CN103558830A

CN103558830A - 一种基于Web塔机远程实时监控平台系统

Info

Publication number: CN103558830A
Application number: CN201310555431.XA
Authority: CN
Inventors: 李波; 杨辉; 李婷婷; 张跃进; 刘觉夫
Original assignee: East China Jiaotong University
Current assignee: East China Jiaotong University
Priority date: 2013-11-11
Filing date: 2013-11-11
Publication date: 2014-02-05

Abstract

一种基于Web塔机远程实时监控平台系统，所述系统包括传感器塔机数据采集子系统、远程终端数据无线发送子系统、监控中心数据接收子系统、数据库存储子系统、Web服务平台子系统。本发明将远端子系统和监控中心子系统联合构成了塔机安全工况数据的采集、分布式发送、集中接收、存储、显示等数据处理链。综合实现了远程塔机监控系统处理环节，高效地实现环节之间数据转换，在大规模塔机应用条件下，保障了数据传输的即时性、稳定性、完整性和正确性，真正实现在办公室能实时监控管辖范围内塔机运行实时安全工况。本发明适用于塔机的安全监控管理。

Description

一种基于Web塔机远程实时监控平台系统

技术领域

本发明涉及一种基于Web塔机远程实时监控平台系统，属起重设备远程安全监控技术领域。

背景技术

塔式起重机（塔机）是一种集高效、空中吊装方便和功能性强的建筑机械工具，在我国工程建设中发挥着不可替代的作用。然而随着塔机的广泛使用，塔机在使用过程中出现倒塌、断臂等事故现象也日益严重，给社会带来了无法估量的损失。目前我国绝大多数塔机只有简单的安全装置，没有在线安全监测系统，安全隐患严重。操作者不能实时直观地看到所吊物的实际重量、小车位置与起吊高度，只能凭肉眼与估计进行判断，带有很大的盲目性。且塔机的起重量限制器与力矩限制器均为机械式，靠人为事先手动调节限位开关的触点位置来设定超载报警与停机值。若手动调节值过大，重量与力矩限制器形同虚设；调节值过小，又影响设备的正常运行。有的作业人员为了省事，有意将力矩限制器拆除或放大调节值。在设备本身没有在线监测系统情况下违章操作对于管理者是无法监视的，容易造成重大安全隐患。据权威部门对1200台事故塔机的跟踪调查发现，80%的事故是由于人为的违章与超载引起的。如果其中设备本身能够从技术上做到杜绝和防范人为违章行为，事故发生率将会大幅度降低。

鉴于塔机在建设施工中存在的诸多安全问题，近年来国家也逐渐加强起重机械施工安全管理，并出台了《起重机械安全监控管理系统》国家标准。远程实时监控系统是集成自动控制、计算机网络和计算机软件等多种领域的技术，它主要由远端系统和监控中心系统两部分组成，其中远端系统要实现传感器数据采集和发送，监控中心系统要实现数据集中接收、存储与实时显示。根据数据处理流程，远端系统和监控中心系统联合构成了塔机安全工况数据的采集、分布式发送、集中接收、存储、显示等数据处理链。其中数据处理链中每个环节处理的好坏对最终系统稳定性、准确性和实时性都具有重要影响，每个处理环节都可以采用不同的方法和技术实现，如何采用有效的技术和方法综合实现远程塔机监控系统处理环节，高效地实现环节之间数据转换是远程实时监控领域研究的重要内容。

发明内容

本发明的目的是，为了在大规模塔机应用条件下，保障数据传输的即时性、稳定性、完整性和正确性，真正实现在办公室能实时监控管辖范围内塔机运行实时安全工况，本发明提出一种基于Web塔机远程实时监控平台系统。

本发明的技术方案是，本发明一种基于Web塔机远程实时监控平台系统包括传感器塔机数据采集子系统、远程终端数据无线发送子系统、监控中心数据接收子系统、数据库存储子系统、Web服务平台子系统。

传感器塔机数据采集子系统是安装在塔机驾驶室内的智能采集与存储器，所述子系统定时读取塔机上各种传感采集数据，并转换为合适的数据编码方式进行存储。

远程终端数据无线发送子系统是无线发送模块，它连接在传感器塔机数据采集子系统上，其功能是将采集子系统中存储的数据以无线的方式发送出去，以便于监控中心进行接收。

监控中心数据接收子系统是安装在监控中心网络工作站上的网络服务软件模块，其目的是集中接收远程无线传来的塔机传感器数据。

数据库存储子系统，是存在于监控中心的数据存储系统，其作用是实时存储数据接收子系统所接收与处理的数据，并为Web服务平台子系统提供数据支持。

Web服务平台子系统是存在于监控中心的Web服务器平台，其作用是提供实时Web远程监控，通过Internet互联网实时查询塔机运行数据，提供图形化模拟显示，并提供远程控制接口。

传感器塔机数据采集子系统包括传感器采集模块、数据处理中心模块、液晶面板人机交互模块；传感器采集模块通过电信号实时采集各种传感器数据，包括高度、力矩、幅度、重量、风速、经纬度等数据；数据处理中心模块是对各种传感器传输的数据进行数据处理，包括数据转换、报警与告警判断等；并提供一定时间范围内的实时存储功能；液晶面板人机交互模块是采用可触摸液晶显示屏，提供传感器数据显示与传感器控制的人机交互接口，以提供给塔机驾驶人员使用。

远程终端数据无线发送子系统是连接在传感器塔机数据采集子系统上的一个无线传输发送模块，该模块首先将传感器塔机数据采集子系统传送来的数据按照规定的协议方式进行打包与转换，该模块采用无线3G互联网数据传输方式，采用socket客户端方式，进行数据远程发送。

监控中心数据接收子系统主要是提供异步socket服务端，实时接收远程终端数据无线发送子系统传送来的数据。监控中心数据接收子系统包括socket服务端模块、数据实时解析模块、数据存储模块；其中socket服务端模块采用异步socket服务方式，在接收到网络传输数据后立即进行响应与处理，从而保证了数据接收的即时性与完整性；数据实时解析模块是将socket服务端接收的数据根据规定的协议进行解析，得到各种传感器即时数据，并进行报警与预警实时判断；数据存储模块是在Oracle客户端平台上，采用SQL语句和存储过程进行数据实时存储。

数据库存储子系统针对塔机采集服务具体应用需求，制定数据库存储空间、数据表结构、数据库存储过程、job等各种数据库存储对象，为塔机web平台提供数据库服务。

Web服务平台子系统是针对各种用户提供远程监控服务，包括用户角色权限分类模块、实时运行数据显示模块、告警信息显示模块、状态信息显示模块、地图显示模块、运行统计模块、告警统计模块、历史曲线模块、历史运行数据查询模块、历史开机查询模块、历史告警查询模块等。用户角色权限分类模块是根据不同的用户角色提供不同的访问权限，主要角色有产权单位、使用单位、监管单位等。实时运行数据显示模块提供塔机实时运行数据显示，包括风速、幅度、重量、高度、力矩等；告警信息显示模块主要是实时显示当前工地上各种传感器数据的告警与预警信息；状态信息显示模块查看的是当前工地下各种塔机的基本属性与工作状态；地图显示模块采用电子地图显示方式，精确显示塔机所在地理位置；运行统计模块是采用图形方式显示塔机每天工作时间；告警统计是采用图形方式显示塔机每个告警次数；历史曲线模块式采用曲线方式显示塔机某种传感器运行的历史记录图形显示；历史运行数据查询模块是查询塔机历史运行数据信息；历史开机查询是查询塔机运行开关机的历史信息；历史告警查询模块是查询塔机的历史告警详细信息。

本发明的有益效果是，本发明将远端子系统和监控中心子系统联合构成了塔机安全工况数据的采集、分布式发送、集中接收、存储、显示等数据处理链。本发明采用有效的技术和方法综合实现了远程塔机监控系统处理环节，高效地实现环节之间数据转换，在大规模塔机应用条件下，保障了数据传输的即时性、稳定性、完整性和正确性，真正实现在办公室能实时监控管辖范围内塔机运行实时安全工况。

本发明适用于塔机的安全监控管理。

附图说明

图1 远程传感器数据采集与无线发送子系统；

图2 监控中心数据接收、数据库服务、Web服务平台子系统；

图3 监控中心数据接收子系统网络数据异步接收异步处理模型；

图中图号表示：1表示网络数据队列；2表示异步接收线程；3表示处理线程1；4表示数据循环缓存队列1；5表示数据循环缓存队列2至数据循环缓存队列n。

具体实施方式

本发明实施例一种基于Web塔机远程实时监控平台系统主要分为安装设置在塔机驾驶室的远程传感器数据采集与传送系统（如图1）和设置在监控中心的监控中心数据接收、数据库服务、Web服务平台子系统（如图2）两部分组成。

本实施例中远程传感器数据采集子系统由重量传感器、幅度传感器、力矩传感器、高度传感器、回转传感器、风速传感器、数据处理中心模块、液晶触屏显示单元等设备组成，通过数据处理中心模块定时对各种传感器数据进行实时采集、处理与转换，并将数据传递给无线发送子系统。

本实施例中无线发送子系统首先将各种传感器数据按照modbus协议格式进行封装，然后采用3G无线发送方式进行无线发送。每个3G无线发送模块都是一个TCP客户端，与监控中心数据接收服务器握手相连，进行TCP数据传输。

本实施例中监控中心数据接收子系统首先提供异步socket服务端，实时接收远程终端数据无线发送子系统传送来的数据；然后对数据进行解协议处理，获取各种传感器采集数据，并进行各种传感器阈值范围百分比计算，判断当前运行数据是否存在预警和告警；最后将各种传感器采集值和传感器告警和预警值存储于数据库中。数据采集子系统中异步socket服务端结构设计如图3所示，本模块中采用一种异步接收异步处理方式，该方法是采用异步接收方式存入循环缓存，同时有另外的多个处理线程对循环队列中的数据进行实时解析、存储与处理。接收线程与处理线程各自独立处理，采用信号量方式进行多线程同步。异步接收线程将网络数据队列中的数据依次存入到数据循环缓存队列中，然后对于每个数据循环缓存队列分配一个专用的处理线程进行数据处理，通过这一种多线程处理方式，从而达到实时处理数据目的。

本实施例中数据库存储子系统主要包括塔机信息表、实时运行数据信息表、历史运行数据信息表、告警信息表等各种相关存储表结构，及其它相关存储过程和Job函数等。实时运行数据信息表存储的是系统运行时当天的运行数据，历史运行数据信息表存储的是当前之前所有的运行数据，这两个表结构一样，每当进入新的一天时刻，数据库存储子系统通过调用Job调用转存的存储过程，将实时运行数据信息表中数据转存到历史运行数据表中，同时清空实时运行数据信息表。其主要表结构如表1和表2所示。

表1 塔机实时运行数据信息表结构

序号	意义	字段名	数据类型	是否为空	备注
						1	数据编号	DATAID	NUMBER(10)	Not null	主键
2	接受数据时间	CHECKTIME	DATE		时间
						3	幅度数据值	EXTENTVALUE	FLOAT	Not null
4	高度数据值	HEIGHTVALUE	FLOAT	Not null
						5	力矩数据值	MOMENTVALUE	FLOAT	Not null
6	重量数据值	WEIGHTVALUE	FLOAT	Not null
						7	回转	WHEELVALUE	FLOAT	Not null
8	额定重量	maxWeight	FLOAT	Not null
						9	风速	WINDVALUE	FLOAT	Not null
10	塔机Id	SITEID	NUMBER(10)		外键
						11	幅度百分比	extentRatio	float
12	额定力矩	maxMoment	float
						13	高度百分比	heighRatio	float
14	力矩百分比	momentRatio	float
						15	重量百分比	weightRatio	float
16	回转百分比	wheelRatio	float

表2 塔机实时告警信息表结构

序号	意义	字段名	数据类型	是否为空	备注
						1	告警编号	WARNINGID	NUMBER(10)	Not null	主键
2	告警信息	WARNINGINFO	VARchar2(255)
						3	告警等级	WARNINGLEVEL	VARchar2(255)
4	告警的时间	WARNINGTIME	DATE
						5	告警的类型	WARNINGTYPE	VARchar2(255)
6	告警的值	WARNINGVALUE	FLOAT	Not null
						7	塔机编号	SITEID	NUMBER(10)		外键

本实施例中Web服务子平台采用B/S架构设计，其包含的每个模块都通过实时访问数据库完成。基于Web的实时运行数据显示模块通过定时每隔n秒（例如6秒）读取塔机实时运行数据信息表中最新一条数据进行刷新显示，显示塔机运行最新运行状态；基于Web的实时告警数据显示模块通过定时每隔n秒（例如6秒）读取塔机实时告警信息表最新m条（例如10条）告警数据进行刷新显示，显示塔机最近的告警数据。

Claims

1.一种基于Web塔机远程实时监控平台系统，其特征在于，所述系统包括传感器塔机数据采集子系统、远程终端数据无线发送子系统、监控中心数据接收子系统、数据库存储子系统、Web服务平台子系统；

所述传感器塔机数据采集子系统是安装在塔机驾驶室内的智能采集与存储器，定时读取塔机上各种传感采集数据，并转换为合适的数据编码方式进行存储；

所述远程终端数据无线发送子系统是无线发送模块，它连接在传感器塔机数据采集子系统上，将采集子系统中存储的数据以无线的方式发送出去，以便于监控中心进行接收；

所述监控中心数据接收子系统是安装在监控中心网络工作站上的网络服务软件模块，集中接收远程无线传来的塔机传感器数据；

所述数据库存储子系统，是存在于监控中心的数据存储系统，它实时存储数据接收子系统所接收与处理的数据，并为Web服务平台系统提供数据支持；

所述Web服务平台子系统是存在于监控中心的Web服务器平台，提供实时Web远程监控，通过Internet互联网实时查询塔机运行数据，提供图形化模拟显示，并提供远程控制接口。

2.根据权利要求1所述的一种基于Web塔机远程实时监控平台系统，其特征在于，所述传感器塔机数据采集子系统包括传感器采集模块、数据处理中心模块、液晶面板人机交互模块；传感器采集模块通过电信号实时采集各种传感器数据，包括高度、力矩、幅度、重量、风速、经纬度数据；数据处理中心模块是对各种传感器传输的数据进行数据处理，包括数据转换、报警与告警判断；并提供一定时间范围内的实时存储功能；液晶面板人机交互模块是采用可触摸液晶显示屏，提供传感器数据显示与传感器控制的人机交互接口，以提供给塔机驾驶人员使用。

3.根据权利要求1所述的一种基于Web塔机远程实时监控平台系统，其特征在于，所述远程终端数据无线发送子系统是连接在传感器塔机数据采集子系统上的一个无线传输发送模块，该模块首先将传感器塔机数据采集子系统传送来的数据按照规定的协议方式进行打包与转换，该模块采用无线3G互联网数据传输方式，采用socket客户端方式，进行数据远程发送。

4.根据权利要求1所述的一种基于Web塔机远程实时监控平台系统，其特征在于，所述监控中心数据接收子系统主要是提供异步socket服务端，实时接收远程终端数据无线发送子系统传送来的数据；所述监控中心数据接收子系统包括socket服务端模块、数据实时解析模块、数据存储模块；其中socket服务端模块采用异步socket服务方式，在接收到网络传输数据后立即进行响应与处理，从而保证了数据接收的即时性与完整性；数据实时解析模块是将socket服务端接收的数据根据规定的协议进行解析，得到各种传感器即时数据，并进行报警与预警实时判断；数据存储模块是在Oracle客户端平台上，采用SQL语句和存储过程进行数据实时存储。

5.根据权利要求1所述的一种基于Web塔机远程实时监控平台系统，其特征在于，所述Web服务平台子系统是针对各种用户提供远程监控服务，包括用户角色权限分类模块、实时运行数据显示模块、告警信息显示模块、状态信息显示模块、地图显示模块、运行统计模块、告警统计模块、历史曲线模块、历史运行数据查询模块、历史开机查询模块、历史告警查询模块；用户角色权限分类模块是根据不同的用户角色提供不同的访问权限，主要角色有产权单位、使用单位、监管单位；实时运行数据显示模块提供塔机实时运行数据显示，包括风速、幅度、重量、高度、力矩；告警信息显示模块主要是实时显示当前工地上各种传感器数据的告警与预警信息；状态信息显示模块查看的是当前工地下各种塔机的基本属性与工作状态；地图显示模块采用电子地图显示方式，精确显示塔机所在地理位置；运行统计模块是采用图形方式显示塔机每天工作时间；告警统计是采用图形方式显示塔机每个告警次数；历史曲线模块式采用曲线方式显示塔机某种传感器运行的历史记录图形显示；历史运行数据查询模块是查询塔机历史运行数据信息；历史开机查询是查询塔机运行开关机的历史信息；历史告警查询模块是查询塔机的历史告警详细信息。