蘇超

【摘要】? ? 本文通過(guò)分析港口運(yùn)營(yíng)管理的需要，提出了港口自動(dòng)化設(shè)備數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)，并通過(guò)起重設(shè)備、危險(xiǎn)品設(shè)備、皮帶機(jī)3個(gè)場(chǎng)景簡(jiǎn)要介紹了系統(tǒng)功能。

【關(guān)鍵詞】? ? 港口? ? 自動(dòng)化? ? 數(shù)據(jù)采集與分析

一、系統(tǒng)平臺(tái)設(shè)計(jì)

1.1需求分析

港口運(yùn)營(yíng)管理涉及到的設(shè)備種類(lèi)繁多，類(lèi)型復(fù)雜，是一個(gè)典型的跨設(shè)備和系統(tǒng)連接，跨平臺(tái)數(shù)據(jù)融合的綜合系統(tǒng)平臺(tái)。針對(duì)港口運(yùn)營(yíng)特性，支撐港口智能運(yùn)營(yíng)的平臺(tái)，須具備以下特點(diǎn)：

1.1.1可支持和適應(yīng)各類(lèi)型設(shè)備/系統(tǒng)的靈活接入

（1）對(duì)于自帶通信能力的設(shè)備，例如以太網(wǎng)監(jiān)控?cái)z像機(jī)等，能以高層協(xié)議直接聯(lián)入平臺(tái)。

（2）對(duì)于具備終端數(shù)字信號(hào)輸出但是沒(méi)有通信能力的設(shè)備，例如各類(lèi)帶有集中控制器的機(jī)械設(shè)備、路燈、傳統(tǒng)電表，數(shù)字水表等。能夠根據(jù)終端通信場(chǎng)景實(shí)際情況，定制通信控制模塊與設(shè)備集成，形成可接受平臺(tái)端管控的智能設(shè)備。

1.1.2相關(guān)系統(tǒng)設(shè)備能互聯(lián)互通實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)

港口作為高安全性管理區(qū)域，關(guān)鍵系統(tǒng)/設(shè)備需要在不依賴(lài)平臺(tái)端系統(tǒng)情況下，可以按照既定策略實(shí)現(xiàn)設(shè)備系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)。例如：大型起重設(shè)備本地聯(lián)動(dòng)，表閥聯(lián)動(dòng)，環(huán)境傳感器和消防安全設(shè)施的聯(lián)動(dòng)，港口交通控制和人員車(chē)輛定位系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)。

設(shè)備聯(lián)動(dòng)策略可以接受指定權(quán)限人員隨時(shí)靈活定義干預(yù)。并接受平臺(tái)端大數(shù)據(jù)/智能專(zhuān)家系統(tǒng)長(zhǎng)期在線監(jiān)測(cè)學(xué)習(xí)后形成的決策模型自動(dòng)控制。所有的新決策模型的生成和指令干預(yù)都不需要觸及核心平臺(tái)的修改。

1.1.3跨平臺(tái)數(shù)據(jù)融合

（1）港口有很多在用的平臺(tái)系統(tǒng)，以及要對(duì)接的外部系統(tǒng)（金融、物流、各類(lèi)設(shè)備的傳統(tǒng)運(yùn)維系統(tǒng)等），核心運(yùn)營(yíng)平臺(tái)要能夠在各類(lèi)平臺(tái)間實(shí)現(xiàn)跨系統(tǒng)數(shù)據(jù)融合。

（2）跨平臺(tái)數(shù)據(jù)流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯靈活定義，常規(guī)工作流程化，降低人為干預(yù)影響。例如：各類(lèi)監(jiān)控/報(bào)警信號(hào)直接觸發(fā)預(yù)設(shè)決策機(jī)制，引導(dǎo)相應(yīng)人員到合適地點(diǎn)形成人為干預(yù)。并將相關(guān)數(shù)據(jù)以最優(yōu)方式傳遞到相關(guān)人員信息終端。

1.1.4設(shè)備、數(shù)據(jù)流、管理人、業(yè)務(wù)流程相對(duì)獨(dú)立，可自由組配

港口范圍內(nèi)業(yè)務(wù)模式復(fù)雜，未來(lái)運(yùn)營(yíng)衍生需求多種多樣。核心系統(tǒng)必須具備對(duì)接入管理的設(shè)備、數(shù)據(jù)流的有序流動(dòng)，各職能人員權(quán)限規(guī)劃，業(yè)務(wù)邏輯流程的設(shè)計(jì)等都可以靈活修改、演變，不需對(duì)系統(tǒng)其他部分做代碼級(jí)修改。

1.2整體架構(gòu)

1.2.1統(tǒng)一應(yīng)用平臺(tái)

統(tǒng)一應(yīng)用平臺(tái)圍繞港口各大子項(xiàng)目的基本需求，打造一個(gè)基礎(chǔ)應(yīng)用平臺(tái)，作為各業(yè)務(wù)管理平臺(tái)及項(xiàng)目的統(tǒng)一接入基礎(chǔ)。該平臺(tái)主要由以下6大子系統(tǒng)組成：

認(rèn)證鑒權(quán)系統(tǒng)、終端接入系統(tǒng)、GIS系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)平臺(tái)、開(kāi)放接口、第三方應(yīng)用。

1.2.2通信網(wǎng)絡(luò)

針對(duì)港口內(nèi)區(qū)分基礎(chǔ)設(shè)施和移動(dòng)物體及人員，打造一張廣覆蓋、低功耗、易維護(hù)的通信網(wǎng)絡(luò)。

二、部分應(yīng)用場(chǎng)景

2.1起重機(jī)、門(mén)吊等港區(qū)裝卸類(lèi)常用設(shè)備

隨著港口規(guī)?；?、現(xiàn)代化建設(shè)的推進(jìn)，港口裝卸設(shè)備日益向大型化、復(fù)雜化和自動(dòng)化發(fā)展。港口作業(yè)也越來(lái)越依賴(lài)于這些現(xiàn)代化設(shè)備。如何能夠高效快捷地監(jiān)控港口裝卸設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，提高裝卸效率，縮短船舶的在港停泊時(shí)間，提高碼頭的吞吐量，一直是港口所關(guān)注的問(wèn)題。在碼頭生產(chǎn)過(guò)程中，采用自動(dòng)化設(shè)備數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)監(jiān)控技術(shù)，可以將由于人為和技術(shù)因素引起的故障停機(jī)時(shí)間大幅度減少，及時(shí)發(fā)現(xiàn)、預(yù)告故障，找出生產(chǎn)系統(tǒng)中的事故隱患并及時(shí)消除，避免重大事故的發(fā)生和巨大的經(jīng)濟(jì)損失。實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)控后，可以改變?cè)O(shè)備維修制度，減少人工定期檢修，大幅降低勞動(dòng)者的生產(chǎn)強(qiáng)度，提高信息化水平。

2.1.1功能簡(jiǎn)述

（1）WEB發(fā)布功能：實(shí)現(xiàn)畫(huà)面發(fā)布，系統(tǒng)管理人員可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程查看運(yùn)行信息，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)管。

（2）狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能：實(shí)時(shí)顯示設(shè)備各機(jī)構(gòu)的狀態(tài)信息，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)重點(diǎn)關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)行情況和事故易發(fā)設(shè)備，對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并與運(yùn)行指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，超過(guò)偏差限制時(shí)產(chǎn)生報(bào)警信息并存儲(chǔ)記錄。

（3）運(yùn)行統(tǒng)計(jì)功能：統(tǒng)計(jì)作業(yè)時(shí)間、運(yùn)行時(shí)間、故障時(shí)間、故障次數(shù)、故障率等運(yùn)行數(shù)據(jù)。

（4）歷史數(shù)據(jù)分析功能：可以對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，并支持多種形式報(bào)警、趨勢(shì)分析等功能，方便于對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的事故分析，從而定位故障并分析故障發(fā)生原因。

2.2危險(xiǎn)品設(shè)備（以?xún)?chǔ)油庫(kù)為例）

2.2.1 功能簡(jiǎn)述

（1）環(huán)境監(jiān)測(cè)功能。

通過(guò)紅外對(duì)射器、可燃?xì)怏w濃度探測(cè)器對(duì)圍墻周界、可燃性氣體濃度的環(huán)境參量進(jìn)行監(jiān)控，保證整個(gè)油庫(kù)的安全。

（2）數(shù)據(jù)處理功能。

通過(guò)傳感器對(duì)油罐的油位、水位、體積、溫度、油品等信息進(jìn)行采集，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，最終在自動(dòng)化設(shè)備數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)中進(jìn)行匯總，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。

（3）報(bào)警功能。

自動(dòng)化設(shè)備數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)對(duì)傳感器的信號(hào)進(jìn)行判斷，相應(yīng)設(shè)備做出反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能。

（4）信息綜合功能。

自動(dòng)化設(shè)備數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)將周界信息、視頻信息、可燃?xì)怏w信息、儲(chǔ)油罐參數(shù)信息整合顯示在上位機(jī)上，實(shí)現(xiàn)信息綜合的功能。

2.3皮帶機(jī)

皮帶監(jiān)控將實(shí)現(xiàn)對(duì)各條運(yùn)輸膠帶的實(shí)時(shí)在線監(jiān)控功能，采用全分布式控制結(jié)構(gòu)，操作人員通過(guò)系統(tǒng)不僅可以了皮帶解運(yùn)行工況，必要時(shí)還可完成對(duì)膠帶系統(tǒng)的直接控制。

2.3.1功能簡(jiǎn)述

遠(yuǎn)程控制：由煤位傳感器連續(xù)檢測(cè)煤倉(cāng)煤位，根據(jù)煤倉(cāng)煤位的變化，各條皮帶進(jìn)行有序的起停，自動(dòng)調(diào)節(jié)給煤系統(tǒng)的給煤量，選擇需要運(yùn)行的電機(jī)臺(tái)數(shù)。當(dāng)煤量增大時(shí)，自動(dòng)投入更多數(shù)量的電機(jī)，實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守。

實(shí)時(shí)監(jiān)控：系統(tǒng)生產(chǎn)工業(yè)流程畫(huà)面，包括膠帶實(shí)時(shí)生產(chǎn)工藝畫(huà)面和總生產(chǎn)流程實(shí)時(shí)畫(huà)面。在系統(tǒng)的組態(tài)圖上，用戶(hù)可以清晰直觀的看到設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)和狀態(tài)。

報(bào)警功能：系統(tǒng)對(duì)于超限及設(shè)備（包括必要傳感器）故障報(bào)警如打滑，堆料，超溫，煙霧，跑偏，煤位等敏感數(shù)據(jù)在仿真圖、棒圖、曲線圖上都清晰體現(xiàn)報(bào)警狀態(tài)，報(bào)警信息分級(jí)顯示，具有故障類(lèi)型識(shí)別功能，并能根據(jù)報(bào)警級(jí)別控制系統(tǒng)運(yùn)行，同時(shí)將報(bào)警信息通過(guò)聲光等方式通知工作人員。

曲線分析和報(bào)表統(tǒng)計(jì)：對(duì)皮帶系統(tǒng)的耗電量、運(yùn)行時(shí)間、運(yùn)煤量等數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，生成趨勢(shì)曲線等信息。

三、結(jié)語(yǔ)

以上是筆者對(duì)港口中的自動(dòng)化設(shè)備數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)在開(kāi)發(fā)應(yīng)用方面一些特征的探討，介紹了本系統(tǒng)的一些自身特點(diǎn)和在進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用上的一般步驟，只有將本系統(tǒng)更好的應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)建設(shè)中，才能進(jìn)一步推動(dòng)港口行業(yè)的革命與創(chuàng)新。

參? 考? 文? 獻(xiàn)

[1]鄭洪燕，王躍，朱軍. 船舶智能能效管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 水運(yùn)管理. 2018（11）

[2]彭士濤，張春意，叢曉春，袁俊嶺. 散貨港口生產(chǎn)全生命周期環(huán)境管理信息系統(tǒng)研發(fā)[J]. 水道港口. 2011（04）