关于道路施工机群的管理系统的设计

唐　彬

[摘要]主要介绍一种道路施工机群的管理系统的设计方法,并对机群中心站监控系统软件的模块进行介绍。

[关键词]道路施工 机群 管理系统 设计

中图分类号:TU6文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)0920064-01

随着我国经济的发展,基础建设在国民经济发展中占有非常重要的作用,其中道路建设占有重要的一部分。而我国基础建设方兴未艾,现代化大工程的建设为机群化施工设备提供了广阔的市场空间。本文就是针对这一问题,主要介绍了一种道路施工机群的管理系统的设计方法,并对机群中心站监控系统软件的模块进行了介绍。

一、道路施工机群管理系统设计

道路施工机群管理系统由一组协同工作的道路施工单机(装载机、材料拌和站、自卸车、摊铺机、压路机和汽车起重机)、机群中心站、公司中心站及厂商中心站构成。

单机完成此种单机承担的实际施工任务。单机能通过自身安装的传感器检测压力、温度等主要参数,同时可通过GPS器件实现定位功能;单机具备无线通信功能,定时发送传感器参数和GPS信息到机群中心站,并接收从机群中心站发来的指令。

机群中心站设置于施工现场,管理由一组协同工作的单机构成的机群。在施工前,机群中心站进行施工前的道路选择及资源配置;施工中,机群中心站实时地接收来自各单机的状态、位置和工作质量信息等参数来监控单机的运行状况、运行效率等,并动态地对单机数量、工作参数等不合理的配置进行优化调度,同时,将施工质量、单机的工作状况及机群工作进度等信息,以及配置、调度及监控结果记录在机群数据库中。总体说来,机群中心站完成对各单机的静态资源配置、实时监控、动态优化调度、故障诊断,对机群的施工过程和各单机协同工作情况进行监督管理,记录生产历史数据,向厂商和公司中心站提供数据等功能。在系统的功能设计中我们分为内外两部分,内部包括资源配置、生产监控、动态调度、单机故障诊断这几个功能模块,外部则处理人机交互和数据传输功能。

施工公司/指挥中心中心站(以下简称为公司中心站)设置于施工公司或工程指挥中心,管理此施工公司下辖的或工程指挥中心所指挥的多个施工机群中心站。从各机群中心站获得施工生产数据,从厂商中心站获得单机性能参数,对各机群的单机设备和施工过程进行远程监控,记录历史生产数据。制造厂商中心站(以下简称厂商中心站)设置于单机制造厂商总部,对所有售出单机进行质量跟踪。从各机群中心站获得数据,对各机群中本厂生产的各单机设备进行远程监控与管理,记录各单机设备的历史数据。

机群管理系统的各级中心站通过联网设备接入Internet网络,以各自的通讯模块实现数据共享、资源共享和信息的及时传递。厂商中心站位置固定,建立专用的WEB服务器,接入Internet。机群和公司中心站则根据所在地入网情况,一般使用普通电话拨号方式作为主要接入方式。

二、机群中心站监控系统软件模块介绍

机群中心站是整个机群管理系统的核心,其软件系统结构如图1所示,其中机群生产监控及动态调度模块是我们设计的重点。

(一)公共数据区。单机定时发送到机群中心站的数据暂存在内存中公共数据区,供各模块分析、统计使用,计算结果及重要数据存入数据库,公共数据区中总保持最新的数据。

(二)人机交互界面。人机交互界面是用户与整个软件系统进行交互的统一接口,用户通过键盘鼠标等由监控界面向机器监控系统发送命令,系统调用各功能模块及操作数据库来实现相应功能,并通过图形、文本、声音等方式将命令结果反馈给用户。

(三)静态资源配置模块。静态资源配置要以提高生产效率、降低生产成本为目的,要进行施工前的配置,包括如何选择承包路段,如何配置原材料,如何配置机群单机的种类和数量等,施工单位在项目承包之前,需要综合考虑本单位的综合机械化施工水平,因为它对应着一个最佳的承包规模,仅当生产任务与最佳承包规模相匹配时,施工单位才有望较好地发挥生产潜力,获得较大生产利润。机群静态配置主要从宏观角度提出单机的配置,根据特定工程项目和机群单机性能指标,确定机群各机种数量的合理匹配关系,以保证路面质量、作业效率和施工成本的最佳组合,获得较高的综合经济效益。机群静态配置并不直接用来指导施工,但它是进行动态调整的基础。

(四)机群生产监控模块。机群生产监控模块是机群管理系统的核心,目的在于:1.保证施工的正常进行;2.保证施工质量;3.保证单机的正常运转;4.尽量降低施工成本。

(五)动态优化调度模块。机群生产过程中,施工系统是一个生产2运输2摊铺2压实工序链,当生产状况发生各种变化,如正常的生产进度变化,或者非正常的单机故障时,为保证机群正常施工,使得单机平稳运行、工序之间紧密衔接,以及避免成品料堆积或者设备停工等料的情况发生,应动态地根据机群中心站实时监控子系统获得的结果,对设备工作参数、数量等进行预先的优化和调度。

(六)故障诊断模块。当单机遇到故障时发送故障信息到机群中心站,系统识别故障信息进入机群中心站的故障诊断模块,结合知识库和规则库,对各单机发生的异常情况,按照事先设计好的故障诊断规则进行分析、诊断,可能的情况下给出维修意见,生成诊断结果和诊断依据,并将单机故障情况入库。

(七)机群数据库。机群中心站的数据库系统为整个机群中心站监控系统提供数据存储和数据支持功能。

(八)单机通信模块。机群中心站的单机通信模块负责接收各单机通过无线传输方式发送来的单机运行参数。

(九)中心站通信模块。机群中心站的通信模块实现与其它中心站的通信,包括内部邮件功能及各级中心站之间的数据交互。

三、结束语

本文主要介绍的这种道路施工机群的管理系统——智能化机群系统的设计方法,这种研究是工业工程和信息化平台管理的一个重要应用,具有重要的理论和实用价值。

参考文献:

[1]曹谢东,油藏数模专家系统中的知识动态调度,西南石油学院学报,1999,21(4):15.

[2]钱晓龙、唐立新、刘文新,动态调度的研究方法综述,控制与决策,2001,16(2):141.

[3]袁南儿、周雪芬等,计算机测控系统中的数据处理,计算机应用,1997,7(4):54.