港口自動化設(shè)備數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)

蘇超

【摘要】? ? 本文通過分析港口運營管理的需要，提出了港口自動化設(shè)備數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)，并通過起重設(shè)備、危險品設(shè)備、皮帶機3個場景簡要介紹了系統(tǒng)功能。

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

一、系統(tǒng)平臺設(shè)計

1.1需求分析

港口運營管理涉及到的設(shè)備種類繁多，類型復(fù)雜，是一個典型的跨設(shè)備和系統(tǒng)連接，跨平臺數(shù)據(jù)融合的綜合系統(tǒng)平臺。針對港口運營特性，支撐港口智能運營的平臺，須具備以下特點：

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

（1）對于自帶通信能力的設(shè)備，例如以太網(wǎng)監(jiān)控攝像機等，能以高層協(xié)議直接聯(lián)入平臺。

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

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

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

設(shè)備聯(lián)動策略可以接受指定權(quán)限人員隨時靈活定義干預(yù)。并接受平臺端大數(shù)據(jù)/智能專家系統(tǒng)長期在線監(jiān)測學(xué)習(xí)后形成的決策模型自動控制。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的修改。

1.1.3跨平臺數(shù)據(jù)融合

（1）港口有很多在用的平臺系統(tǒng)，以及要對接的外部系統(tǒng)（金融、物流、各類設(shè)備的傳統(tǒng)運維系統(tǒng)等），核心運營平臺要能夠在各類平臺間實現(xiàn)跨系統(tǒng)數(shù)據(jù)融合。

（2）跨平臺數(shù)據(jù)流動，實現(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：各類監(jiān)控/報警信號直接觸發(fā)預(yù)設(shè)決策機制，引導(dǎo)相應(yīng)人員到合適地點形成人為干預(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)流程相對獨立，可自由組配

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

1.2整體架構(gòu)

1.2.1統(tǒng)一應(yīng)用平臺

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

認證鑒權(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、開放接口、第三方應(yīng)用。

1.2.2通信網(wǎng)絡(luò)

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

二、部分應(yīng)用場景

2.1起重機、門吊等港區(qū)裝卸類常用設(shè)備

隨著港口規(guī)?；?、現(xiàn)代化建設(shè)的推進，港口裝卸設(shè)備日益向大型化、復(fù)雜化和自動化發(fā)展。港口作業(yè)也越來越依賴于這些現(xiàn)代化設(shè)備。如何能夠高效快捷地監(jiān)控港口裝卸設(shè)備的運行狀態(tài)，提高裝卸效率，縮短船舶的在港停泊時間，提高碼頭的吞吐量，一直是港口所關(guān)注的問題。在碼頭生產(chǎn)過程中，采用自動化設(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時間大幅度減少，及時發(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消除，避免重大事故的發(fā)生和巨大的經(jīng)濟損失。實現(xiàn)設(shè)備運行狀態(tài)遠程監(jiān)控后，可以改變設(shè)備維修制度，減少人工定期檢修，大幅降低勞動者的生產(chǎn)強度，提高信息化水平。

2.1.1功能簡述

（1）WEB發(fā)布功能：實現(xiàn)畫面發(fā)布，系統(tǒng)管理人員可通過網(wǎng)絡(luò)遠程查看運行信息，實現(xiàn)遠程監(jiān)管。

（2）狀態(tài)實時監(jiān)測功能：實時顯示設(shè)備各機構(gòu)的狀態(tài)信息，實時監(jiān)測重點關(guān)鍵設(shè)備的運行情況和事故易發(fā)設(shè)備，對采集的數(shù)據(jù)進行分析，并與運行指標(biāo)進行對比，超過偏差限制時產(chǎn)生報警信息并存儲記錄。

（3）運行統(tǒng)計功能：統(tǒng)計作業(yè)時間、運行時間、故障時間、故障次數(shù)、故障率等運行數(shù)據(jù)。

（4）歷史數(shù)據(jù)分析功能：可以對歷史數(shù)據(jù)進行保存，并支持多種形式報警、趨勢分析等功能，方便于對現(xiàn)場數(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危險品設(shè)備（以儲油庫為例）

2.2.1 功能簡述

（1）環(huán)境監(jiān)測功能。

通過紅外對射器、可燃氣體濃度探測器對圍墻周界、可燃性氣體濃度的環(huán)境參量進行監(jiān)控，保證整個油庫的安全。

（2）數(shù)據(jù)處理功能。

通過傳感器對油罐的油位、水位、體積、溫度、油品等信息進行采集，并通過網(wǎng)絡(luò)進行傳輸，最終在自動化設(shè)備數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)中進行匯總，對數(shù)據(jù)進行分析處理。

（3）報警功能。

自動化設(shè)備數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)對傳感器的信號進行判斷，相應(yīng)設(shè)備做出反應(yīng)，實現(xiàn)報警功能。

（4）信息綜合功能。

自動化設(shè)備數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)將周界信息、視頻信息、可燃氣體信息、儲油罐參數(shù)信息整合顯示在上位機上，實現(xiàn)信息綜合的功能。

2.3皮帶機

皮帶監(jiān)控將實現(xiàn)對各條運輸膠帶的實時在線監(jiān)控功能，采用全分布式控制結(jié)構(gòu)，操作人員通過系統(tǒng)不僅可以了皮帶解運行工況，必要時還可完成對膠帶系統(tǒng)的直接控制。

2.3.1功能簡述

遠程控制：由煤位傳感器連續(xù)檢測煤倉煤位，根據(jù)煤倉煤位的變化，各條皮帶進行有序的起停，自動調(diào)節(jié)給煤系統(tǒng)的給煤量，選擇需要運行的電機臺數(shù)。當(dāng)煤量增大時，自動投入更多數(shù)量的電機，實現(xiàn)無人值守。

實時監(jiān)控：系統(tǒng)生產(chǎn)工業(yè)流程畫面，包括膠帶實時生產(chǎn)工藝畫面和總生產(chǎn)流程實時畫面。在系統(tǒng)的組態(tài)圖上，用戶可以清晰直觀的看到設(shè)備運行數(shù)據(jù)和狀態(tài)。

報警功能：系統(tǒng)對于超限及設(shè)備（包括必要傳感器）故障報警如打滑，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)報警狀態(tài)，報警信息分級顯示，具有故障類型識別功能，并能根據(jù)報警級別控制系統(tǒng)運行，同時將報警信息通過聲光等方式通知工作人員。

曲線分析和報表統(tǒng)計：對皮帶系統(tǒng)的耗電量、運行時間、運煤量等數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，生成趨勢曲線等信息。

三、結(jié)語

以上是筆者對港口中的自動化設(shè)備數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)在開發(fā)應(yīng)用方面一些特征的探討，介紹了本系統(tǒng)的一些自身特點和在進行實際應(yīng)用上的一般步驟，只有將本系統(tǒng)更好的應(yīng)用于經(jīng)濟建設(shè)中，才能進一步推動港口行業(yè)的革命與創(chuàng)新。

參? 考? 文? 獻

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