多种技术融合的大型起重机远程管理系统分析——以温州港集团大型起重机的造成管理系统为例

严 波， 刘将伟

（邯郸国际陆港有限公司， 河北 邯郸 056000）

1 温州港集团大型起重机远程管理系统介绍

1.1 远程管理系统概述

对于大型起重机而言，远程管理系统往往涉及到多个模块的内容，包括远程监控与安全管理、自动控制与智能管理以及远程智能监测等多项内容。通常情况下，远程管理系统需要应用到智能传感器技术以及数据采集技术、数据融合处理技术、通讯技术、虚拟现实技术等，在多种技术融合下实现大型起重机远程管理系统的设计与应用，为起重机的有效应用奠定基础。

随着科学技术的发展，港口设备管理不断地趋向于自动化和信息化已经成为势不可挡的趋势，起重机远程管理系统是港口设备信息化的一个重要实践方式，其代表了港口设备的先进性。温州港集团大型起重机的远程管理系统主要是指监控系统，在通信技术的应用下，实现了对现场的起重机进行远程监控和有效控制，该系统积极借鉴了振华重工以及振华电气的主要经验，实现了对起重机进行实时监控，还能够快速进行故障诊断，根据实际情况进行设备维护，而且，在实时控制和自动化技术应用的基础上，融入了软件技术以及通讯技术促使其系统功能更加适应实际需要。本远程管理系统主要使用了振华重工电气公司自主研发的ZPMC SCADA 进行开发，不仅实现了对现场起重机的故障信息进行监控和记录，还能够快速回流信息并提供详细的数据，便于相关工作人员的应用，大大提升了工作效率。

1.2 远程管理系统的网络结构

温州港集团大型起重机的远程管理系统是根据温州港集团专业码头的实际需要设计研发的，在6 个码头的监控室都配置了单独的服务器以支撑起重机设备远程管理系统，在码头内的无线网的应用下实现数据的实时收集与回传。而在专线的应用的基础上实现各个码头之间的远程监控系统相互关联进而形成一个网络，而在实时监控过程中，一旦发现异常系统就会在港务局服务器上提示预警并及时将信息传递给具体负责人。这一远程管理系统的网络结构最明显的优势在于每一个起重机都被配置了CMS 网关硬件，可以实现不同的电控系统的起重机的运行信号的集成并形成一个实时监控的网络，而且在无线AP 进行安全设定还能够很好地保障PLC 的安全性。

1.3 远程管理系统的功能模块分析

远程管理系统的功能模块包括管理模块系统结构图如图1 所示。

图1 远程管理系统的功能模块

1）用户管理是所有管理系统都需要具备的功能，为了安全性期间，新系统登录需要进行身份和权限的校验，并且登录信息与运行日志都可以依据权限提取。而电能管理实际上是对电能量的管理，包括远程的采集和自动抄表两个方面，相关的数据长期记录并积累，在计算机技术的助力下完成统计，不仅大数据运行效率高而且数据准确性高，同时可以判断电能的使用量与起重机的实际是否匹配。而且系统可以进行电能分析，通过建模对电能消耗的趋势特点进行分析，为起重机的高效应用与操作人员的定量考核提供了数据参考。

2）监视模块式远程管理系统功能的核心部分。实时状态监视能够实现对起重机多方面的运行情况进行实时信息反馈，包括起重机的电气、机械以及液压等系统的运行情况，而且，其信息相对全面，数形结合直观又便于理解。故障监控功能能够实现对起重机存在的故障进行预警，故障监视功能可以快速识别故障位置并反馈信息，同时根据设定的故障等级以不同的预警方式进行预警，相关工作人员还能够查到历史故障信息以备问题处理时进行参考。起重机位置监视也是监视模块的重要功能，每个起重机的轮胎都已经安装了GPS 以便于定位，这就能够实时监控到其实际位置，便于资源的有效配置和有效应用。

3）运行模块也是比较关键的功能部分，生产报表的功能包括四个部分，分别时产量报表、性能报表、控制合报表以及旁路报表。产量报表能够将集装箱起重机的作业量进行详细统计，包括作业时间以及班组和工作量，还能根据起重机集装箱的不同分类、尺寸和质量等进行分组统计，大量的数据集成，可以通过多种维度提取数据记录，为多维度分析产量提供有力的支持。性能报表的统计可以根据所选的时间段以及运行的时间等信息进行数据提取，然后可以做到重要的指标分析，比如故障停机率数据统计以及操作完好率数据统计等，这些都可以很好地反映起重机的性能。控制合报表可以对特定的时间段以内的各种控制合操作的情况进行数据汇总与输出，数据准确而且反应迅速。而旁路报表则是对于指定时间范围内的旁路操作的时间进行统计的报表，而上述所有的报表都有多种输出格式，而且可以直接打印，大大提升了管理的效率。

4）操作记录模块主要承担历史回放记录和重要操作记录两项内容。前者就是该系统可以提供过往的12 个月的历史画面，因为每一个码头的RCMS 系统都能够将所有的PLC 系统数据进行统计集成，而CMS则可以实现画面的监控进而实现历史回放，一旦出现重大事故要进行追责，这一功能将发挥重要作用。后者则是指系统可以对起重机操作人员所有的控制台的操作记录进行数据统计和记录，这也能够为后期的溯源和信息查询提供依据。

2 温州港集团大型起重机远程管理系统的关键性技术分析

2.1 OPC 技术的应用

温州港集团的大型起重机远程管理系统应用涉及到该集团旗下的6 个码头，起重机的数量非常多，而且型号和种类也各不相同，这就必然避免不了系统功能的多样化，不同的厂家与不同时期的产品混合应用，给管理方面增加了难度。而OPC 技术的应用能够有效地规避这一问题带来的诸多问题。振华重工电气自主研发了ZPMC OPC Server，在应用中，实现了对大量的不同类型、不同颗粒度的素具进行采集和处理，而且，能够结合系统的实际需求来处理和统计数据，进而为GPS 系统以及生产管理系统和机械设备管理系统提供重要的借口，保障数据共享。

2.2 实时数据库技术的应用

实时数据库的技术应用是在每个码头具有独立服务器的基础上实现的，每个服务器具有一个EZ Historian 以实现起重机数据的采集和存储。而集团层面也有一个服务器，该服务器部署了一个集成版汇总的实时数据库，能够汇总其他6 个独立服务器的数据进行。实时数据库的主要存在价值是能够与EZ SCADA 该款监控软件通讯相配合，进而实现历史画面的回放，而且，该数据库也能为关系型数据库的记录提供完整的数据源，而这种数据提取和监控也是本系统的一个重要优势。其创新价值就在于实际的运行环境中，因为是无线网络环境所以在外界因素影响下可能会导致数据中断，而为了规避这一问题如果选择使用传统数据记录方式来对PLC 值进行读取又难以避免数据不精准的情况，但是，EZ Historian 与CMS 网关的共同应用却轻松解决了这一问题，技术的融合能够很好地促使存储在本地的数据记录完整性得到保全。

2.3 CMS 网关技术的应用

CMS 的主要作用在于通讯数据的有效提取，网关的一个网口与PLC 构成了内网，而两个串口就能够读取到GPS 的数据以及电表的数据，这样，三个设备的数据就得到了集成，而Gateway 程序的部署也能够实现将数据转化成标准化的Modbus TCP 协议，最终发送到远程服务器之上。如果无线网络存在问题不通畅了，依然能够进行本地保存，网络一旦畅通就可以及时进行数据传输，数据的完整性得到保障。

3 起重机远程管理系统的经济效益分析

温州港集团的大型起重机远程管理系统应用在很大程度上给集团带来了较大的经济效益，主要从以下维度进行分析预评估。

3.1 安全性与生产效率全面提升

在远程管理系统的应用下，起重机的安全性因为有大数据做参照而得到了提升，无论是从负荷、倾角还是速度等方面，在运行中不仅有数据作参考还有历史记录做借鉴，准确的数据让相关操作人员的人工作业风险大大降低，降低了事故发生的概率。而在数据的牵引和支持下，相关管理人员也能够优化作业的流程，在大数据的支持下，作业效率得到提升，生产量也得到了量化数据管理甚至可以有规划性的提升目标，这就能够促使集团的投资回报率得到提升。

3.2 维修成本与能源消耗成本降低

基于远程管理系统的数据提供以及传感器实时报警，相关操作人员能够及时发现问题并快速解决问题，这就可以减少停机时间，也能够减少故障排查时间，故障排查效率提升，维修成本随之就会降低，除此而外，数据监控系统可以有效地计算能源消耗信息，根据信息，管理人员能够不断优化作业流程和管理方式，减少能源的消耗，进而减少成本支出。

4 结语

伴随着科学技术的不断发展，智能算法在不断更新改进，大数据的计算与应用能力也在不断提升，智能制造以及人工智能以前所未有的速度发展促使各行各业的发展开始不断强化信息技术与管理系统的应用。本文以温州港集团的大型起重机远程管理系统为主要研究对象，对其拥有的将通讯技术、软件技术、以及虚拟现实技术等融合进行了系统分析，同时也分析了经济效益，以期对后期远程系统的应用有一定的指导作用。