CN103559601A

CN103559601A - 散货装卸设备生产数据无线回传系统

Info

Publication number: CN103559601A
Application number: CN201310482050.3A
Authority: CN
Inventors: 李洪建; 张学忠; 刘�东; 李富兴; 史立洲; 曹金海; 王瑜
Original assignee: TIANJIN PORT COKE TERMINAL CO Ltd
Current assignee: TIANJIN PORT COKE TERMINAL CO Ltd
Priority date: 2013-10-16
Filing date: 2013-10-16
Publication date: 2014-02-05

Abstract

一种散货装卸设备生产数据无线回传系统，由服务器连接多个用户浏览器、多个移动用户、多个有线网和无线网的桥梁AP；每个AP连接数据采集装置，每个数据采集装置连接码头上设备的仪表：门机仪表、装载机仪表。具备以下功能：一是设计数据采集卡，统一各信息化数据采集接口，对设备数据进行采集、存储和回传；应用无线局域网技术，实现生产数据无线、实时采集与传输，同时提升数据实时性，为设备实时监控、设备数据针对性的提升奠定基础；建设数据统计与分析平台，实现生产作业信息统一存储、统一管理、统一分析，充分实现信息的共享，并为后期数据挖掘等工作提供平台。

Description

散货装卸设备生产数据无线回传系统

技术领域

本发明属于码头设备管理系统,特别涉及一种散货装卸设备生产数据无线回传系统。

背景技术

当前，信息化已日益成为港口发展建设的关键因素，通过信息技术在港口建设、生产、经营、管理和服务中的应用，最大程度地实现信息共享，并已成为当前推动低碳、绿色港口建设重要力量。作为港口设备的管理者，在近年来的设备管理实践中越发深刻地体会到，当前港口设备的完善与发展的过程，一定程度上就是信息化不断完善和发展的过程，在这一过程中，一系列基于信息技术的新的管理模式逐步形成，为港口设备管理注入了鲜活的力量。

系统的提出,信息化完善进程

以天津港南疆某散货装卸码头为例，其对门式起重机、装载机等作业主要设备的信息化投入和完善力度呈逐年加大的趋势，主要建设工作有：

2009年，为提升装载机装车质量，为装载机安装进口装载机称重仪表；

2011年，实施门机超负荷装置改造，使其在力矩限制的同时具备计量功能；

2012年，在实施门机超负荷改造的基础上，利用IC卡实现了门机司机单机计件工资管理。该管理属集团内散货码头公司中首次应用。

2013年，为装载机安装燃油流量计，对单车燃油使用情况进行准确计量

2013年，利用称重仪表等信息化设备，实现了装载机司机的单机计件管理；

2013年，为门机安装电能计量装置，通过IC卡实现门机耗电量的计量。

当前存在不足一系列信息化完善工作的实施，为原本难于实现门机作业量计量、装载机实时油耗、装载机装车计量等功能提供了设备资源，同时也为实施设备操作人员单机计件工资管理奠定了基础，通过奖勤罚懒，有效地调动了员工的工作积极性。在充分利用信息化手段提升作业质量和效率的同时，我们也在实践中体会到了当前信息化还存在需要进一步研究和完善的问题，主要有以下几点：

一是信息采集点分散、收集手段多样，难于统计。公司现有设备大多投产 10年以上，其信息化设备均为依据设备管理或生产的实际需求陆续增加，导致信息点较分散，信息收集的方式有打印小票、IC卡、闪存等多种方式，数据收集难度大。

二是数据同步性不能满足要求。以能耗的信息化管理为例，结合作业工况对设备起运吨单耗进行统计分析意义较大，这就要求起运吨数据与能耗数据能够按照时间点进行对应，保证单耗数据真实。而实际应用中，因为称重计量与能源计量为两套系统，难以做到数据时间点的精准对应。

三是数据的后期分析管理难度较大。各个信息化装置都有符合自身需求的管软件，管理各自的数据。实际生产中，如果想进行综合性的数据分析，就会受到不同系统、不同数据格式、不同数据库等诸多限制。

四是信息量不足。各个装置仅设计与自身相关的数据进行采集，对于与自身无关、但对设备管理具有较大意义的信息采集量不足。例如装载机称重仪表，仅具备“装车”一种作业状态模式可选，一旦设备进行归垛、下舱等操作，状态信息无法进行统计。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种散货装卸设备生产数据无线回传系统。达到信息采集点优化、收集手段统一，便于统计；数据同步性强，便于数据的后期分析管理，信息完整，便于管理。

本发明的技术方案是：

一种散货装卸设备生产数据无线回传系统，其特征在于：由服务器连接多个用户浏览器、多个移动用户、多个有线网和无线网的桥梁AP；每个AP连接数据采集装置，每个数据采集装置连接码头上设备的仪表：门机仪表、装载机仪表。

所述数据采集装置有核心板，核心板上有大容量存储器、串口、并口，大容量存储器连接这些串口和并口；核心板上的串口和并口向外连接光电隔离器，光电隔离器分别连接16路开关、WIR模块及多个电平转换；电平转换模块分别连接流量计、电能仪表、门机力矩限制器及称重仪。

本发明效果是：

其主要具备以下功能：一是设计数据采集卡，统一各信息化数据采集接口，对当前各设备数据进行采集、存储和回传；二是应用无线局域网技术，实现生产数据无线、实时采集与传输，舍弃原有打印小票、IC卡等低效率的数据采集方式，将员工从呆板的数据传递工作中解脱出来。同时提升数据实时性，为设备实时监控、设备数据针对性的提升奠定基础；三是建设数据统计与分析平台，实现生产作业信息统一存储、统一管理、统一分析，充分实现信息的共享，并为后期数据挖掘等工作提供平台；四是在设备数据采集的基础上，进一步加大信息量，增加作业船舶名称、舱位、货物存放地点等信息，为生产组织的信息化创造条件。

附图说明

图1是散货装卸设备生产数据无线回传系统的结构图

图2是散货装卸设备生产数据无线回传系统的数据采集装置原理框图

图3是公司现场AP布置示意图

图4是散货装卸设备生产数据无线回传系统的装载机管理系统主界面图

图5是散货装卸设备生产数据无线回传系统的装载机实施监控界面图

图6是散货装卸设备生产数据无线回传系统的称重量及瞬时油耗曲线描述

图7是散货装卸设备生产数据无线回传系统的通过移动设备访问管理系统图

具体实施方式

如图1、2所示的一种散货装卸设备生产数据无线回传系统，由服务器连接多个用户浏览器、多个移动用户、多个有线网和无线网的桥梁AP；每个AP连接数据采集装置，每个数据采集装置连接码头上设备的仪表：门机仪表、装载机仪表。

散货装卸设备生产数据无线回传系统：

在每台门机及装载机上安装数据采集、回传装置，应用接口技术，对现场作业量计量、油耗、电能仪表等数据进行采集。采集的数据首先存储在采集卡内置的存储器中，保证数据安全。同时，将数据通过无线网卡和局域网无线接入点实时地发送到局域网的服务器中，用户可以通过PC及其他移动客户端对服务器数据进行访问。

同时，在服务器上设计一套数据管理平台，便于对实时接收的设备生产数据进行统计和管理，利用数据对设备日常管理、生产组织等活动进行指导，为管理决策提供依据。

数据采集

要实现门机、装载机等散货装卸设备的生产数据实时管理、统计分析乃至后期的数据挖掘，前提条件是将所需的装卸设备基本状态和作业信息进行实时的采集和回传。

门式起重机作业数据

散货作业门机主要采集的信息有设备编号、作业人员工号、作业货类、作业工艺、电能消耗等，详细信息见表1。

表1门机采集基础信息表

序号	名称	说明	备注
				1	门机号码	1-7号	门机作业，司机录入信息后发送
2	工号	对应司机姓名班组照片	门机作业，司机录入信息后发送
				3	货物类别	a0焦炭 a1镍矿 a2....	门机作业，司机录入信息后发送
4	单钩净重	单车每钩重量（吨）	每一钩传回一个数据
				5	进入时间	年月日小时分钟秒	门机作业，司机录入信息后发送
6	操作时间	小时分钟秒	单次操作时长
				7	操作类型	装货卸货移仓	门机作业，司机录入信息后发送
8	超载次数	次	根据检索时间段而变化
				9	电耗	度	根据检索时间段而变化
10	故障代码	门机故障等状态	要录入代码对应故障信息

其中，门机作业编号、作业人员工号、作业工况以及作业量信息由门机超负荷仪表（型号LX-W）进行采集；作业电能消耗采用具备电能脉冲发送功能的DSS633三相电能仪表进行采集；故障信息由门机可编程控制器在门机发生故障时直接输出6位二进制故障代码来实现。

装载机作业数据

散货作业装载机主要用于进行装车、归垛、下舱等操作，能够反映其作业状态的信息有仪表号（车辆编号）、司机工号、单次及累计装车重量、瞬时及累计油耗等信息。详细信息见表2。

其中，仪表号、工号、装车重量等信息由T2000型装载机称重仪表进行采集；瞬时及累计油耗、作业台时等信息由燃油流量计进行采集；装载机故障信息从装载机行车控制系统进行采集。

表2装载机采集基础信息表

序号	名称	说明	备注
				1	仪表号	车号	称重仪表，装车作业触发发送
2	工号	对应司机姓名	称重仪表，装车作业触发发送
				3	货号		称重仪表，装车作业触发发送
4	磅次		称重仪表，装车作业触发发送
				5	累重	单车累重	称重仪表，装车作业触发发送
6	时间	年月日小时分钟秒	称重仪表，装车作业触发发送
				7	表号	车号	燃油流量计，每5秒更新
8	油耗累计值		燃油流量计，每5秒更新
				9	时间	年月日小时分钟秒	燃油流量计，每5秒更新
10	故障代码	装载机故障状态	预留

数据采集装置设计数采集装置是以STM32高性能ARM处理器为核心，使用计算机通信技术为手段，整合多种智能仪表，将装载机及门机的生产数据实时采集、存储并传送的专用计算机控制装置。它的原理图如图1、2所示：

该装置由以下部分构成：

STM32系统使用的是STM32F103RC，具有72M主频、256KFLASH、48KRAM、5USART串口、SPI接口、IIC接口、实时钟和看门狗等功能部件。采集装置使用其FLASH、RAM、3个USART串口、实时钟、看门狗、IIC及SPI接口等部分。

大容量存储W25X64

STM32经SPI接口和W25X64相接。W25X64有32768个可编程页，每页256字节，提供8M字节的存储，可存储64字节的记录12万多条。

在无线网络信号质量不佳的条件下，如装载机下舱作业，采集装置可以先将采集的数据存储在存储器中，待信号转好后集中回传。按照数据发生最频繁的燃油流量计每5秒钟产生一个数据来计算，每小时能够产生约720条数据，存储器能提供166小时的存储空间，保证了数据的可靠性。

电源模块

通信装置的电源部分采用LM2596为核心的模块电源，输入电压范围宽（直流8-44V、交流6-36V），输出功率大（5V输出可达3A），抗干扰能力强。

电源模块的输出经5S3.3隔离电源给STM32核心及其周边供电，经LM117变为3.3V给WIFI模块供电。

16路开关量输入

数传装置有16路开关量输入经光电隔离连接在STM32的并行口中，可将装载机或门机的运行状态采集到系统中并传数到数据中心服务器中。

串行口

STM32的串口1和3经光电隔离和232电平转换可以和232接口设备或仪表连接，获取设备或仪表中工作数据。串口1可以连接装载机燃油流量计和门机力矩限制器，串口3可连接装载机的称重仪表。

数据无线回传

无线局域网建设

在对设备各生产数据进行集中采集存储的基础上，要对门机、装载机这类移动的设备实现数据的实时传输和管理，采用无线数据传输设备对数据进行回传是一种较为合理的实现方案。

为此，公司在作业现场及装载机停机区域建设AP（Access Point）8个，该AP设备具备250米网络拓展范围，实现了无线网络的全面覆盖，为数据的无线回传提供了数据通道。

无线网络数据传输

数据采集装置设计有WIFI模块，该WIFI模块支持802.11b/g/n无线标准，内置TCP/IP网络协议，支持透传模式，经过开发可以实现数据无线回传。同时，采集装置和数据中心的通信采用TCP方式通信，可确保数据不会丢失，而且提供了历史数据重传功能，可将保存在数传装置中的历史数据重新传送到中心。

数据管理平台

完成数据的回传工作之后，如何科学利用生产数据，做好后期的统计与处理，真正达到为管理决策、生产组织、设备管理提供依据，是决定整个系统建设成败的关键。

在广泛开展调研的基础上，公司采用B/S（浏览器/服务器）结构对管理软件进行了开发工作，系统共分为门机生产数据管理、装载机生产数据管理两大部分，现以装载机管理为例，对系统典型功能及应用情况进行介绍。

作业台时统计

利用该系统，可依据燃油流量计、装载机称重仪表等实时状态，判断设备状态，对于设备待机时间、装车作业时间、归垛作业时间进行统计。此外，可将设备待机时间作为提高生产组织水平、提升能源利用率的考核依据。

报表检索

使用人员可在系统中通过选择时间段、车号、班次、操作人员工号等信息，对作业台时、装车量、实时油耗、累计油耗、装车单耗、台时油耗、燃油成本等信息进行检索，并形成报表。

历史数据查询

通过录入时间、车号、作业班次、人员等信息，可以对设备在历史某时间段的油耗、装车称重数据细节进行检索，实现了历史数据追溯。

图标表达

按照作业时间、车辆号进行检索并生成相应的油耗/作业量曲线，依据曲线，可以对车辆燃油经济性、节能操作法应用情况、单机成本、货类作业难度等情况进行分析。

同时可以依据管理需要对相应的数据生成柱状图、饼图等图表进行对比分析，为实施在线的“操作节能比武”提供了可能性，最大程度上激励员工工作热情、降低比武等活动的组织难度。

实时监控

设计有实时监控界面，对于车辆当前实时信息进行监控，可以监控的信息包括：车号、班次、姓名（工号）、瞬时油耗、作业状态、累计装车吨等。

故障记录

可按照时间、车号、故障类型等信息对装载机故障信息进行检索。

应用情况

系统建设完成后，进入运行和后期完善阶段，各个模块运行正常。一是数据传输成功率达到100%，特别是在网络信号不稳定的情况下，数据安全性得到了良好保障；二是应用装载机生产数据实时监控功能，能够及时了解设备运行情况和生产作业情况；三是应用系统统计功能，对设备单机的起运吨、能耗等数据进行统计，同时通过对比单耗、作业效率等数据，对操作人员技能进行评估，及大地调动了人员的工作热情；四是系统采用的较为流行的B/S结构，无需安装客户端即可通过PC或者移动终端对系统进行访问操作，使用简单便捷。

Claims

1.一种散货装卸设备生产数据无线回传系统，其特征在于：由服务器连接多个用户浏览器、多个移动用户、多个有线网和无线网的桥梁AP；每个AP连接数据采集装置，每个数据采集装置连接码头上设备的仪表：门机仪表、装载机仪表。

2.根据权利要求1所述的散货装卸设备生产数据无线回传系统，其特征在于：所述数据采集装置有核心板，核心板上有大容量存储器、串口、并口，大容量存储器连接这些串口和并口；核心板上的串口和并口向外连接光电隔离器，光电隔离器分别连接16路开关、WIR模块及多个电平转换；电平转换模块分别连接流量计、电能仪表、门机力矩限制器及称重仪。