港口自動化設備數據采集與分析系統

蘇超

【摘要】? ? 本文通過分析港口運營管理的需要，提出了港口自動化設備數據采集與分析系統，并通過起重設備、危險品設備、皮帶機3個場景簡要介紹了系統功能。

【關鍵詞】? ? 港口? ? 自動化? ? 數據采集與分析

一、系統平臺設計

1.1需求分析

港口運營管理涉及到的設備種類繁多，類型復雜，是一個典型的跨設備和系統連接，跨平臺數據融合的綜合系統平臺。針對港口運營特性，支撐港口智能運營的平臺，須具備以下特點：

1.1.1可支持和適應各類型設備/系統的靈活接入

（1）對于自帶通信能力的設備，例如以太網監控攝像機等，能以高層協議直接聯入平臺。

（2）對于具備終端數字信號輸出但是沒有通信能力的設備，例如各類帶有集中控制器的機械設備、路燈、傳統電表，數字水表等。能夠根據終端通信場景實際情況，定制通信控制模塊與設備集成，形成可接受平臺端管控的智能設備。

1.1.2相關系統設備能互聯互通實現聯動

港口作為高安全性管理區域，關鍵系統/設備需要在不依賴平臺端系統情況下，可以按照既定策略實現設備系統聯動。例如：大型起重設備本地聯動，表閥聯動，環境傳感器和消防安全設施的聯動，港口交通控制和人員車輛定位系統的聯動。

設備聯動策略可以接受指定權限人員隨時靈活定義干預。并接受平臺端大數據/智能專家系統長期在線監測學習后形成的決策模型自動控制。所有的新決策模型的生成和指令干預都不需要觸及核心平臺的修改。

1.1.3跨平臺數據融合

（1）港口有很多在用的平臺系統，以及要對接的外部系統（金融、物流、各類設備的傳統運維系統等），核心運營平臺要能夠在各類平臺間實現跨系統數據融合。

（2）跨平臺數據流動，實現業務邏輯靈活定義，常規工作流程化，降低人為干預影響。例如：各類監控/報警信號直接觸發預設決策機制，引導相應人員到合適地點形成人為干預。并將相關數據以最優方式傳遞到相關人員信息終端。

1.1.4設備、數據流、管理人、業務流程相對獨立，可自由組配

港口范圍內業務模式復雜，未來運營衍生需求多種多樣。核心系統必須具備對接入管理的設備、數據流的有序流動，各職能人員權限規劃，業務邏輯流程的設計等都可以靈活修改、演變，不需對系統其他部分做代碼級修改。

1.2整體架構

1.2.1統一應用平臺

統一應用平臺圍繞港口各大子項目的基本需求，打造一個基礎應用平臺，作為各業務管理平臺及項目的統一接入基礎。該平臺主要由以下6大子系統組成：

認證鑒權系統、終端接入系統、GIS系統、大數據業務平臺、開放接口、第三方應用。

1.2.2通信網絡

針對港口內區分基礎設施和移動物體及人員，打造一張廣覆蓋、低功耗、易維護的通信網絡。

二、部分應用場景

2.1起重機、門吊等港區裝卸類常用設備

隨著港口規模化、現代化建設的推進，港口裝卸設備日益向大型化、復雜化和自動化發展。港口作業也越來越依賴于這些現代化設備。如何能夠高效快捷地監控港口裝卸設備的運行狀態，提高裝卸效率，縮短船舶的在港停泊時間，提高碼頭的吞吐量，一直是港口所關注的問題。在碼頭生產過程中，采用自動化設備數據采集與分析系統監控技術，可以將由于人為和技術因素引起的故障停機時間大幅度減少，及時發現、預告故障，找出生產系統中的事故隱患并及時消除，避免重大事故的發生和巨大的經濟損失。實現設備運行狀態遠程監控后，可以改變設備維修制度，減少人工定期檢修，大幅降低勞動者的生產強度，提高信息化水平。

2.1.1功能簡述

（1）WEB發布功能：實現畫面發布，系統管理人員可通過網絡遠程查看運行信息，實現遠程監管。

（2）狀態實時監測功能：實時顯示設備各機構的狀態信息，實時監測重點關鍵設備的運行情況和事故易發設備，對采集的數據進行分析，并與運行指標進行對比，超過偏差限制時產生報警信息并存儲記錄。

（3）運行統計功能：統計作業時間、運行時間、故障時間、故障次數、故障率等運行數據。

（4）歷史數據分析功能：可以對歷史數據進行保存，并支持多種形式報警、趨勢分析等功能，方便于對現場數據的事故分析，從而定位故障并分析故障發生原因。

2.2危險品設備（以儲油庫為例）

2.2.1 功能簡述

（1）環境監測功能。

通過紅外對射器、可燃氣體濃度探測器對圍墻周界、可燃性氣體濃度的環境參量進行監控，保證整個油庫的安全。

（2）數據處理功能。

通過傳感器對油罐的油位、水位、體積、溫度、油品等信息進行采集，并通過網絡進行傳輸，最終在自動化設備數據采集與分析系統中進行匯總，對數據進行分析處理。

（3）報警功能。

自動化設備數據采集與分析系統對傳感器的信號進行判斷，相應設備做出反應，實現報警功能。

（4）信息綜合功能。

自動化設備數據采集與分析系統將周界信息、視頻信息、可燃氣體信息、儲油罐參數信息整合顯示在上位機上，實現信息綜合的功能。

2.3皮帶機

皮帶監控將實現對各條運輸膠帶的實時在線監控功能，采用全分布式控制結構，操作人員通過系統不僅可以了皮帶解運行工況，必要時還可完成對膠帶系統的直接控制。

2.3.1功能簡述

遠程控制：由煤位傳感器連續檢測煤倉煤位，根據煤倉煤位的變化，各條皮帶進行有序的起停，自動調節給煤系統的給煤量，選擇需要運行的電機臺數。當煤量增大時，自動投入更多數量的電機，實現無人值守。

實時監控：系統生產工業流程畫面，包括膠帶實時生產工藝畫面和總生產流程實時畫面。在系統的組態圖上，用戶可以清晰直觀的看到設備運行數據和狀態。

報警功能：系統對于超限及設備（包括必要傳感器）故障報警如打滑，堆料，超溫，煙霧，跑偏，煤位等敏感數據在仿真圖、棒圖、曲線圖上都清晰體現報警狀態，報警信息分級顯示，具有故障類型識別功能，并能根據報警級別控制系統運行，同時將報警信息通過聲光等方式通知工作人員。

曲線分析和報表統計：對皮帶系統的耗電量、運行時間、運煤量等數據進行統計，生成趨勢曲線等信息。

三、結語

以上是筆者對港口中的自動化設備數據采集與分析系統在開發應用方面一些特征的探討，介紹了本系統的一些自身特點和在進行實際應用上的一般步驟，只有將本系統更好的應用于經濟建設中，才能進一步推動港口行業的革命與創新。

參? 考? 文? 獻

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