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无线信息采集系统在港口起重设备上的开发与应用

通过对数据终端系统、数据采集发射系统、上位机操作系统的整合，无线信息采集系统实现了港口大型起重接卸设备运行信息采集的科学化、系统化、规范化，提高了企业信息系统管理水平，降低了运营管理成本，奠定了智慧港口的信息化基础。

1.引言

随着各种电气工程建设项目在大型港口起重设备上的应用，将会面临如何从全局上有效采集、存储、统计、分析信息的问题。传统的设备用电量、作业量等运行数据须人工查询采集，存在数据采集效率低、信息统计数据不准确、检索和查询不便等问题［1］。在此背景下，研发了无线信息采集系统，实现了港口大型起重接卸设备运行数据信息采集的科学化、系统化、规范化，为搭建信息化智慧港口提供了有效平台。

2.系统设计思路

无线信息采集系统设计覆盖企业现有 14 台岸边设备，包括门机 11 台、木薯干卸船机 2 台、粮食卸船机 1 台。整个系统由数据终端系统、数据采集发射系统及上位操作系统 3 大部分组成 。数据终端系统即现场设备，提供数据采集的原始数据，是整个系统的底层架构，由各码头设备的 PLC、变频器、电度表、称重仪、风速风向仪等设备组成; 数据采集发射系统即数据的采集、转换与传输，由串口服务器、新增 AP ( Access Point) 、公司原有 AP 和交换机组成; 上位机操作系统由数据总服务器及上位机软件组成，实现采集数据的最终存储、显示、生成报表、打印等功能。

无线信息采集系统设计遵循先进性、稳定性、准确性、开放性、简单性、易扩展性、安全性原则。同时，在满足用户总体需求，保证系统的先进性、稳定性、安全性的前提下，还要充分考虑系统架构所需器

， 件的性价比 尽可能地降低系统造价 。无线信息采集系统设计总思路为:

( 1) 将码头设备 PLC 运行信息、电度表数据、称重数据、风速风向数据等，由串口服务器将串口数据转换为以太网数据，采集至数据库。为防止称重数据在传输过程中丢失，造成称重数据记录的不完整，要求把称重设备单独接入 PLC 设备，进行简单的分析、运算、统计。

( 2) 将统计后的称重数据随 PLC、电度表、风速风向等运行数据一起传输，其中岸机设备上的 PLC、电度表通过串口服务器与码头设备 PLC 进行通讯，通过新增 AP 接入到交换机，再将新增 AP 作为客户桥与公司原有的 AP 对接; 将风速风向采集仪连接至串口服务器并与公司原有的 AP 对接。

3.系统架构

系统软件构架选用甲骨文公司的 Oracle 数据库管理系统及 iFIX 自动化监控组态软件，同时兼容如下硬件设备和网络。

3． 1 称重设备

本系统采用的称重设备为西门子 SMAＲT1000系列触摸屏，司机作业前只需输入个人编号及密码即可进行操作。该触摸屏提供的 ＲS232 /485 口，可适时将称重数据通过通讯功能接入 PLC 设备，由

PLC 经过简单分析、运算、统计后随码头设备状态数据一起传输至上位机系统，能有效地消除人为误差，使之更符合法制计量管理和工业生产过程控制的应用要求。

3． 2 智能电度表

智能电度表是智能电网的智能终端，其必须具备线路可靠、计量准确、抗干扰能力强且量程尽量大等功能。本系统中采用的智能电度表为 NPM － 502 系列产品，该产品在满足以上功能的基础上，提供了本地液晶显示屏数字化显示功能，且支持数据的远程 ＲS232 /485 通讯，能满足设备用电量适时采集的要求。

3． 3 风速风向仪

本系统的风速风向仪由风速传感器、风向传感器及数据采集仪 3 部分组成。风速传感器由 3 个碳纤维风杯和杯架组成，转换器为狭缝光耦和多齿转杯。当水平风力使风杯旋转时，通过轴转杯在狭缝光耦中的转动，输出频率信号。风向传感器的转换器为码盘和光电组件。当风向变化时，风标随之转动，并通过轴带动码盘在光电组件缝隙中转动，产生光电信号，对应当时风向的格雷码输出。

3． 4 串口服务器

串口服务器能够将 ＲS － 232 /485 /422 串口转换成网络接口，实现串口与网络接口的数据双向透明传输，极大地扩展了串口设备的通信距离。串口服务器可作为 STA 站点( 网络中的终端) 连接到 AP ( 无线接入点) 。

3． 5 无线接入点

无线接入点即无线 AP，是一个无线网络的接入点，包括路由交换接入一体设备和纯接入点设备。一体设备执行接入和路由工作，是无线网络的核心;纯接入设备只负责无线客户端的接入，通常作为无线网络扩展使用，与其他 AP 或者主 AP 连接，以扩大无线覆盖范围。大多数无线 AP 还带有接入点客户端模式( AP client) ，可以和其它 AP 进行无线连接，延展网络的覆盖范围。

4.上位机操作功能

( 1) 司机信息管理。管理员可根据人员信息编辑、添加、删除司机的档案信息，其中包括司机工号、司机名称、码头设备编号、司机班次、上班日期等。该部分信息的设置直接影响司机与码头设备的映射关系。

( 2) 码头设备运行状态监视。码头设备运行监

视界面可显示码头设备当前各 PLC 机构运行数据、接触器闭合状态、开关到位状态等数据，同时显示相应的报警信息。

( 3) 称重数据监视。称重数据监视界面适时记录并显示每个称重设备最新称重数据，显示称重超量报警信息、报警次数，存储并显示称重设备的历史称重记录，可根据需要生成不同时段称重数据报表。

( 4) 电度数据监视。显示当前各码头设备的电度表数据，统计每天、每周、每月、每年的电度计量总和作为数据记录存储到数据库。

( 5) 风速风向数据监视。显示实时风速、风向数据，存储并以趋势图的形式显示风速风向历史记录，显示风速报警信息，并发出音频报警声，及时启动防风预案进行设备锚固。

( 6) 报表功能。将称重数据、电度数据、风速风向数据结合当前班次、码头设备编号等生产信息生成日报表、周报表、月报表、年报表。

5.结语

随着港口信息化管理的不断发展，需要一套电子化的信息采集、存储、统计、查询的管理系统。无线信息采集系统的应用为公司设备管理、单机核算、成本控制提供了直接有效的数据信息，也为设备技术人员提供了远程监控、故障处理的有效操作平台，提高了公司的信息系统管理水平，降低了运营管理成本。