港口岸边装卸设备运行监控与管理系统开发
日照港（集团）有限公司 李正君、金军凯、丁林海、于祥春
港口在现代物流中起着集散、枢纽的作用，高效的装卸系统是港口现代化的关键。通过开发应用港口岸边装卸设备运行监控与管理系统，实时获取精确的装卸数据、设备运行信息，利用现代化手段来提高管理效率。
1、系统工作原理及组成
该系统深入分析研究港口岸边装卸设备动态数据监测技术和无线通信技术，开发无线监控系统，在线对港口岸边散货装卸设备的装卸信息进行采集、传输、监控、分析处理和保存，建立先进的数据库，开发方便的查询统计软件，实时获取精确的装卸数据；通过无线通信技术对装卸设备中央控制器（PLC）进行远程状态监控，实现港口岸边装卸设备的运行监控与综合管理，为处理设备故障、提高设备管理水平和决策者提供综合性信息。
系统由装卸设备现场数据采集器、2.4G无线以太网络、中心监控管理服务器等三部分组成。装卸设备现场数据采集器负责对作业量进行测算和数据处理，无线网络负责数据采集器与中心监控器的数据传输，中心监控管理服务器负责对采集的数据归档管理，提供网络数据共享等功能。
在各装卸设备现场PLC增加一部无线电台，在主控室安装一部无线数传电台。采用无线数传电台通讯的方式，将PLC的数据通过无线数传电台传送至主控室，在主控室设置一台SCADA上位机，与数传电台相联接受数据。上位机安装专业组态软件，编制相关的组态画面，显示装卸设备的工作状态，从而实现对装卸设备电控系统的远程监控。
2、系统特点
（1） 基于数字分析模型的动态称重计量技术
起重机装卸过程是动态的，测量元件上受力是一个动态变化过程，为了确保精度，加装更多的测力传感器，增加了回转、幅度、高度等状态监测。通过对现场设备运行特性以及传感器静、动态特性和冲量冲击的研究，采用优化补偿技术，研制基于微处理器的数字补偿装置，串接在传感器之后，引入人工智能和优化算法，对传感器数据测量进行软件补偿，提高传感器的动态响应速度同时提高采集数据的精确性，建立数字分析模型，采用智能软件滤波方法，计算出精确的数据，提高数据的精度和可靠性。
（2） 具有自恢复功能的港口散货装卸专用无线局域网 2.4G网络：根据码头业务特点和地理布局，设计码头无线局域网络拓扑结构，实现设备运行状态的监测。考虑到港口散货作业需要集中性、时效性和可靠性，无线局域网会受到移动设备的影响，经常会产生中断，因此在动态和干扰屏蔽性较强的场合建立局域网，采用可以快速恢复的2.4G无线网络框架，解决断线后快速恢复，提高传输距离及抗干扰性，通过光纤和无线局域网络的组合关系保证数据得到有效的传输。
无线数传电台（230MHz） ：可在局部范围内组成无线SCADA网络，通讯距离可覆盖方圆20公里，信号绕射能力强，受复杂港口环境影响较小，可靠性高。 （3）采用混合纠错的差错控制技术保证数据传输的可靠性
深入研究港口周边噪声和电磁干扰，结合系统动态特性，提出了保障数据真实有效性的信道编码和差错控制方式，保障了无线通信的数据符合实际作业情况；码头移动无线通信中，无线终端接受的信号有基站传来的直射波、地面反射波，还有经过各种障碍物所引起的散射波，这些同频率信号经多条传输路径产生干扰。对于信号的传输过程，会产生突发性误码，也易造成随机性错误。为保证通信的质量，必须对信号进行信道编码以及对差错码进行必要的控制和纠正。设备作业中需要频繁移动，因此，无线终端也是移动的，堆场上货物的反射以及散射，使得码头工作区域的无线通信同时存在着短波信道传播和散射信道传播，故采用混合纠错的差错控制方式，有效保证数据传输真实可靠性。 （4） 综合查询系统
真实可靠的数据库可实时查询显示每条操作记录，时间、操作量等信息,可根据时间段、船名、门机号、司机、舱位、货名、工艺等查询条件进行数据的综合统计查询，可以进行多种组合查询，按班、按时、按船、按货物品种、按起重机号、按操作人员查询。查询结果可生成报表,同时可生成统计曲线或多色百分比图表.系统能导出当班作业量，作业次数，超重次数，平均值，最大值统计报表，根据司机计件单价计算出当班司机当班及月度计件工资数等财务所需要报表，自动超载考核排名，生成EXCEL表格。 （5） 设备管理系统：
利用无线称重系统采集的数据开发的设备管理信息系统可实时监控设备的负荷情况，将有关数据导出EXCEL表格用于生产、设备等部门统计、查询、报表，为生产部门实时掌握装卸进度提供数据，为设备管理提供可靠依据，为设备维护保养、部件更换提供准确数据。 可实现钢丝绳、减速箱、电机等主要部件的保养更换管理功能，能够生成维修保养计划，并对达到维修保养周期的项目进行提示预警。能够根据配件不同的厂家统计同一配件的使用平均寿命，为零部件采购提供依据。
可对装卸设备电气控制系统实施远程故障判断，程序维护，在线监控设备工作状态。方便对装卸设备的电气控制系统进行动态监控和管理维护。
港口岸边装卸设备运行监控与管理系统实质上是港口综合信息管理系统的重要方面和主要数据核心。通过建立和完善各类子系统，实现各生产子系统的数据实时化，便于控制中心对现场作业的实时动态监控管理，高效、可靠的管理系统为港口装卸作业管理作业和管理决策提供了综合性信息，为港口的科学管理提供了有力保障。
注：本项目获得2009年中国港口协会科技进步奖三等奖
