超重报警次数等数据。每次司机上班到门机后，就插上IC卡，下班后拔出卡，送到门机队电脑上读取数据。门机管理队配备管理软件，对作业数据进行汇总，分析，出报表。但由于软件构件缺乏科学性和合理性而且数据采集错误的情况比较严重，导致管理软件并未起到应有的作用。
原有系统数据传输的时滞性和准确性都需要改进，上位机管理软件也需要进行相应的更新，以达到真正的门机作业自动化管理。此外，出于安全生产预警的需要，还要在门机工作区域安装风速报警仪，驾驶员可以实时看到风速大小和报警状态，并通过无线方式将实时风速数据传输到监控室，方便门机队长进行作业调度。
三、 项目需求
为了实现科学的、方便的管理现在需要将门机称重系统的数据和风速仪的数据一同传到门机队监控中心，并且为了解决IC卡式数据传输方式的时滞，加强对门机工作的管理力度和工作过程中的事故防范能力，系统采用GPRS的无线数据传输方式，确保现场和管理中心所得到的数据的一致性，在工作现场配备智能终端，以便于实时采集、传输数据；在管理中心重新配备上位机数据管理软件，接收现场工作数据，并实现用户管理、曲线显示、报表打印、历史数据记录等功能。
目前主要亟待解决的是风速仪数据的采集和远传问题，原有风速仪没有数据输出接口，由于设备陈旧全部换新。
四、 系统设计
4.1 系统功能及可执行性设计
根据项目需求情况整个系统被分成两大部分，一部分是采集门吊装置的现场作业数据并在一定情况下自动进行超重报警，防止生产事故的发生。需要采集的作业数据有：门机号、司机工号、抓斗号、船名、累计抓斗次数、每次抓斗重量、累计重量、超重报警次数、现场工作环境的实时风速；另一部分是上位机，它实现对数据的接收、存储、显示以及曲线显示、报表打印输出等信息管理工作和进行特殊情况预警。
现针对原有系统进行改造，首先实现现场风速的实时数据采集并通过GPRS方式发送到监控中心，由于现有风速仪设备陈旧且不具有数据输出接口功能，需要进行更换，采用带有标准信号输出接口的风速变送器，并将其与威控科技智能远程测控终端RTU-2600相连接，能够实现对风速数据的实时无线传输，根据对现场情况的勘察，我公司完全有技术能力对其进行改进。
解决方案为将系统内部单片机更换为我公司新型可编程远程测控终端RTU-2600，现场传感设备根据新旧情况可选择保留或更换，改进后的系统废去原有的IC卡装置，现场信息数码管显示装置。配备RTU-2600和HMI-3800实现了数据的智能化采集与无线传输以及现场数据显示和操作。同时，更换上位机信息管理软件，以与改进后的设备进行通讯。
4.2 门机操作现场设计：
4.2.1 现场作业流程
１） 门机驾驶员上班，打开电源，按上班键（记录上班时间），输入工号（记录驾驶员）、抓斗号、船名（船名头三字拼音首字母）、装/卸（记录本班次的作业类别）；
２） 司机开始作业，智能无线测控终端通过称重传感器传来的重量信号和过岸开关传来的信号判断作业是否有效、（如称重传感器传来重量信号而过岸开关不传信号，则判断司机作业存在作弊行为，作业无效，不向监控中心发送数据；如称重传感器传来重量信号且过岸开关传送信号，则判断司机作业正常，作业有效，向监控中心发送数据。）自动记录每次作业的船名、货种、作业种类、毛重，且每次抓斗作业完成后，通过过岸开关传送的信号判断作业次数，进行累计，在现场显示，并发送至监控中心，监控中心软件接收并记录数据；
３） 司机作业过程中，智能终端将每次作业的毛重数据和累计计算的作业次数输送到数码显示屏幕上显示；如下图
４） 如果作业中货物超重，智能终端输出报警信号给蜂鸣报警装置进行现场超重告警，数字显示屏上的“超重告警”红灯亮，提示现场工作人员；
５） 司机本班次作业完成后，按下班键，智能终端传送下班信号回监控中心，监控中心软件收到下班信号后自动结算本门机本班次的作业次数，计算累计作业的净重量；
4.2.2现场显示屏数据及告警指示：
具体超重告警设置：
轻微级、严重级超重告警： 超重告警指示灯亮，蜂鸣告警器不响。
（轻微级、严重级超重告警，称重传感器传送重量值，智能测控终端判断是否轻微级、严重级超重，如果重量值属于轻微级、严重级超重告警范围，智能测控终端判断此次作业有效，不向负荷控制开关发送闭合信号，门机可以正常作业，同时，提示驾驶员超重重量值，并点亮告警指示灯提醒驾驶员再此作业需要注意防止超重。）
禁止级超重告警： 超重告警灯亮，蜂鸣告警器同时响。
（禁止级超重告警，称重传感器传送重量值，智能测控终端判断是否禁止级严重超重，如果是，向负荷控制开关传送闭合信号，负荷控制开关闭合，门机过岸设备停止工作，同时，点亮告警指示灯，开启蜂鸣器10秒，提醒驾驶员作业禁止。智能测控终端不发送数据回监控中心。）
4.3 门机队部管理调度中心软件：
(1) 软件采用c/s构架，通过安装客户端和用户权限设置实现公司内部相关部门安全的对数据库访问、查询、处理;
(2) 数据库放置在专门的中心服务器中,服务器设置开机密码,数据库登录密码,确保上位机的数据安全性;
(3) 有数据访问需求的部门安装门机作业管理系统客户端,客户端提供人性化的数据显示界面、数据库访问接口、方便的数据查询、输出、报表打印、曲线显示等功能；
(4) 门机作业管理系统提供工作参量的数字显示、曲线显示；
(5) 管理员通过对数据库进行访问权限设置（分为：数据库管理员、数据操作员、数据访问者），实行数据库分级、分部门管理，达到安全地分配数据库资源的目的；
(6) 门机作业管理系统具有历史数据库查询功能，可以通过输入查询条件（时间、门机号、驾驶员工号）来查询历史作业数据；
(7) 监控中心门机作业管理系统客户端具有抓斗管理模块，数据库管理员可以添加／删除抓斗（抓斗编号、抓斗重量、添加日期、操作员等信息）；
(8) 门机作业管理系统可以自动根据系统时间生成月报表，季报表，年报表，并提供报表打印输出接口；
4.4 风速仪数据采集、显示、预警设计：
4.4.1风速仪数据采集流程
(1) 自驾驶员打开电源的同时，无线终端每2分钟左右传送现场风速数据到监控中心。且现场通过数码管显示器显示实时风速；
(2) 现场智能终端检测到风速信号达到警戒线时，通过开关量输出接口给现场的蜂鸣报警装置发送“开”的信号，蜂鸣报警装置发出报警声音，数字显示屏上的“风速告警”红灯闪烁，提醒门机驾驶员注意；
(3) 风速数据传输到监控中心后，记录在风速数据库上，并在显示屏上滚屏显示每2分钟的风速；
(4) 一旦发生风速预警情况，软件通过声音提示，图片显示等方式提醒管理人员做出相应措施。4.4.2 现场显示屏风速告警指示：
具体风速告警设置：
一般级风速告警（>15m/s）：风速告警灯亮，蜂鸣告警器不响。
（一般级风速告警，智能测控终端通过风速仪传来的实时风速数据判断是否风速告警，>15m/s时风速告警灯亮，蜂鸣告警器不响，提示驾驶员风速过大作业需要注意防止超重。）
严重级风速告警（>17.1m/s）风速告警灯亮，蜂鸣告警器同时响。
（严重级风速告警，智能测控终端通过风速仪传来的实时风速数据判断是否风速告警，>17.1m/s时，向负荷控制开关传送闭合信号，门机停止工作，风速告警灯亮，蜂鸣告警器同时响，提示驾驶员风速过大不能继续作业，且在风速降低之前的作业均视为无效，同时监控中心软件进行风速报警，提示调度班长作出相应的事故防范措施，待风速达到安全工作范围后，开启门机过岸开关，门机恢复正常工作。）
五、 系统硬件构成及其作用
（不包括门吊本体及称重传感装置、过岸开关、负荷控制开关）
（1）智能无线远程测控终端 RTU-2600-GPRS
TU-2600可编程远程测控终端将采集、控制、通讯三种功能合为一体，实现对数据的采集和传输，它是整个系统的前端核心。利用自身所具有的开关量和模拟量数据采集接口采集数据，并通过自身所配备的GPRS无线通讯模块将数据发送至远端监控中心。由于此智能终端提供了方便的二次开发C语言平台，可以开发各种复杂的算法并且可与组态软件的无缝连接。我们通过智能终端内部的编程可以将传感器传输上来的数据进行一些处理再发送至远端管理中心，并且实现间歇性数据传输，降低数据传输的流量资费。
根据原有称重数据采集系统进行改造升级,方法为淘汰原有系统内部的单片机控制器采用RTU-2600作为系统的核心部件。将连接于单片机的传感器等部件改接到RTU-2600上面。
（2）门吊称重系统数据采集设备
原由称重传感器设备与RTU-2600通过I/O接口直接相连。
I 数据输入：
a. 传感器信号输入：（共3路模拟量、1路开关量信号输入）
称重传感器A 模拟量信号输入1路
称重传感器B 模拟量信号输入1路
风速变送器 模拟量信号输入1路
过岸开关 开关量信号输入1路
b. 驾驶员操作记录数据输入
II 数据输出
a. 控制信号输出：（共5路开关量信号输出）
蜂鸣报警器信号输出 开关量信号输出1路
超重报警灯信号输出 开关量信号输出1路
风速报警灯信号输出 开关量信号输出1路
数字显示屏开关信号输出 开关量信号输出1路
负荷控制开关信号输出 开关量信号输出1路
b. 现场显示设备数据输出
（3）现场数据显示、操作终端---HMI-3800
3.8寸蓝底黄字醒目液晶屏幕显示，面板上12个操作按键
（4）现场工作环境检测设备—风速变送器
参数表
产品用途：塔吊机 船舶 码头 石油平台 环境保护 索道 气象站
测量原理：机械式
测量范围： 0-30m/s
输出信号：脉冲
电　　源： DC12V供电(4-20ma),DC5V供电(脉冲)
测量精度： ±1 m/s
电位引线： 3线
外型尺寸： 210*210
（5）蜂鸣告警装置
（6）数字显示屏
（7）密封电器箱
六、 设备连接及通讯示意图
6.1 设备连接示意图
6.2 数据传输方式
RTU-2600采集收集到的数据直接通过GPRS方式传送到监控中心。
七、 门机信息管理系统
7.1 系统功能及特性
1、用户界面清楚、简单易学，操作方便；
2、面板键盘标定，操作员可自行设定船名、抓斗号；
3、现场智能终端内具有准确的内部时钟、日历；
4、驾驶员上下班记录；
5、每次抓斗作业记录；
6、自行设定超负荷值、门机号、抓斗、驾驶员工号；
7、门机作业数据现场显示；
8、上位计算机信息管理软件；
9、作业数据报表输出；
10、实时风速曲线显示；
11、用户权限设置；
12、预警提示；
13、无线数据传输；
14、数据库条件查询；
15、人性化信息管理软件界面，方便管理人员对门机数据的管理、分析。
7.2 系统构思及数据处理流程
数据管理软件又称为上位机监控软件主要完成数据的接收以及把所测数据制成报表进行打印输出，并能根据一些特殊情况自动进行报警。这样门机在起动、工况变化等情况下的参数变化情况及驾驶员出勤情况，可以很清楚地在报表或曲线图中反映出来，确保准确无误地分析门吊工作状况。
系统上位机信息管理软件流程图
7.3 部分门机信息管理软件界面截图
登陆界面
档案管理
调度中心
风速曲线
八、关于系统整体可执行性和安全性的描述
系统现场数据采集传输设备均选用达到工业级标准且适合港口安全作业规范的硬件产品，在电器外部加套密封电器箱，到达防风、防潮、防尘的作用。
上位机管理软件采用MICROSOFT 具有悠久历史的ACCESS数据库和VB可视化编程软件来设计、构架。
系统运行由于采用GPRS无线数传的方式，需要向中国移动交纳GPRS信息流量费用。根据系统运行情况和数据传输的情况现列无线运行费用如下：
GPRS月基本数据费 5 元，流量 20MB ；超过按 0.01 元 /KB 计收。
注：以上数据来自北京移动通讯公司，如需外地服务，漫游费请咨询当地1860。