港口设备动态监测技术的应用

易继远

摘要：介绍了港口设备动态监测技术的应用，主要港口皮带输送系统上采用巡检机器人系统、固定摄像头、传感器等综合感知手段，通过无线通讯模块通信，通过监测站进行数据分析处置，将异常报告发送给客户终端，维修人员确认并处置异常，提报异常处置信息给监测系统，完成异常处置循环。

关键词：动态监测;巡视;健康监测

在港口自动化、智能化建设的不断推进，设备无人化则势在必行，而大型设备上在无人监护情况下，设备的动态监测成为难题。为了解决重点设备监护的问题，推广应用设备的动态监测技术势在必行。

在大型港机设备上，驱动电机、减速箱、大轴承、滚筒等部件价值少则几万，多则上百万，不仅价值高，而且维修难度大，安全风险高，维修费用高，重要配件的故障不仅导致严重的经济损失，还会影响生产的顺利进行，因此，重点部件的维护保养尤为重要，而动态监测则是直观的反应维护保养是否到位的验金石，关系到维护保养的动态循环改善。好比我们每年的体检，一种是确诊报告，一种是异常报告。确诊报告中会告知得了什么病。异常报告中存在一些异常情况的告知，比如验血检测中某参数超出了标准值，比如胸透中提示组织的一些变化，但往往人员重视确诊报告，而忽略异常报告，确诊的病情往往不可逆转，而异常情况，往往采取合理的措施可以挽救，这里提示我们更应重视异常报告。给设备做异常检测，这就需要我们在设备上增加动态监测系统来监测设备，从而取代设备上原来的司机、巡视日常的动态检查和体感，而且动态监测系统的数据化也必将取代人工的感觉和经验。

设备动态监测系统由感知输入系统、通讯模块、状态监测站、输出终端组成。设备动态监测系统采用传感器、摄像头等感知输入装置采集设备的温度、振动、图像特征等参数，数据采集通讯系统进行简单的数据处理后通过4G、5G无线通讯模块将数据传输给状态监测站，状态监测站接受到数据并在工控机上的监测软件上进行数据的分析处理，并在HMI界面上显示，异常情况发出报警，报警信息传递给输出终端，输出终端可以是客户移动终端，也可以传递给设备或流程系统作为停机条件。

设备动态监测系统需要灵活组合应用，才能有更好的性价比。我们在港口皮带输送系统上增加设备状态监测系统，状态监测点包括驱动站、皮带沿线、转运站内卡口。巡检机器人巡视负责皮带沿线，转运站卡口，而驱动站的数据采集工作则交给了固定摄像头、温度、加速度传感器，巡检机器人虽然功能强大，但它的视觉采集并不能更好的监测驱动站内电机、减速箱的振动、温度等情况，设备的重点参数要采取不同的采集措施。这样布置可以有效解决巡检机器人巡检轨道倾斜角问题，同时降低了成本提高了数据的准确性。巡检机器人在皮带启动前提前巡检好皮带沿线，并定时巡视设备，主要检查皮带机托辊运行出现的异响、振动情况，皮带撕裂情况，火灾预警等，其他时间负责转运站卡口的进出人员的安全告知，告知皮带机的危险点及注意事项，其余时间可以进行充电。采集的数据通过无线通讯或者光纤传递给中控室内的监测站，在工控机监测程序上进行数据的处理分析，通過与数据标准值的比对，历史数据的分析，得到分析结论，出现异常情况后，将异常信息生成异常报告传递给维修人员的手机终端，维修人员现场确认异常情况，并及时处置，并及时在客户终端监测软件上反馈处置信息，并将信息传递给远程监测站，监测站记录信息生成异常处置报告，这里就完成了一次异常处置的循环。而巡检机器人系统不仅能够完成系统自带的特征监测，在后续使用还讲不断的提取现场的特征，并加以学习，掌握更多的异常特征情况，从而不断完善监测系统，达到甚至超越人工巡视的目的。

在港口设备中，皮带输送系统是整个运输装卸的枢纽，但皮带输送最严重的故障是皮带撕裂，各港口在皮带防撕裂手段上也在不断创新，而机器视觉的监测技术完善提供了最直观的皮带防撕裂方案。皮带撕裂视觉监测系统由摄像头、AI智能决策终端、HMI组成，附属部件由辅助激光发生器，摄像头、激光发生器护罩清洗装置，撕裂位置喷涂装置。皮带撕裂视觉监测系统的原理是在承载皮带下表面打一道激光光束，通过摄像头捕捉激光线图像，当皮带发生撕裂后，皮带会发生撕开或者叠层现象，而激光线也会发生断开或断层，摄像头捕捉到激光线的变化，并传递给AI智能决策终端，AI智能决策终端通过比对皮带撕裂特征，发现图像与撕裂特征吻合，判断并发出撕裂信号，撕裂信号给HMI，HMI界面发出报警，将停机信号传递给系统皮带，停止皮带运行，同时HMI系统控制撕裂位置喷涂装置启动，装置喷涂皮带撕裂区域。皮带撕裂视觉监测系统主要安装在皮带尾部放料区域，也可再增加到皮带头部滚筒下方，防止清扫器刮皮带导致的撕裂。皮带撕裂视觉监测系统的核心组件是AI智能决策终端，它是人工智能算法和应用场景算法的集合，结合神经网络的AI智能图像分析，通过深度学习可以检测各种皮带撕裂的状况，包括撕裂、跑偏、破损。

在设备动态监测系统在皮带输送系统的成功应用，可以将系统推广到其他港机设备上，但需要注意的是需要通过综合性的监测手段，引入多维度的输入方式不断提高监测的质量。在巡视机器人视觉系统方面，要不断更新视觉特征库，完善监测，不断适应提高设备的动态监测质量，从而不断提高维护保养的水平。

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