一种威控科技门机无线监控的实现

时间：2011-07-24

　　一、项目背景

　　原有系统装在20多台门机（门吊）上，目前已经安装了称重数据采集系统（单片机开发），采用IC卡式数据传输方式，主要是采集门机驾驶员作业量，采集的数据信息有上下班记录、抓斗作业次数、每次重量、累计重量、超重报警次数等数据。每次司机上班到门机后，就插上IC卡，下班后拔出卡，送到门机队电脑上读取数据。门机管理队配备管理软件，对作业数据进行汇总，分析，出报表。但由于软件构件缺乏科学性和合理性而且数据采集错误的情况比较严重，导致管理软件并未起到应有的作用。另外，门机工作状态的检测采用检测人员定期到门机现场采集，不能够实时获得门机的工作状态，也就不能对门机进行针对性的维修，造成了人力物力的浪费。

　　原有系统数据传输的时滞性和准确性都需要改进，上位机管理软件也需要进行相应的更新，以达到真正的门机作业自动化管理。此外，出于安全生产预警的需要，还要在门机工作区域安装风速报警仪以及门机工作状态检测，驾驶员可以实时看到风速大小和报警状态，并通过无线方式将实时风速数据和门机工作状态信息传输到监控室，方便门机管理部门进行作业调度和设备维修。

　　为了实现科学的、方便的管理，现在需要将门机称重系统、风速仪以及门机工作状态信息数据一同实时传到门机队监控中心，解决IC卡式数据传输方式的时滞，加强对门机工作的管理力度和工作过程中的事故防范能力，系统采用GPRS的无线数据传输方式，确保现场和管理中心所得到的数据的一致性，在工作现场配备 RTU-2600智能终端，以便于实时采集、传输数据；配备HMI-3800人机界面供门机司机进行操作；在管理中心重新配备上位机数据管理软件，接收现场工作数据，并实现用户管理、曲线显示、报表打印、历史数据记录等功能。

　　二、需求分析

　　1、风速

　　（1）、自驾驶员打开电源的同时，无线终端每2分钟传送现场风速数据到监控中心。且现场通过数码管显示器显示实时风速；

　　（2）、现场智能终端检测到风速信号达到警戒线时，通过开关量输出接口给现场的蜂鸣报警装置发送"开"的信号，蜂鸣报警装置发出报警声音，数字显示屏上的"风速告警"红灯闪烁，提醒门机驾驶员注意；

　　（3）、风速数据传输到监控中心后，记录在风速数据库上，并可以显示风速实时曲线和历史曲线；

　　（4）、一旦发生风速预警情况，软件通过声音提示，图片显示等方式提醒管理人员做出相应措施。

　　2、称重

　　（1）、可以实时显示并上传称重数据，自动去皮。

　　（2）、可以设置并进行称重报警。

　　3、门机状态检测

　　（1）、可以定时或主动上传门机状态信息，状态信息取自门机控制系统的PLC;

　　（2）、当门机出现故障时可以报警。

　　4、现场智能终端

　　（1）、用户界面清楚、简单易学，操作方便；

　　（2）、现场智能终端内具有准确的内部时钟、日历；

　　（3）、驾驶员上下班记录；

　　（4）、每次抓货作业记录；

　　（5）、自行设定超重报警值，风速报警值、门机号、驾驶员工号；

　　（6）、门机作业数据现场显示；

　　（7）、设置服务器IP地址；

　　（8）、当无线网络出现故障能够短信报警；

　　5、客户端软件

　　（1）、称重数据的数据库存储及显示

　　（2）、工资报表；

　　（3）、单船作业量报表；

　　（4）、故障报表；

　　（5）、实时和历史风速曲线显示；

　　（6）、用户权限设置；

　　（7）、预警提示；

　　（8）、数据库查询；

　　（9）、打印功能

　　（10）、人性化信息管理软件界面，方便管理人员对门机数据的管理、分析。

　　三、系统设计

　　2.1 系统组成

　　根据项目需求情况整个系统被分成两大部分，一部分是采集门吊装置的现场作业数据并在一定情况下自动进行超重报警，防止生产事故的发生。需要采集的作业数据有：门机号、司机工号、累计抓斗次数、每次抓货重量、累计重量、超重报警次数、现场工作环境的实时风速、门机工作状态信息；另一部分是上位机，它实现对数据的接收、存储、显示以及曲线显示、报表打印输出等信息管理工作和进行特殊情况预警。

　　现场信息采集传输部分使用威控科技可编程远程测控终端 RTU-2600,将采集到的数据通过GPRS实时传输到门机队的服务器，现场信息显示采用数码管显示，操作人机界面使用HMI-3800.上位机信息管理软件采用C/S架构，数据库是用SQL,通讯机和管理软件采用VB.NET编制。

　　2.2、系统示意图

　　2.3 数据传输方式

　　RTU-2600采集收集到的数据直接通过GPRS方式传送到监控中心。

　　2.4、系统硬件构成及其作用

　　1、智能无线远程测控终端RTU-2600

　　RTU- 2600可编程远程测控终端将采集、控制、通讯三种功能合为一体，实现对数据的采集和传输，它是整个系统的前端。利用自身所具有的开关量和模拟量数据采集接口采集数据，并通过自身所配备的GPRS无线通讯模块将数据发送至远端监控中心。由于此智能终端提供了方便的二次开发C语言平台，可以开发各种复杂的算法并且可与组态软件的无缝连接。我们通过智能终端内部的编程可以将传感器传输上来的数据进行一些处理再发送至远端管理中心，并且实现间歇性数据传输，降低数据传输的流量资费。

　　2、操作终端---HMI-3800

　　3.8寸蓝底白字醒目液晶屏幕显示，面板上8个操作按键，可以对终端的信息进行设置，如监控中心的IP地址，门机号，称重超重报警值，风速报警值等；另外门机司机的操作也是在HMI-3800上进行

　　3、现场数据显示屏

　　数码管显示，显示实时的作业信息和报警信息。

　　轻微级超重告警：超重告警指示灯亮，蜂鸣告警器不响。智能测控终端判断此次作业有效，不向负荷控制开关发送闭合信号，门机可以正常作业，同时，提示驾驶员超重重量值，并点亮告警指示灯提醒驾驶员再次作业需要注意防止超重。

　　禁止级超重告警：超重告警灯亮，蜂鸣告警器同时响。负荷控制开关闭合，门机停止工作，同时，点亮告警指示灯，开启蜂鸣器10秒，提醒驾驶员作业禁止。智能测控终端不发送数据回监控中心。

　　一般级风速告警（>15m/s）：风速告警灯亮，蜂鸣告警器不响。风俗>15m/s时风速告警灯亮，蜂鸣告警器不响，提示驾驶员风速过大作业需要注意防止超重。

　　严重级风速告警（>17.1m/s）风速告警灯亮，蜂鸣告警器同时响。风速>17.1m/s时，向负荷控制开关传送闭合信号，门机停止工作，风速告警灯亮，蜂鸣告警器同时响，提示驾驶员风速过大不能继续作业，且在风速降低之前的作业均视为无效，同时监控中心软件进行风速报警，提示调度班长作出相应的事故防范措施，待风速达到安全工作范围后，开启门机过岸开关，门机恢复正常工作。

　　4、门吊称重系统主要数据采集设备

　　（1）、称重传感器，采用两个BK-1A型拉式传感器并联方式采集称重信号，即可使称重信号更准确，也可以起到热备的作用。

　　（2）、过岸开关，采用2个12V信号过岸开关，可以更准确地进行作业次数的计算，也可以起到热备的作用。

　　（3）、风速仪，结合港口实际情况选择机械式脉冲输出风速仪，量程为0-30m/s.

　　三、现场操作流程

　　1、门机驾驶员上班，按上班键（记录上班时间，系统较时），输入工号（记录驾驶员。

　　2、司机开始作业，智能无线测控终端通过称重传感器传来的重量信号和过岸开关传来的信号判断作业是否有效，自动记录每次作业的净重，作业次数，净重累计，并发送至监控中心；

　　3、司机作业过程中，智能终端将每次作业的毛重数据和累计计算的作业次数输送到数码显示屏幕上显示；

　　4、如果作业中货物超重，智能终端输出报警信号给蜂鸣报警装置进行现场超重告警，数字显示屏上的"超重告警"红灯亮，提示现场工作人员；

　　5、如果需要吊装机械或者门机出现故障，在人机界面上按下对应的操作健即可进行相应操作，智能终端将自动记录操作并实时上传给监控中心；

　　6、司机本班次作业完成后，按下班键，智能终端传送下班信号回监控中心，监控中心软件收到下班信号后自动结算本门机本班次的作业次数，计算累计作业的净重量；

　　四、门机信息管理系统客户端软件