CN104331054B - 一种装车站远程数据监控分析系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种装车站远程数据监控分析系统，包括：装车站数据库服务器和多个客户端，装车站数据库服务器和客户端通过有线公共网络或无线公共网络与多个装车站连接，装车站上设有数据采集和处理装置，数据采集和处理装置与安装在装车站上的多个称重传感器、缓冲仓闸门开闭时间记录器、多个闸门油缸动作记次器、多个阀门动作记次器、多个油泵压力传感器、主油路压力传感器、油温传感器、液位传感器连接。本发明通过在装车站上安装大量传感器，不断输出大量的装车站运行数据，通过公共网络将数据传输至装车站数据库，使多个装车站和客户端实现资源共享。采用的无线互联网技术是解决装车站集群远程监测和控制的有效方案。

Description

一种装车站远程数据监控分析系统和方法

技术领域

本发明涉及一种装车站远程数据监控分析系统和方法，是一种计算机网络数据处理方法，是一种用于快速定量装车站的远程自动化数据监控分析系统和方法。

背景技术

传统的快速定量装车站都是单独的系统，与其他装车站除装车量的业务往来之外不发生关系。而且传统的装车站的整个系统是封闭的，所有运行的动作过程完全自主独立，出现问题也是完全被动的，即只有在问题出现是才得以表现，维护人员在得到这些表象之后才能对设备进行修理。由于没有完整数据支持，即便是通常的维护也带有一定的盲目性，不能针对问题进行维修和更换零件。由于装车站系统的独立性，是许多重要的信息在装车站之间无法共享，缺乏综合性的系统经验，也无法指导未来的设备运行。由于装车站通常建立在相对偏远的位置，而且相对独立，因此，其通讯方式通常采用近距离的串行通信方式，无法满足在没有网线情况下的数据传输，进一步的限制了装车站数据的共享和相互之间的配合。

发明内容

为了克服现有技术的问题，本发明提出了一种装车站远程数据监控分析系统和方法。所述的系统和方法在传统的装车站上安装大量传感器，将收集的装车站运行数据通过有线公共网络或无线公共网络，传输给集中的数据库和多个客户端进行处理和存储，实现装车站集群的集中综合监控。

本发明的目的是这样实现的：一种装车站远程数据监控分析系统，包括：通过公共网络相互连接的装车站数据库服务器和多个客户端，所述装车站数据库服务器和客户端通过有线公共网络或无线公共网络与多个装车站连接，所述的装车站数据库服务器上设有监控装置，所述的装车站上设有与有线公共网络或无线公共网络连接的数据采集和处理装置，所述的数据采集和处理装置与安装在装车站上的多个称重传感器、缓冲仓闸门开闭时间记录器、多个闸门油缸动作记次器、多个阀门动作记次器、多个油泵压力传感器、主油路压力传感器、油温传感器、液位传感器连接，所述的数据采集和处理装置还与装车站的控制装置连接。

进一步的，所述的公共网络是有线公共网络或无线公共网络，或者是两者的结合。

进一步的，所述的无线公共网络是基于3G移动通讯网的VPN无线通讯专网，所述的公共网络还连接接收端媒体流服务器和发送端媒体流服务器，所述的发送端媒体流服务器连接装车站的视频监视装置。

进一步的，所述的数据库服务器、多个客户端、数据采集和处理装置、控制装置之间采用分布式HMI系统。

一种使用上述系统的装车站远程数据监控分析方法，所述方法的步骤如下：

称重数据处理过程和液压数据处理过程同时进行：

称重数据处理过程：

获取称重数据的步骤：用于通过称重传感器获取各次称重过程中的定量仓重量变化记录称重结束时的货物重量；

建立称重-时间曲线的步骤：用于根据定量重量的变化建立称重-时间曲线；

走势比对的步骤：用于根据称重-时间曲线的走势与缓冲仓闸门的开关经验时机进行比对；

缓冲仓关闭时机计算的步骤：用于根据走势比对结果计算当前缓冲仓关闭时机参数；

记录缓冲仓关闭时间的步骤：用于在物料将要达到装载重量时，记录开始关闭缓冲仓闸门的时间和缓冲仓闸门完全关闭的时间；

记录称重结束时的物料重量的步骤：用于记录缓冲仓闸门完全关闭后，定量仓中的物料重量；

称重数据比对的步骤：用于将缓冲仓闸门完全关闭后，定量仓的称重数据与标载进行比对，修改缓冲仓闸门关闭时机参数；

称重数据输出的步骤：用于将修改后的缓冲仓闸门关闭时机参数输出至控制装置，同时进入数据发送的步骤；

液压数据处理过程：

获取液压参数的步骤：用于通过各个闸门油缸动作记次器、各个阀门动作记次器、各个油泵压力传感器、主油路压力传感器、油温传感器、液位传感器获取装车站液压装置的各个油缸动作的次数、各个阀门的动作次数，同时记录各个油泵的压力，主油路的压力，以及油箱的油温和液位电量信号；

液压数据输出的步骤：用于将各个传感器收集的电量信号转换为装车站数据，对装车站数据进行压缩、打包，并进入数据发送的步骤；

数据发送的步骤：通过有线公共网络或无线公共网络将装车站数据发送至数据库；

数据库监控的步骤：用于数据库对获取的装车站数据进行分析、处理：

液压装置状态监控：当液压装置出现大量异常数据监控装置将异常数据存入数据库中，同时生成报警邮件发送至客户端，客户端收到报警邮件后对邮件进行分析和划分等级，并根据等级分别进行报警；

液压装置寿命监控：根据记录的各个油缸动作的次数、各个阀门的动作次数，监控装置计算各个油缸和阀门的寿命，一旦有阀门或油缸达到或超过预计寿命工作频次，监控装置则通知相应的装车控制装置，停止该油缸或阀门的使用，等待更换；

生产过程监控：将装车站称重数据处理为报表，以邮件形式发送至指定客户端。

本发明产生的有益效果是：本发明通过在装车站上安装大量传感器，不断输出大量的装车站运行数据，通过公共网络将数据传输至装车站数据库，使多个装车站和客户端实现资源共享。采用的无线互联网技术使布线、组网灵活、易升级，还能实时采集传输视频信号，非常适合大范围远距离监控应用，满足管理人员移动办公的信息化社会必然发展趋势，是解决装车站集群远程监测和控制的有效方案。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明的实施例一所述系统的原理示意图；

图2是本发明的实施例一所述系统的装车站原理示意图；

图3是本发明的实施例三所述系统中装车站数据传输拓扑图；

图4是本发明的实施例五所述方法的流程示意图。

具体实施方式

实施例一：

本实施例是一种装车站远程数据监控分析系统，如图1、2所示。本实施例包括：通过公共网络相互连接的数据库和多个客户端（图1中仅画出四个客户端，实际可以很多的），所述数据库和客户端通过公共网络与多个装车站（图1中仅画出五个装车站，实际可以很多的）连接，所述的数据库上设有监控装置，所述的装车站上设有与公共网络连接的数据采集和处理装置（如图2所示），所述的数据采集和处理装置与安装在装车站上的多个称重传感器、缓冲仓闸门开闭时间记录器、多个闸门油缸动作记次器、多个阀门动作记次器、多个油泵压力传感器、主油路压力传感器、油温传感器、液位传感器连接，所述的数据采集和处理装置还与装车站的控制装置连接。

本实施例所述的公共网络可以是无线通讯网和有线通讯网或者两者的结合。其中无线通讯网可以是2G、3G、4G的移动通讯网，或者是无线局域网WLAN、蓝牙或ZigBee等短距离无线通讯技术。有线通讯网则可以是WAN或局域网LAN等，或短距离数据通讯总线，如RS485等。

使用无线通讯网，可以使装车站的数据通讯更加灵活，在实际应用中可以使用VPN专网，提高通讯保密程度和保证通讯的畅通。

本实施例所述的数据库是一个系统概念，可以是数据库服务器和盘阵组成的数据存储装置，或者是带有较大存储装置的数据库服务器。

所述的客户端可以是B/S客户端，也可以是C/S客户端，或者两者兼有。客户端也可以通过无线通讯网接入公共网络，使客户端的操作更加灵活，客户端的使用者可以在任何具备公共网络的地方查找和监测装车站的工作情况，对装车站在工作是的任何不良现象进行远程处理。

本实施例以典型的列车装车站为例进行说明。如图2所示，典型的列车装车站包括：缓冲仓1和缓冲仓闸门2、液压站3、称重装置4、定量仓5和定量仓闸门6、摆动溜槽7和溜槽闸门8等部分。

缓冲仓、定量仓和溜槽的闸门通常由液压缸驱动，各个闸门的液压缸和阀门上都要安装计次传感器。这些记次传感器实际可以是带有时间计量的记次设备，当油缸或阀门动作时记录其激发动作的电脉冲，或动作完成时发出的电脉冲。

所述的油泵压力传感器、主油路压力传感器、油温传感器、液位传感器是一些常规的传感器。在通常情况下，装车站的液压站至少设置两个液压泵，每个液压泵上都要设置压力传感器，以检测该液压泵的工作情况。除检测各个液压泵的压力情况外，还要检测主油路的压力情况，以及油温、油箱中的液位等一系列液压装置的基本参数。对液压装置的严密监视，可以保证整个装车站处于良好的工作状态。

本实施例可以通用建立分布式HMI系统而形成一个完整的平台，使整个数据监控过程完全透明，使用者完全感觉不到在装车站内外的区别。依照权限不同而获取各种信息，可以实现多个客户端和装车站的资源共享。在任何一个客户端上可以观察装车站状态的监控效果，实现诊断信息的自动回馈，数据库结构更新，多用户方式对运行的项目进行设置等。

为实现更为直接的监控，还可以将装车站现场的视频监控设备通过发送端媒体流服务器连接上网，经过与公共网络连接的接收端媒体流服务器的处理，客户端可以在任何联网的地方直接观察装车站的工作情况。

实施例二：

本实施例是实施例一的改进，是实施例一关于公共网络的细化。本实施例所述的公共网络是有线公共网络或无线公共网络，或者是两者的结合。

本实施例所述的有线公共网络可以是基于TCP/IP的广域网WAN或局域网LAN。无线公共网络可以是2G、3G、4G的移动通讯网。

实施例三：

本实施例是实施例二的改进，是实施例二关于无线通讯网的细化。本实施例所述的无线公共网络是基于3G移动通讯网的VPN无线通讯专网，所述的公共网络还连接接收端媒体流服务器和发送端媒体流服务器，所述的发送端媒体流服务器连接装车站的视频监视装置。

媒体流的传输需要消耗一定数量的网络资源，因此，当需要视频监控图像时则需要3G或4G无线通讯网的配合。为使数据传输畅通无阻，可以选择使用两个VPN通道，一个专门用于传输数据，另一个用于传输视频，同时相互冗余，形成双节点数据传输（如图3所示），保持通讯的安全可靠。

实施例四：

本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于系统界面的细化。本实施例所述的数据库服务器、多个客户端、数据采集和处理装置、控制装置之间采用分布式HMI系统。

实施例五：

本实施例是一种使用上述系统的装车站远程数据监控分析方法。本实施例所述方法利用数据库中采集的数据完成对装车站自动化系统的监控、记录、报警以及分析，具体完成功能如下：

1.对装车站定量仓称重数据进行跟踪记录，形成每节车的定量仓称重数据-时间曲线，一方面将曲线的走势与快速定量装车站缓冲仓闸板的开关时机进行并对，计算出新的缓冲仓闸门关闭时机控制参数，减少定量仓配煤时间，另一方面将称重数据与标载进行比对，修改闸门关闭时机参数，减少实际值与标载的误差。新的缓冲仓配煤参数得到后，下发到控制装置中去。

2.对装车站液压系统的传感器参数进行记录和监视。正常情况下记录装车站液压装置的传感器参数值，包括液压站的主压力值、各泵压力值、油温值以及液位高低值等，这些值主要用于系统维护使用的分析和查找问题的回溯，例如主压力值无法达到工作压力时，各泵压力的表现，以此利于查出问题所在。

3.对装车站液压装置传感器参数出现异常时候的主动响应机制。正常情况下这些传感器参数会记录到中所提的数据库中，但是当数据出现大量异常时，监视系统会主动将异常数据存入新的数据库，并由数据库系统生成邮件发送至管理者所使用的邮箱中。管理者使用的客户端软件对邮箱进行监视，当出现报警邮件时，会提取邮件内容，对邮件进行分析和划分等级，并进行语音报警，提示管理者尽管查找解决问题。出现的高等级报警包括：主压力值、各泵压力值高于最高工作压力值，油温远低于或远高于工作温度范围，液位急速降低以及液位高度低于最低工作液位标准等。

4.对装车站动作设备工作寿命的监视。装车站的动作设备主要有液压阀和液压油缸。本实施例监视动作设备的工作频次。当设备动作频次超出预计寿命时，系统会对PLC下达信号，停止此设备的动作使用。当设备维护更换后，再允许此设备的使用。

5.对装车站数据报表的自动生成推送。针对多点装车站，本实施例可以在每日规定的时间点对装车站的生产值进行统计和分析，并调取程序自动生成EXCEL报表，由系统将报表以邮件的形式发送至快速定量装车站生产统计者的邮箱中。

本实施例所述方法的具体步骤如下（流程见图4所示）：

称重数据处理过程和液压数据处理过程同时进行：

称重数据处理过程：

获取称重数据的步骤：用于通过称重传感器获取各次称重过程中的定量仓重量变化记录称重结束时的货物重量。

建立称重-时间曲线的步骤：用于根据定量重量的变化建立称重-时间曲线。

走势比对的步骤：用于根据称重-时间曲线的走势与缓冲仓闸门的开关经验时机进行比对。

缓冲仓关闭时机计算的步骤：用于根据走势比对结果计算当前缓冲仓关闭时机参数。

记录缓冲仓关闭时间的步骤：用于在物料将要达到装载重量时，记录开始关闭缓冲仓闸门的时间和缓冲仓闸门完全关闭的时间。

记录称重结束时的物料重量的步骤：用于记录缓冲仓闸门完全关闭后，定量仓中的物料重量。

称重数据比对的步骤：用于将缓冲仓闸门完全关闭后，定量仓的称重数据与标载进行比对，修改缓冲仓闸门关闭时机参数。

称重数据输出的步骤：用于将修改后的缓冲仓闸门关闭时机参数输出至控制装置，同时进入数据发送的步骤。

液压数据处理过程：

获取液压参数的步骤：用于通过各个闸门油缸动作记次器、各个阀门动作记次器、各个油泵压力传感器、主油路压力传感器、油温传感器、液位传感器获取装车站液压装置的各个油缸动作的次数、各个阀门的动作次数，同时记录各个油泵的压力，主油路的压力，以及油箱的油温和液位电量信号。

液压数据输出的步骤：用于将各个传感器收集的电量信号转换为装车站数据，对装车站数据进行压缩、打包，并进入数据发送的步骤。

数据发送的步骤：通过有线公共网络或无线公共网络将装车站数据发送至数据库。

数据库监控的步骤：用于数据库对获取的装车站数据进行分析、处理：

液压装置状态监控：当液压装置出现大量异常数据监控装置将异常数据存入数据库中，同时生成报警邮件发送至客户端，客户端收到报警邮件后对邮件进行分析和划分等级，并根据等级分别进行报警。

液压装置寿命监控：根据记录的各个油缸动作的次数、各个阀门的动作次数，监控装置计算各个油缸和阀门的寿命，一旦有阀门或油缸达到或超过预计寿命工作频次，监控装置则通知相应的装车控制装置，停止该油缸或阀门的使用，等待更换。

生产过程监控：将装车站称重数据处理为报表，以邮件形式发送至指定客户端。

最后应说明的是，以上仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳布置方案对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案（比如各个传感的设置和安装位置、处理过程使用的系统、步骤的先后顺序等）进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (1)

1.一种装车站远程数据监控分析方法，所述方法所使用的系统包括：通过公共网络相互连接的装车站数据库服务器和多个客户端，所述装车站数据库服务器和客户端通过有线公共网络或无线公共网络与多个装车站连接，所述的装车站数据库服务器上设有监控装置，所述的装车站上设有与有线公共网络或无线公共网络连接的数据采集和处理装置，所述的数据采集和处理装置与安装在装车站上的多个称重传感器、缓冲仓闸门开闭时间记录器、多个闸门油缸动作记次器、多个阀门动作记次器、多个油泵压力传感器、主油路压力传感器、油温传感器、液位传感器连接，所述的数据采集和处理装置还与装车站的控制装置连接，所述的公共网络是有线公共网络或无线公共网络，或者是两者的结合，所述的无线公共网络是基于3G移动通讯网的VPN无线通讯专网，所述的公共网络还连接接收端媒体流服务器和发送端媒体流服务器，所述的发送端媒体流服务器连接装车站的视频监视装置，所述的数据库服务器、多个客户端、数据采集和处理装置、控制装置之间采用分布式HMI系统，

其特征在于，所述方法的步骤如下：

称重数据处理过程和液压数据处理过程同时进行：

称重数据处理过程：

获取称重数据的步骤：用于通过称重传感器获取各次称重过程中的定量仓重量变化记录称重结束时的货物重量；

建立称重-时间曲线的步骤：用于根据定量重量的变化建立称重-时间曲线；

走势比对的步骤：用于根据称重-时间曲线的走势与缓冲仓闸门的开关经验时机进行比对；

缓冲仓关闭时机计算的步骤：用于根据走势比对结果计算当前缓冲仓关闭时机参数；

记录缓冲仓关闭时间的步骤：用于在物料将要达到装载重量时，记录开始关闭缓冲仓闸门的时间和缓冲仓闸门完全关闭的时间；

记录称重结束时的物料重量的步骤：用于记录缓冲仓闸门完全关闭后，定量仓中的物料重量；

称重数据比对的步骤：用于将缓冲仓闸门完全关闭后，定量仓的称重数据与标载进行比对，修改缓冲仓闸门关闭时机参数；

称重数据输出的步骤：用于将修改后的缓冲仓闸门关闭时机参数输出至控制装置，同时进入数据发送的步骤；

液压数据处理过程：

获取液压参数的步骤：用于通过各个闸门油缸动作记次器、各个阀门动作记次器、各个油泵压力传感器、主油路压力传感器、油温传感器、液位传感器获取装车站液压装置的各个油缸动作的次数、各个阀门的动作次数，同时记录各个油泵的压力，主油路的压力，以及油箱的油温和液位电量信号；

液压数据输出的步骤：用于将各个传感器收集的电量信号转换为装车站数据，对装车站数据进行压缩、打包，并进入数据发送的步骤；

数据发送的步骤：通过有线公共网络或无线公共网络将装车站数据发送至数据库；

数据库监控的步骤：用于数据库对获取的装车站数据进行分析、处理：

液压装置状态监控：当液压装置出现大量异常数据监控装置将异常数据存入数据库中，同时生成报警邮件发送至客户端，客户端收到报警邮件后对邮件进行分析和划分等级，并根据等级分别进行报警；

液压装置寿命监控：根据记录的各个油缸动作的次数、各个阀门的动作次数，监控装置计算各个油缸和阀门的寿命，一旦有阀门或油缸达到或超过预计寿命工作频次，监控装置则通知相应的装车控制装置，停止该油缸或阀门的使用，等待更换；

生产过程监控：将装车站称重数据处理为报表，以邮件形式发送至指定客户端。