嚴(yán) 波， 劉將偉

（邯鄲國(guó)際陸港有限公司， 河北 邯鄲 056000）

1 溫州港集團(tuán)大型起重機(jī)遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)介紹

1.1 遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)概述

對(duì)于大型起重機(jī)而言，遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)往往涉及到多個(gè)模塊的內(nèi)容，包括遠(yuǎn)程監(jiān)控與安全管理、自動(dòng)控制與智能管理以及遠(yuǎn)程智能監(jiān)測(cè)等多項(xiàng)內(nèi)容。通常情況下，遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)需要應(yīng)用到智能傳感器技術(shù)以及數(shù)據(jù)采集技術(shù)、數(shù)據(jù)融合處理技術(shù)、通訊技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等，在多種技術(shù)融合下實(shí)現(xiàn)大型起重機(jī)遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，為起重機(jī)的有效應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，港口設(shè)備管理不斷地趨向于自動(dòng)化和信息化已經(jīng)成為勢(shì)不可擋的趨勢(shì)，起重機(jī)遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)是港口設(shè)備信息化的一個(gè)重要實(shí)踐方式，其代表了港口設(shè)備的先進(jìn)性。溫州港集團(tuán)大型起重機(jī)的遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)主要是指監(jiān)控系統(tǒng)，在通信技術(shù)的應(yīng)用下，實(shí)現(xiàn)了對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的起重機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和有效控制，該系統(tǒng)積極借鑒了振華重工以及振華電氣的主要經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)起重機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，還能夠快速進(jìn)行故障診斷，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)備維護(hù)，而且，在實(shí)時(shí)控制和自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)上，融入了軟件技術(shù)以及通訊技術(shù)促使其系統(tǒng)功能更加適應(yīng)實(shí)際需要。本遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)主要使用了振華重工電氣公司自主研發(fā)的ZPMC SCADA 進(jìn)行開發(fā)，不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)現(xiàn)場(chǎng)起重機(jī)的故障信息進(jìn)行監(jiān)控和記錄，還能夠快速回流信息并提供詳細(xì)的數(shù)據(jù)，便于相關(guān)工作人員的應(yīng)用，大大提升了工作效率。

1.2 遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

溫州港集團(tuán)大型起重機(jī)的遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)是根據(jù)溫州港集團(tuán)專業(yè)碼頭的實(shí)際需要設(shè)計(jì)研發(fā)的，在6 個(gè)碼頭的監(jiān)控室都配置了單獨(dú)的服務(wù)器以支撐起重機(jī)設(shè)備遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)，在碼頭內(nèi)的無線網(wǎng)的應(yīng)用下實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)收集與回傳。而在專線的應(yīng)用的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)各個(gè)碼頭之間的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)相互關(guān)聯(lián)進(jìn)而形成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，而在實(shí)時(shí)監(jiān)控過程中，一旦發(fā)現(xiàn)異常系統(tǒng)就會(huì)在港務(wù)局服務(wù)器上提示預(yù)警并及時(shí)將信息傳遞給具體負(fù)責(zé)人。這一遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)最明顯的優(yōu)勢(shì)在于每一個(gè)起重機(jī)都被配置了CMS 網(wǎng)關(guān)硬件，可以實(shí)現(xiàn)不同的電控系統(tǒng)的起重機(jī)的運(yùn)行信號(hào)的集成并形成一個(gè)實(shí)時(shí)監(jiān)控的網(wǎng)絡(luò)，而且在無線AP 進(jìn)行安全設(shè)定還能夠很好地保障PLC 的安全性。

1.3 遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)的功能模塊分析

遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)的功能模塊包括管理模塊系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1 所示。

圖1 遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)的功能模塊

1）用戶管理是所有管理系統(tǒng)都需要具備的功能，為了安全性期間，新系統(tǒng)登錄需要進(jìn)行身份和權(quán)限的校驗(yàn)，并且登錄信息與運(yùn)行日志都可以依據(jù)權(quán)限提取。而電能管理實(shí)際上是對(duì)電能量的管理，包括遠(yuǎn)程的采集和自動(dòng)抄表兩個(gè)方面，相關(guān)的數(shù)據(jù)長(zhǎng)期記錄并積累，在計(jì)算機(jī)技術(shù)的助力下完成統(tǒng)計(jì)，不僅大數(shù)據(jù)運(yùn)行效率高而且數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性高，同時(shí)可以判斷電能的使用量與起重機(jī)的實(shí)際是否匹配。而且系統(tǒng)可以進(jìn)行電能分析，通過建模對(duì)電能消耗的趨勢(shì)特點(diǎn)進(jìn)行分析，為起重機(jī)的高效應(yīng)用與操作人員的定量考核提供了數(shù)據(jù)參考。

2）監(jiān)視模塊式遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)功能的核心部分。實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)視能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)起重機(jī)多方面的運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)信息反饋，包括起重機(jī)的電氣、機(jī)械以及液壓等系統(tǒng)的運(yùn)行情況，而且，其信息相對(duì)全面，數(shù)形結(jié)合直觀又便于理解。故障監(jiān)控功能能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)起重機(jī)存在的故障進(jìn)行預(yù)警，故障監(jiān)視功能可以快速識(shí)別故障位置并反饋信息，同時(shí)根據(jù)設(shè)定的故障等級(jí)以不同的預(yù)警方式進(jìn)行預(yù)警，相關(guān)工作人員還能夠查到歷史故障信息以備問題處理時(shí)進(jìn)行參考。起重機(jī)位置監(jiān)視也是監(jiān)視模塊的重要功能，每個(gè)起重機(jī)的輪胎都已經(jīng)安裝了GPS 以便于定位，這就能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控到其實(shí)際位置，便于資源的有效配置和有效應(yīng)用。

3）運(yùn)行模塊也是比較關(guān)鍵的功能部分，生產(chǎn)報(bào)表的功能包括四個(gè)部分，分別時(shí)產(chǎn)量報(bào)表、性能報(bào)表、控制合報(bào)表以及旁路報(bào)表。產(chǎn)量報(bào)表能夠?qū)⒓b箱起重機(jī)的作業(yè)量進(jìn)行詳細(xì)統(tǒng)計(jì)，包括作業(yè)時(shí)間以及班組和工作量，還能根據(jù)起重機(jī)集裝箱的不同分類、尺寸和質(zhì)量等進(jìn)行分組統(tǒng)計(jì)，大量的數(shù)據(jù)集成，可以通過多種維度提取數(shù)據(jù)記錄，為多維度分析產(chǎn)量提供有力的支持。性能報(bào)表的統(tǒng)計(jì)可以根據(jù)所選的時(shí)間段以及運(yùn)行的時(shí)間等信息進(jìn)行數(shù)據(jù)提取，然后可以做到重要的指標(biāo)分析，比如故障停機(jī)率數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)以及操作完好率數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等，這些都可以很好地反映起重機(jī)的性能?？刂坪蠄?bào)表可以對(duì)特定的時(shí)間段以內(nèi)的各種控制合操作的情況進(jìn)行數(shù)據(jù)匯總與輸出，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確而且反應(yīng)迅速。而旁路報(bào)表則是對(duì)于指定時(shí)間范圍內(nèi)的旁路操作的時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)的報(bào)表，而上述所有的報(bào)表都有多種輸出格式，而且可以直接打印，大大提升了管理的效率。

4）操作記錄模塊主要承擔(dān)歷史回放記錄和重要操作記錄兩項(xiàng)內(nèi)容。前者就是該系統(tǒng)可以提供過往的12 個(gè)月的歷史畫面，因?yàn)槊恳粋€(gè)碼頭的RCMS 系統(tǒng)都能夠?qū)⑺械腜LC 系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)集成，而CMS則可以實(shí)現(xiàn)畫面的監(jiān)控進(jìn)而實(shí)現(xiàn)歷史回放，一旦出現(xiàn)重大事故要進(jìn)行追責(zé)，這一功能將發(fā)揮重要作用。后者則是指系統(tǒng)可以對(duì)起重機(jī)操作人員所有的控制臺(tái)的操作記錄進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和記錄，這也能夠?yàn)楹笃诘乃菰春托畔⒉樵兲峁┮罁?jù)。

2 溫州港集團(tuán)大型起重機(jī)遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)的關(guān)鍵性技術(shù)分析

2.1 OPC 技術(shù)的應(yīng)用

溫州港集團(tuán)的大型起重機(jī)遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)應(yīng)用涉及到該集團(tuán)旗下的6 個(gè)碼頭，起重機(jī)的數(shù)量非常多，而且型號(hào)和種類也各不相同，這就必然避免不了系統(tǒng)功能的多樣化，不同的廠家與不同時(shí)期的產(chǎn)品混合應(yīng)用，給管理方面增加了難度。而OPC 技術(shù)的應(yīng)用能夠有效地規(guī)避這一問題帶來的諸多問題。振華重工電氣自主研發(fā)了ZPMC OPC Server，在應(yīng)用中，實(shí)現(xiàn)了對(duì)大量的不同類型、不同顆粒度的素具進(jìn)行采集和處理，而且，能夠結(jié)合系統(tǒng)的實(shí)際需求來處理和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，進(jìn)而為GPS 系統(tǒng)以及生產(chǎn)管理系統(tǒng)和機(jī)械設(shè)備管理系統(tǒng)提供重要的借口，保障數(shù)據(jù)共享。

2.2 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的應(yīng)用

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的技術(shù)應(yīng)用是在每個(gè)碼頭具有獨(dú)立服務(wù)器的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，每個(gè)服務(wù)器具有一個(gè)EZ Historian 以實(shí)現(xiàn)起重機(jī)數(shù)據(jù)的采集和存儲(chǔ)。而集團(tuán)層面也有一個(gè)服務(wù)器，該服務(wù)器部署了一個(gè)集成版匯總的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，能夠匯總其他6 個(gè)獨(dú)立服務(wù)器的數(shù)據(jù)進(jìn)行。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的主要存在價(jià)值是能夠與EZ SCADA 該款監(jiān)控軟件通訊相配合，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)歷史畫面的回放，而且，該數(shù)據(jù)庫(kù)也能為關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的記錄提供完整的數(shù)據(jù)源，而這種數(shù)據(jù)提取和監(jiān)控也是本系統(tǒng)的一個(gè)重要優(yōu)勢(shì)。其創(chuàng)新價(jià)值就在于實(shí)際的運(yùn)行環(huán)境中，因?yàn)槭菬o線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境所以在外界因素影響下可能會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)中斷，而為了規(guī)避這一問題如果選擇使用傳統(tǒng)數(shù)據(jù)記錄方式來對(duì)PLC 值進(jìn)行讀取又難以避免數(shù)據(jù)不精準(zhǔn)的情況，但是，EZ Historian 與CMS 網(wǎng)關(guān)的共同應(yīng)用卻輕松解決了這一問題，技術(shù)的融合能夠很好地促使存儲(chǔ)在本地的數(shù)據(jù)記錄完整性得到保全。

2.3 CMS 網(wǎng)關(guān)技術(shù)的應(yīng)用

CMS 的主要作用在于通訊數(shù)據(jù)的有效提取，網(wǎng)關(guān)的一個(gè)網(wǎng)口與PLC 構(gòu)成了內(nèi)網(wǎng)，而兩個(gè)串口就能夠讀取到GPS 的數(shù)據(jù)以及電表的數(shù)據(jù)，這樣，三個(gè)設(shè)備的數(shù)據(jù)就得到了集成，而Gateway 程序的部署也能夠?qū)崿F(xiàn)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)化的Modbus TCP 協(xié)議，最終發(fā)送到遠(yuǎn)程服務(wù)器之上。如果無線網(wǎng)絡(luò)存在問題不通暢了，依然能夠進(jìn)行本地保存，網(wǎng)絡(luò)一旦暢通就可以及時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)的完整性得到保障。

3 起重機(jī)遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益分析

溫州港集團(tuán)的大型起重機(jī)遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)應(yīng)用在很大程度上給集團(tuán)帶來了較大的經(jīng)濟(jì)效益，主要從以下維度進(jìn)行分析預(yù)評(píng)估。

3.1 安全性與生產(chǎn)效率全面提升

在遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)的應(yīng)用下，起重機(jī)的安全性因?yàn)橛写髷?shù)據(jù)做參照而得到了提升，無論是從負(fù)荷、傾角還是速度等方面，在運(yùn)行中不僅有數(shù)據(jù)作參考還有歷史記錄做借鑒，準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)讓相關(guān)操作人員的人工作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)大大降低，降低了事故發(fā)生的概率。而在數(shù)據(jù)的牽引和支持下，相關(guān)管理人員也能夠優(yōu)化作業(yè)的流程，在大數(shù)據(jù)的支持下，作業(yè)效率得到提升，生產(chǎn)量也得到了量化數(shù)據(jù)管理甚至可以有規(guī)劃性的提升目標(biāo)，這就能夠促使集團(tuán)的投資回報(bào)率得到提升。

3.2 維修成本與能源消耗成本降低

基于遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)提供以及傳感器實(shí)時(shí)報(bào)警，相關(guān)操作人員能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并快速解決問題，這就可以減少停機(jī)時(shí)間，也能夠減少故障排查時(shí)間，故障排查效率提升，維修成本隨之就會(huì)降低，除此而外，數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)可以有效地計(jì)算能源消耗信息，根據(jù)信息，管理人員能夠不斷優(yōu)化作業(yè)流程和管理方式，減少能源的消耗，進(jìn)而減少成本支出。

4 結(jié)語

伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，智能算法在不斷更新改進(jìn)，大數(shù)據(jù)的計(jì)算與應(yīng)用能力也在不斷提升，智能制造以及人工智能以前所未有的速度發(fā)展促使各行各業(yè)的發(fā)展開始不斷強(qiáng)化信息技術(shù)與管理系統(tǒng)的應(yīng)用。本文以溫州港集團(tuán)的大型起重機(jī)遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)為主要研究對(duì)象，對(duì)其擁有的將通訊技術(shù)、軟件技術(shù)、以及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等融合進(jìn)行了系統(tǒng)分析，同時(shí)也分析了經(jīng)濟(jì)效益，以期對(duì)后期遠(yuǎn)程系統(tǒng)的應(yīng)用有一定的指導(dǎo)作用。