一、概述

　　起重機是碼頭與港口的主要生產設備，起重設備的運行狀況是碼頭管理者時刻關心的大事。使用遠程監(jiān)控技術可以有效地提高故障設備修復的工作效率。它能使設備的維護修理人員在故障發(fā)生的第一時間及時了解故障信息，而不論他所處的地點距離故障設備有多遠，這樣可以大大節(jié)約故障查找的時間。通過遠程監(jiān)控技術甚至可以遠距離對設備進行編程工作，這對某些緊急情況下，如備件不足時，需要對控制器進行局部的程序修改時很有意義。

　　現(xiàn)代的遠程監(jiān)控系統(tǒng)與過去相比性能上已有了很大的提高,它是網(wǎng)絡技術、電子技術、現(xiàn)代通訊技術、計算機軟件等的綜合運用。計算機遠程監(jiān)控系統(tǒng)可以極大地提高人們的生產自動化水平和生產效率,已經(jīng)被廣泛應用于許多行業(yè)和領域。

　　在互聯(lián)網(wǎng)誕生之前，遠程監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡大都使用公用電話網(wǎng)和一些專用網(wǎng)絡。無線傳輸受到地形和電臺的功率限制，遠距離難以實現(xiàn);專用網(wǎng)絡覆蓋的區(qū)域范圍也有限，并且建立網(wǎng)絡所需的成本較高;公用電話網(wǎng)覆蓋的地區(qū)范圍雖大，但在跨省市或國家時所產生的高額長途話費，使得監(jiān)控成本過高，并且速度很慢。因此，一直以來，由于缺少一個覆蓋面廣、通信成本低且速度足夠快的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡而制約著遠程監(jiān)控系統(tǒng)在工業(yè)自動化領域的發(fā)展和應用。互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)以及無線通訊技術的進步，為工業(yè)自動化的遠程監(jiān)控應用提供了堅實的基礎。互聯(lián)網(wǎng)覆蓋面廣，幾乎覆蓋了世界的各個角落;通信成本低，不存在異地通信成本差異;速度較快，除了傳輸文本數(shù)據(jù)流之外，還可以同時傳輸音頻、視頻流數(shù)據(jù)，使遠程監(jiān)控的內容更加豐富、使用更加方便。更重要的是，隨著信息高速公路的發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)進一步發(fā)展的潛力巨大，速度、可靠性和安全性將不斷提高。

　　二、系統(tǒng)組成

　　1、終端數(shù)據(jù)采集器

　　負責采集各項數(shù)據(jù)，如起重量、起重力矩、小車幅度、吊鉤高度以及回轉角度等。

　　2、無線通訊設備

　　由于起重本身結構設計相對嚴緊，如果采用有線來傳輸線數(shù)據(jù)的話，那將對起重機的正常工作帶影響。

　　鑒于采集器的接口和設備的工作環(huán)境等多種情況的要求，我們選擇廈門四信通訊有限公司的F2103 IP MODEM。采用RS-232/485接口、金屬外殼設計，它具有體積小、功耗低、配置使用簡單、即插即用。支持主備數(shù)據(jù)通道、并行多數(shù)據(jù)通道，支持實時在線和按需在線多種工作方式，如定時上下線和設備喚醒，并且支持APN網(wǎng)絡接入等功能不僅可以保障數(shù)據(jù)安全可靠，還能讓客戶根據(jù)需傳輸節(jié)省資費。

　　3、系統(tǒng)控制中心

　　系統(tǒng)控制中心主要負責對數(shù)據(jù)的管理、存儲、分析以及下達各種控制指令或預警信息。

　　三、系統(tǒng)總結構

　　終端采集設備通過RS232/485線與無線通訊設備連接，系統(tǒng)控制中心可以使用專線、ADSL等作為網(wǎng)絡接入方式。

　　無線通訊設備F2103通過GPRS/CDMA/WCDMA/EDGE/EBDO/TD-SCDMA等無線網(wǎng)絡接入Internet，并與系統(tǒng)控制中心的服務器建立連接，為數(shù)據(jù)傳輸提供透明的傳輸通道。采集終端產生的各項數(shù)據(jù)通過RS232/485發(fā)送去 F2103，F(xiàn)2103就會將收到數(shù)據(jù)不做任何處地發(fā)送到控制中心的服務器主機。服務器主機收到終端的數(shù)據(jù)后對數(shù)據(jù)進行綜合分析及判斷，并向終端設備發(fā)出控制指令，服務器主機發(fā)出的控制指令通過通道傳輸?shù)紽2103后，F(xiàn)2103通過串口送到采集終端，從而實現(xiàn)了數(shù)據(jù)雙向透明傳輸。

　　四、系統(tǒng)功能

　　該系統(tǒng)通過對塔機起重量傳感器、幅度傳感器、高度傳感器以及角度傳感器等輸出數(shù)據(jù)進行分析處理，實現(xiàn)對系統(tǒng)工作時起重量、起重力矩、小車幅度、吊鉤高度以及回轉角度的實時監(jiān)控，能自動、可靠的保證塔機的工作始終處在該塔機起重性能曲線(或負荷特性表)所限制的范圍內，一旦探測到可能超載或超力矩時將先預警，直至報警并通過此塔機的控制系統(tǒng)來動作，自動限制這種操作的繼續(xù)，盡可能的避免因操作者的疏忽或判斷失誤而造成的安全事故，極大的保證了塔機的安全使用，同時該系統(tǒng)能夠實時記錄塔機作業(yè)中的危險工況，為事故的分析處理提供可靠的依據(jù)。

　　1、狀態(tài)監(jiān)測

　　1)對起重機功能有重要影響的電氣參數(shù)以及所有基本元件的狀態(tài)進行監(jiān)測,并通過相對應的直觀圖表進行顯示。

　　2)對整機的工作狀態(tài)(安全鎖、高壓供電狀況、低壓供電狀況、各機構工作狀態(tài)、外部工作環(huán)境如溫度、風速等)進行監(jiān)控和顯示。

　　3)對起重機主要機構的工作狀態(tài)(位置、負載、速度、電壓、電流、頻率、運行方向、電機溫升制動器、驅動器、主要接觸器、檢測元件等)進行監(jiān)控和顯示。

　　2、故障診斷、分析

　　1)能夠顯示故障內容、時間、具體位置、解決方法并顯示相應幫助文檔。

　　2)能夠將控制線路、驅動器PLC部分的故障位置、故障現(xiàn)象顯示到具體的故障點。

　　3)系統(tǒng)設有故障點保護功能，可存儲故障發(fā)生前后的有關波形圖，以作故障分析、排除、現(xiàn)象歸檔的依據(jù)。

　　4)系統(tǒng)能夠對歷史故障進行分析、建立相關數(shù)據(jù)庫。產生的故障可直接調用歷史故障進行比較排除。

　　5)系統(tǒng)能夠對電路圖和PLC程序進行修改并歸檔保存。

　　3、預防維修

　　1)系統(tǒng)能夠對損耗部件和需要周期性保養(yǎng)的時間自動記錄，并與各自規(guī)定的更換間隔和維護周期相比較，更換間隔和維護周期可自由調整系統(tǒng)在到達更新時間或維護周期時提醒用戶。

　　2)系統(tǒng)提供有足夠的存儲容量，可以自由的增加損耗部件和維護保養(yǎng)項目。

　　4、作業(yè)統(tǒng)計

　　系統(tǒng)能夠分別按班次、日、周、月統(tǒng)計和查詢作業(yè)的次數(shù)、重量以及作業(yè)起始時間、等候時間、生產效率等。

　　五、項目架構實施方案

　　1、無線通訊設備F2103與采集終端連接

　　IP MODEM(dtu) F2103支持RS232/385通訊接口，可通過RS232/485與采集終端連接。如下圖：

　　2、數(shù)據(jù)控制中心服務器網(wǎng)絡接入方式

　　1）專線接入

　　中心采用APN專線， 所有終端都采用內網(wǎng)固定IP，客戶中心通過一條APN專線接入移動公司GPRS網(wǎng)絡，在GGSN與移動公司互聯(lián)路由器之間建立GRE隧道。為客戶分配專用的APN，其他的用戶不得申請該APN。只有該專網(wǎng)內的SIM卡才能進入該APN，防止其他非法用戶的進入。用戶可以內部建立RADIUS服務器，以保證用戶內部安全。用戶在內部建立DHCP服務器(或在APN路由器內，啟用DHCP功能)，為通過認證的用戶分配用戶內部地址。

　　此種方案無論實時性，安全性和穩(wěn)定性較前一種方案都有大大提高，適合于安全性要求較高、數(shù)據(jù)點比較多、實時性要求較高的應用環(huán)境。在資金允許的情況下的最佳組網(wǎng)方式。

　　2）ADSL撥號連接(動態(tài)公網(wǎng)IP地址)

　　控制中心采用ADSL等INTELNET公網(wǎng)連接，采用公網(wǎng)動態(tài)IP+DNS解析服務的。客戶先與DNS服務商聯(lián)系開通動態(tài)域名，IP MODEM先采用域名尋址方式連接DNS服務器，再由DNS服務器找到中心公網(wǎng)動態(tài)IP，建立連接。此種方式可以大大節(jié)約公網(wǎng)固定IP的費用，但穩(wěn)定性受制于DNS服務器的穩(wěn)定，所以要尋找可靠的DNS服務商。此種方案適合小規(guī)模應用。

　　3）通過固定公網(wǎng)IP連接

　　控制中心采用ADSL等INTELNET公網(wǎng)連接，采用公網(wǎng)固定IP服務的。此種方案先向INTERNET運營商申請ADSL等寬帶業(yè)務，中心有公網(wǎng)固定IP的。IP MODEM直接向中心發(fā)起連接。運行可靠穩(wěn)定，推薦此種方案。

　　4）數(shù)據(jù)中心軟件平臺構建

　　中心端軟件的構建有多種方式，對于傳入數(shù)據(jù)的方式的不同，我們提供不同的軟件來幫助客戶快速地實現(xiàn)中心端的數(shù)據(jù)接收和現(xiàn)場設備的管理。

　　目前四信提供三種方式的中心接口：

　　首先是對于組態(tài)軟件，目前很多組態(tài)軟件廠家已經(jīng)集成了我們的驅動了，可以直接配置使用;其次對于原本是讀串口的程序，提供一個虛擬串口軟(TCP2COM);最后是對于想開發(fā)自己獨有的數(shù)據(jù)中心軟件的客戶，會提供一個動態(tài)鏈接庫及四信公司的數(shù)據(jù)中心軟件，不僅開放源碼還全程協(xié)助客戶進行自己數(shù)據(jù)中心軟件和功能的開發(fā)。客戶可能通過動態(tài)鏈接庫快速開發(fā)一個靈活的、穩(wěn)定的、功能齊全的終端管理和數(shù)據(jù)交互的中心軟件

　　六、方案特點

　　1、傳輸模塊采用無線接入GPRS網(wǎng)絡，目前GPRS網(wǎng)絡在國內已經(jīng)運營了十幾年，網(wǎng)絡穩(wěn)定，技術成熟，覆蓋率廣。

　　2、傳輸模塊采用工業(yè)級設計，金屬外殼，外接電源DC 12V/500mA;通信電流：<250mA (12V);工作環(huán)境溫度 -25~+65oC;儲存溫度 -40~+85oC;相對濕度 95%(無凝結);多重軟硬件看門狗設計。適用于起重機戶外工作環(huán)境。

　　3、傳輸模塊具有可靠的網(wǎng)絡連接、智能防掉線、支持在線檢測、在線維護、掉掉線自動重拔，確保設備永遠在線，確保通信通道正常，為數(shù)據(jù)中心提供數(shù)據(jù)。

　　4、終端傳輸模塊支持多種激活方式，如語音電話、短信、數(shù)據(jù)等;終端設備故障或異常時，自動發(fā)短信報警信息給維護人員。

　　5、傳輸模塊采用主備份中心與中心自動恢復功能，并同時支持多中心并發(fā)功能(最多五個)。

　　6、方便控制，管理人員不需要親臨現(xiàn)場就可以對現(xiàn)場的設備進行監(jiān)視，完成參數(shù)的調整與設置，進行有效的故障恢復等，大大提高勞動生產率，節(jié)約了生產的人力資源。

　　7、及時響應，實時的遠程監(jiān)控，可以對故障做出及時的響應，從而大大降低故障帶來的經(jīng)濟和其他方面的損失。

　　8、規(guī)范管理和操作，起重設備的運行作業(yè)過程全面監(jiān)控是非常必要的，通過過程監(jiān)測，可將機械作業(yè)的過程以數(shù)字方式全部記錄下來，從而既可以對操作人員進行工作量考核提供真實的數(shù)據(jù)，也可以規(guī)范操作，對違章作業(yè)提供記錄信息，另一方面還可以監(jiān)控設備的故障狀況，及時找出故障點，同時根據(jù)記錄查出故障原因。

　　9、可為客戶提供二次開發(fā)包和多語言版本數(shù)據(jù)中心服務器軟件以便客戶的需要進行二次開發(fā);同時針對客戶的需求，提供多種技術支持，包括產品網(wǎng)絡組網(wǎng)方案設計、技術人員技術培訓、軟件開發(fā)全程技術配合、設備現(xiàn)場調試技術支持等服務。