港口大型装卸机械设备运行状态智能监测技术研究

程为平 张钊

摘  要：該文针对行业内对港口企业大型装卸机械设备运行状态的自动监测需求，基于物联网采集、传输技术，研究港口大型装卸机械设备运行状态的监测与传输技术方案，方案研究具体包括针对港区作业特点，开展整体框架研究、功能组成研究、关键性设备选型研究、与保养系统和相关作业系统的对接方式研究。并在此基础上研制一套面向多并发、高异质的综合性采集平台软件原型。该软件原型可实现对港口作业的典型性港机设备、空压设备、移动远程控制点等主要机械设备所关注的运行状态信息实现动态远程采集和自动汇聚分析。通过实证方式验证整体方案和相关软、硬件成果的有效性。该研究可有效地扫除港口干散货自动化生产线设备运行监测“盲区”，为保障主体设备运行的可用性、可靠性，进而为保障港口生产作业效率提供技术支撑。

关键词：装卸机械设备  物联网   累时器  传输技术

中图分类号：U65                             文献标识码：A文章编号：1672-3791（2021）04（a）-0062-03

Research on Intelligent Monitoring Technology of Operation State of Large-scale Port Loading and Unloading Machinery

CHENG Weiping1  ZHANG Zhao2

（1.Electric Control Information and Communication Center， Shuike Yuanda （Beijing） Transportation Design Institute Co.， Ltd.; 2.China Water Transport Research Institute， Beijing， 100088 China）

Abstract： In response to the industry's demand for automatic monitoring of the operation status of large-scale loading and unloading machinery and equipment in port enterprises， this paper studies the monitoring and transmission technical solutions for the operation status of large-scale loading and unloading machinery and equipment in ports based on the collection and transmission technology of the Internet of Things. The program research specifically includes the port area operation characteristics， carry out overall framework research， functional composition research， key equipment selection research， and research on the docking method with maintenance systems and related operating systems. On this basis， a set of software prototypes of a comprehensive collection platform oriented to multiple concurrency and high heterogeneity are developed. The software prototype can realize dynamic remote collection and automatic aggregation analysis of the operating status information of major mechanical equipment such as typical port machinery equipment， air compressor equipment， and mobile remote control points in port operations. Empirically verify the effectiveness of the overall program and related software and hardware results. The application of this achievement can effectively eliminate the "blind area" of equipment operation monitoring of the automatic production line of dry bulk cargo in the port， and provide technical support for ensuring the availability and reliability of the operation of the main equipment， and then ensuring the efficiency of port production operations.

Key Words： Loading and unloading machinery and equipment; Internet of Things; Timer; Transmission technology

港口和运输企业生产作业方式主要通过各种大型/小型港机、气垫式皮带机、刮板机等各类机械设备完成。这些机械设备是整个现代化港口工作中最为关键的组成部分，也是港口安全管理的核心内容。现阶段，随着国民经济的发展和各种货物流通的增加，水路运输也越来越受到人们的重视，其电气设备的安全、持续、可靠运行也受到社会各界人士的关注。

1  系统结构设计

根据前期调研分析，我们将系统分为5层，分别数据采集层、网络传输层、系统应用层、终端应用层和数据存储层。数据采集层通过累时器和无线传输设备，实现机械设备运行数据的采集。网络传输层通过光纤网络和4G/GPRS网络，实现数据传输。系统应用层包含计划性维保设备台账、基于类别的保养内容详情、设备报修申请单、类时器详情、设备报修派工和设备维护检修记录功能。终端应用层通过累时器和无线传输设备采集机械设备的实时信息，利用4G/GPRS网络实现位置信息上传，通过Web端对采集的数据进行展示管理。数据存储层主要通过数据库存储技术，实现数据持久化存储和数据有效管理[1-3]。各层之间具体关系见图1。

2  监测平台软件功能实现

2.1 计划性维保设备台账

设备以父子层级展开，添加设备时需要选择对应的设备类型。通过该页面功能，可对所有设备信息进行统一管理并查看信息。点击查看设备详情，点击后跳转至维护详情页面，显示该设备的部件及维护时间[4]。

2.2 基于类别的保养内容详情

基于设备类别，将各种设备类型及其保养、维护内容分类展示，点击某列的查看维护内容可跳转至该类别的组件维护详情页面，在该页面下可查看该组件的信息，点击新增或修改可对该类别下的组件进行新增修改。点击查看可跳转至维护详情页面，该页面下展示该组件的维护检查项目以及检查方法。新增功能 点击新增，可增加类别以及该类别下需要保养的部位名称[5-7]。

2.3 累时器详情

累时器应用属于系统结构设计中的数据采集层，是数据采集的重要一环，累时器负责对器械进行扫描获取对应设备的信息，通过无线传输工具将采集到的数据发送到服务端;在系统中增加累时器详情页面，可通过点击查看各累时器的实时状态，显示当前所有累时器设备对应的运行时间[8]。

2.4 设备报修申请单

设备在运行过程中出现更新和维修需求，可通过系统对设备的更新和维修进行申请，并在系统中记录所有非定期更换或维修的申请信息。点击新增，弹出新增设备保修单，对报修部门、设备名称、投用时间以及故障类型等信息进行选择描述。在系统中有选派工人功能，在填选申请单的基本信息后，可针对选派工人进行选择，保存后，系统会向指定的派工人发送通知;在系统的头部位置有消息提示文字，工人在使用系统时可通过点击的方式，查看最近通知详情[9]。

2.5 设备报修派工

在页面上展示所有的派工记录。在“设备保修（制作申请）单号”内填写申请单号后，该申请单号所对应的设备名称会回填至新增框内。派工人即可继续填写派工信息。

2.6 设备维护检修记录

系统对设备维护检修数据进行记录，并可以在系统中显示所有设备维护检修详情。新增设备维护检修记录，实际修复后，由相关人员进行填写。维修结果评估，系统可进行权限控制，仅拥有该权限的人才能显示该按钮由专门的评估人员进行操作，选择一条记录，点击维修结果评估;若提示“已经评估过的不可再次评估！”则表明该条记录已经被评估过了。若该记录未被评估，则会弹出输入框，选择评估结果及输入评语后点击保存[10-12]。系统软件的实现具体见图2。

3  结语

该实验在上海良友新港储运有限公司取得良好的应用效果，可有效地扫除港口干散货自动化生产线设备运行监测“盲区”，在一定程度上解决信息缺失问题。为保障主体设备运行的可用性、可靠性，进而为保障港口生产作业效率提供技术支撑。

参考文献

[1] 康仲飞，刘磊磊.港口集装箱的装卸工艺标准化的优化分析[J].中国标准化，2017（20）：65-66.

[2] 唐学辉.港口设备智能管控系统研究和实现[D].湖北工业大学，2018.

[3] 李胜永，张智华，房世龙，等.港口机械设备无线管理系统的设计与实现[J].南通职业大学学报，2014，28（2）：83-87，93.

[4] 杨子旭.港口装卸机械电气设备模拟器的研究与应用[D].上海交通大学，2018.

[5]杨桦.关于港口信息化发展方向的分析[J].通讯世界，2013（13）：51-52.

[6] 杜明军.大连港建设第五代物联网智慧港口发展模式研究[D].大連海事大学，2014.

[7] 张兰强.港口机械设备管理存在问题及对策研究[J].科技创新与应用，2013（4）：111.

[8] 冯涛.物联网的关键技术和发展趋势[J].电子技术与软件工程，2017（19）：14.

[9] 孙其博，刘杰，黎羴，等.物联网：概念、架构与关键技术研究综述[J].北京邮电大学学报，2010，33（3）：1-9.

[10] 邹力，高翔，曹剑东.物联网与智能交通[M].北京：电子工业出版社，2012.

[11] 李立鲍.基于物联网技术的港口信息平台建设研究[J].中国战略新兴产业，2017（24）：107.

[12] 姚立权，赵春雨.基于物联网技术构建智能港口的可靠性研究[J].数字技术与应用，2017（4）：67.