港口自动化设备数据采集与分析系统

    苏超

    

    

    【摘要】? ? 本文通过分析港口运营管理的需要，提出了港口自动化设备数据采集与分析系统，并通过起重设备、危险品设备、皮带机3个场景简要介绍了系统功能。

    【关键词】? ? 港口? ? 自动化? ? 数据采集与分析

    一、系统平台设计

    1.1需求分析

    港口运营管理涉及到的设备种类繁多，类型复杂，是一个典型的跨设备和系统连接，跨平台数据融合的综合系统平台。针对港口运营特性，支撑港口智能运营的平台，须具备以下特点：

    1.1.1可支持和适应各类型设备/系统的灵活接入

    （1）对于自带通信能力的设备，例如以太网监控摄像机等，能以高层协议直接联入平台。

    （2）对于具备终端数字信号输出但是没有通信能力的设备，例如各类带有集中控制器的机械设备、路灯、传统电表，数字水表等。能够根据终端通信场景实际情况，定制通信控制模块与设备集成，形成可接受平台端管控的智能设备。

    1.1.2相关系统设备能互联互通实现联动

    港口作为高安全性管理区域，关键系统/设备需要在不依赖平台端系统情况下，可以按照既定策略实现设备系统联动。例如：大型起重设备本地联动，表阀联动，环境传感器和消防安全设施的联动，港口交通控制和人员车辆定位系统的联动。

    设备联动策略可以接受指定权限人员随时灵活定义干预。并接受平台端大数据/智能专家系统长期在线监测学习后形成的决策模型自动控制。所有的新决策模型的生成和指令干预都不需要触及核心平台的修改。

    1.1.3跨平台数据融合

    （1）港口有很多在用的平台系统，以及要对接的外部系统（金融、物流、各类设备的传统运维系统等），核心运营平台要能够在各类平台间实现跨系统数据融合。

    （2）跨平台数据流动，实现业务逻辑灵活定义，常规工作流程化，降低人为干预影响。例如：各类监控/报警信号直接触发预设决策机制，引导相应人员到合适地点形成人为干预。并将相关数据以最优方式传递到相关人员信息终端。

    1.1.4设备、数据流、管理人、业务流程相对独立，可自由组配

    港口范围内业务模式复杂，未来运营衍生需求多种多样。核心系统必须具备对接入管理的设备、数据流的有序流动，各职能人员权限规划，业务逻辑流程的设计等都可以灵活修改、演变，不需对系统其他部分做代码级修改。

    1.2整体架构

    1.2.1统一应用平台

    统一应用平台围绕港口各大子项目的基本需求，打造一个基础应用平台，作为各业务管理平台及项目的统一接入基础。该平台主要由以下6大子系统组成：

    认证鉴权系统、终端接入系统、GIS系统、大数据业务平台、开放接口、第三方应用。

    1.2.2通信网络

    针对港口内区分基础设施和移动物体及人员，打造一张广覆盖、低功耗、易维护的通信网络。

    二、部分应用场景

    2.1起重机、门吊等港区装卸类常用设备

    随着港口规模化、现代化建设的推进，港口装卸设备日益向大型化、复杂化和自动化发展。港口作业也越来越依赖于这些现代化设备。如何能够高效快捷地监控港口装卸设备的运行状态，提高装卸效率，缩短船舶的在港停泊时间，提高码头的吞吐量，一直是港口所关注的问题。在码头生产过程中，采用自动化设备数据采集与分析系统监控技术，可以将由于人为和技术因素引起的故障停机时间大幅度减少，及时发现、预告故障，找出生产系统中的事故隐患并及时消除，避免重大事故的发生和巨大的经济损失。实现设备运行状态远程监控后，可以改变设备维修制度，减少人工定期检修，大幅降低劳动者的生产强度，提高信息化水平。

    2.1.1功能简述

    （1）WEB发布功能：实现画面发布，系统管理人员可通过网络远程查看运行信息，实现远程监管。

    （2）状态实时监测功能：实时显示设备各机构的状态信息，实时监测重点关键设备的运行情况和事故易发设备，对采集的数据进行分析，并与运行指标进行对比，超过偏差限制时产生报警信息并存储记录。

    （3）运行统计功能：统计作业时间、运行时间、故障时间、故障次数、故障率等运行数据。

    （4）历史数据分析功能：可以对历史数据进行保存，并支持多种形式报警、趋势分析等功能，方便于对现场数据的事故分析，从而定位故障并分析故障发生原因。

    2.2危险品设备（以储油库为例）

    2.2.1 功能简述

    （1）环境监测功能。

    通过红外对射器、可燃气体浓度探测器对围墙周界、可燃性气体浓度的环境参量进行监控，保证整个油库的安全。

    （2）数据处理功能。

    通过传感器对油罐的油位、水位、体积、温度、油品等信息进行采集，并通过网络进行传输，最终在自动化设备数据采集与分析系统中进行汇总，对数据进行分析处理。

    （3）报警功能。

    自动化设备数据采集与分析系统对传感器的信号进行判断，相应设备做出反应，实现报警功能。

    （4）信息综合功能。

    自动化设备数据采集与分析系统将周界信息、视频信息、可燃气体信息、储油罐参数信息整合显示在上位机上，实现信息综合的功能。

    2.3皮带机

    皮带监控将实现对各条运输胶带的实时在线监控功能，采用全分布式控制结构，操作人员通过系统不仅可以了皮带解运行工况，必要时还可完成对胶带系统的直接控制。

    2.3.1功能简述

    远程控制：由煤位传感器连续检测煤仓煤位，根据煤仓煤位的变化，各条皮带进行有序的起停，自动调节给煤系统的给煤量，选择需要运行的电机台数。当煤量增大时，自动投入更多数量的电机，实现无人值守。

    实时监控：系统生产工业流程画面，包括胶带实时生产工艺画面和总生产流程实时画面。在系统的组態图上，用户可以清晰直观的看到设备运行数据和状态。

    报警功能：系统对于超限及设备（包括必要传感器）故障报警如打滑，堆料，超温，烟雾，跑偏，煤位等敏感数据在仿真图、棒图、曲线图上都清晰体现报警状态，报警信息分级显示，具有故障类型识别功能，并能根据报警级别控制系统运行，同时将报警信息通过声光等方式通知工作人员。

    曲线分析和报表统计：对皮带系统的耗电量、运行时间、运煤量等数据进行统计，生成趋势曲线等信息。

    三、结语

    以上是笔者对港口中的自动化设备数据采集与分析系统在开发应用方面一些特征的探讨，介绍了本系统的一些自身特点和在进行实际应用上的一般步骤，只有将本系统更好的应用于经济建设中，才能进一步推动港口行业的革命与创新。

    参? 考? 文? 献

    [1]郑洪燕，王跃，朱军. 船舶智能能效管理系统设计[J]. 水运管理. 2018（11）

    [2]彭士涛，张春意，丛晓春，袁俊岭. 散货港口生产全生命周期环境管理信息系统研发[J]. 水道港口. 2011（04）