基于GPRS通信的卸船機設備調度系統

【摘要】本文簡述了GPRS通信技術，及其在卸船機設備調度通信中的使用。GPRS以其不易受干擾、多點組網等優點，在港口和碼頭很易適用；同時，也淺要介紹了卸船機設備調度系統的構成，及其工作原理。該調度系統旨在互補現有的卸船機設備控制系統，也存在一些需要完善的方面。

【關鍵詞】GPRS調度卸船機

隨著全球貿易一體化的發展，我國對散貨（如不加包裝的煤炭、礦石等物料）的需求大大增加[1]，我國碼頭裝卸設備也隨之取得了飛躍式的進展，碼頭機械正朝著大型化、高效化、智能化的方向發展。為使運輸系統營運更加經濟合理，有效的縮短貨船在碼頭的停泊時間，提高貨船的周轉速度，實現了碼頭企業對于設備的實時監控，要求卸船機設備具有高效的工作周期，也需要對卸船機設備有高效的調度。而要對這些設備實現遠程監控需要處理巨大的信息量，以往的遠程RCMS（遠程起重機管理系統）多通過工業以太網通過服務器連接入Internet進行遠程監控。本文介紹一種基于GPRS通信的卸船機設備調度控制系統，通過采集現場控制設備的狀態，將其使用GPRS通信技術傳輸到調度中心，由中心調度人員和調度軟件協調交互完成卸船機設備的工作調度。

一、GPRS通信技術

GPRS（General Packet Radio Service），即通用分組無線業務，是一種以全球移動通信系統（GSM）網絡為基礎的數據傳輸方式。它是利用而”分封交換”的概念所發展出的一套無線傳輸方式，它可以讓多個用戶共享某些固定的信道資源，資源利用率高。它傳輸速率高，網絡接入速度快，還支持應用最為廣泛的IP協議和X.25協議，可以與INTERNET網絡進行互通[2]。通過GPRS網絡直接將實時的設備過程數據傳至WEB服務器，用戶可在IE瀏覽器上進行實時數據監控及設備數據處理實現遠程RCMS的功能。在國內，只要有移動網絡覆蓋的區域，均可以使用，尤其在碼頭為適用。

在實際中，我們使用GPRS無線數傳模塊為RemoDAQ 8554A GPRS DTU，該模塊具有RS232/RS485接口，+12V～30VDC的寬電壓供電范圍，通信速率以及工作溫度范圍，很適合工業使用，也較容易與調度控制器（PLC等）協同使用。PLC作為碼頭機械設備總控制器，將設備信息實時傳至DP總線網絡下的GPRS終端SYMT上，由SYMT周期性發送給遠程數據解析器，進而進入用戶數據庫及在網站上顯現出來。用戶可以登錄網站通過設備編號查詢設備的詳細信息，包括實時工況數據、歷史工況數據、實時故障報警、歷史故障記錄，并制作故障診斷知識庫。而且，RemoDAQ 8554A GPRS DTU支持GSM900和GSM1800雙頻，利用GPRS網絡平臺實現數據信息的透明傳輸，為可以用戶提供高速、永遠在線、透明數據傳輸的虛擬專用數據通信網絡，便于中心對多點、點多分散的中小數據量的傳輸，組網方便。

二、卸船機調度

提高電廠碼頭卸船機設備的利用率，是緩解資源短缺矛盾的有效途徑，也是改善碼頭作業狀況的迫切需求。岸邊的卸船機設備為到碼頭的煤船提供裝卸作業。卸船機設備的調度，應有利于盡快完成裝卸作業，縮短煤船在碼頭停留時間，提高停泊區域的周轉率。

卸船機設備調度的本質：是分派有限的機器資源來完成作業任務以實現優化目標。圖1中所示為卸船機設備調度示意圖[3]，其中n表示煤艙的數目，m表示卸船機設備的數目，n>m≥2。

調度算法理論以及模型方面，由于一般的工業控制器在復雜智能算法方面的短板，在實際使用中，根據文獻[3]的基礎理論引入了單目標線性規劃算法。

三、調度系統組成

該調度系統主要由調度中心PC機、GPRS通信網、各裝卸設備控制器組成，系統結構示意圖見圖2。

調度中心PC機上安裝有力控組態軟件ForceControl V6.1，該軟件內組態界面能夠實時顯示各設備的位置、是否在執行作業、運行時間、運行狀況等信息，并提供調度交互界面，由調度人員發出裝卸設備是否投入工作，在何時對哪個艙位執行作業任務。而且，ForceControl V6.1軟件內置各種工業控制器驅動，還包括無線通信設備驅動，比如ZIGBEE通信驅動、GPRS模塊通信驅動等，更方便與GPRS模塊進行通信連接。

GPRS通信網，由安裝在裝卸設備上的各個GPRS模塊組成，通信波特率為9600bps，與調度中心的GPRS模塊組成STAR網絡。

調度控制器與原有裝卸設備控制器進行通信，獲取裝卸設備當前或以前的工況信息，包括是否在作業、運行狀況和時間等信息，然后通過GPRS模塊傳送到調度中心；并接收來自調度中心的控制命令，與原有設備控制器協調工作。由于，當前大多數調度控制器（比如PLC）多支持MODBUS通信，所以調度控制器與原設備控制器使用MODBUS通信。

對于各裝卸設備的位置，使用增量編碼器來進行檢測。由于碼頭的各裝卸設備的工作運行軌道都是直線，更便于編碼器的應用。在軌道上按一定的距離設置數個接觸限位開關，將其通斷信號和編碼器信號引入調度控制器，來完成各裝卸設備的位置確定以及修正。

四、結束語

GPRS技術的開發與使用，給現代人們的學習、工作和生活帶來了極大的便捷，有力地推動了城市化信息交換的進程。相信在不久的將來，GPRS技術會深入到我們生活中的各個方面，有利于減少人類勞動量、提高工作效率、節省人力資源開支，本文簡要的介紹了基于GPS通信的卸船機設備的綜合調度系統，引入了GPRS無線通信技術，使通信避免了有線傳輸的布線麻煩，也避免了其它無線通信技術受頻帶以及距離的制約。另外，在其他學者的研究基礎上，引入了單目標線性規劃算法，并在ForceControl V6.1組態了調度界面。

當今自動化碼頭、無人碼頭等概念已逐漸深入人心，GPRS網絡應用于數據傳輸，穩定性可基本保證，可實現基于GPRS數據的以太網模擬及RCMS數據的遠程備份。選用GPRS作為煤碼頭遠程管理與監控應用的一種選擇，對研究虛擬碼頭平臺與碼頭機械監控、碼頭管理、布局調度等系統集成技術，有著一定的借鑒意義。該系統還存在一些需要改進的地方，應以后的實踐中不斷探索發展。

參考文獻

[1]尚領軍，樊軍等.全自動卸船機的控制模式[J].科技信息，2008（10）：70.

[2]陳華，葉樺.工程機械車載終端中GPRS通信的分析及實現[J].福州大學學報（自然科學版），2008（36）：8-12.

[3]胡大勇，姚振強.軌道路徑約束的散貨卸船機調度優化策略[J].上海交通大學學報，2012，9（46）：1432-1435.

[4]燕景.基于GPRS通信模塊的無線傳輸系統[J].信息與電腦，2010，5：133.

[5]霍柳行，董愛華.一種使用Zigbee通信的火災監測與報警系統設計[J].儀器儀表用戶，2011，18（2）：16-20.

[6]曾永基. AB PLC與MODBUS網絡的通信[J].微計算機信息，2004，20（6）：12-14.

[7]雷雨，陳白寧.基于OPC的S7-300PLC與力控組態軟件通信實現[J].成組技術與生產現代化，2011，28（1）：47-50.