一、項目背景
原有系統(tǒng)裝在20多臺門機(jī)（門吊）上，目前已經(jīng)安裝了稱重數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（單片機(jī)開發(fā)），采用IC卡式數(shù)據(jù)傳輸方式，主要是采集門機(jī)駕駛員作業(yè)量，采集的數(shù)據(jù)信息有上下班記錄、抓斗作業(yè)次數(shù)、每次重量、累計重量、超重報警次數(shù)等數(shù)據(jù)。每次司機(jī)上班到門機(jī)后，就插上IC卡，下班后拔出卡，送到門機(jī)隊電腦上讀取數(shù)據(jù)。門機(jī)管理隊配備管理軟件，對作業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，分析，出報表。但由于軟件構(gòu)件缺乏科學(xué)性和合理性而且數(shù)據(jù)采集錯誤的情況比較嚴(yán)重，導(dǎo)致管理軟件并未起到應(yīng)有的作用。另外，門機(jī)工作狀態(tài)的檢測采用檢測人員定期到門機(jī)現(xiàn)場采集，不能夠?qū)崟r獲得門機(jī)的工作狀態(tài)，也就不能對門機(jī)進(jìn)行針對性的維修，造成了人力物力的浪費。
原有系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r滯性和準(zhǔn)確性都需要改進(jìn)，上位機(jī)管理軟件也需要進(jìn)行相應(yīng)的更新，以達(dá)到真正的門機(jī)作業(yè)自動化管理。此外，出于安全生產(chǎn)預(yù)警的需要，還要在門機(jī)工作區(qū)域安裝風(fēng)速報警儀以及門機(jī)工作狀態(tài)檢測，駕駛員可以實時看到風(fēng)速大小和報警狀態(tài)，并通過無線方式將實時風(fēng)速數(shù)據(jù)和門機(jī)工作狀態(tài)信息傳輸?shù)奖O(jiān)控室，方便門機(jī)管理部門進(jìn)行作業(yè)調(diào)度和設(shè)備維修。
為了實現(xiàn)科學(xué)的、方便的管理，現(xiàn)在需要將門機(jī)稱重系統(tǒng)、風(fēng)速儀以及門機(jī)工作狀態(tài)信息數(shù)據(jù)一同實時傳到門機(jī)隊監(jiān)控中心，解決IC卡式數(shù)據(jù)傳輸方式的時滯，加強(qiáng)對門機(jī)工作的管理力度和工作過程中的事故防范能力，系統(tǒng)采用GPRS的無線數(shù)據(jù)傳輸方式，確?，F(xiàn)場和管理中心所得到的數(shù)據(jù)的一致性，在工作現(xiàn)場配備 RTU-2600智能終端，以便于實時采集、傳輸數(shù)據(jù)；配備HMI-3800人機(jī)界面供門機(jī)司機(jī)進(jìn)行操作；在管理中心重新配備上位機(jī)數(shù)據(jù)管理軟件，接收現(xiàn)場工作數(shù)據(jù)，并實現(xiàn)用戶管理、曲線顯示、報表打印、歷史數(shù)據(jù)記錄等功能。
二、需求分析
1、風(fēng)速
（1）、自駕駛員打開電源的同時，無線終端每2分鐘傳送現(xiàn)場風(fēng)速數(shù)據(jù)到監(jiān)控中心。且現(xiàn)場通過數(shù)碼管顯示器顯示實時風(fēng)速；
（2）、現(xiàn)場智能終端檢測到風(fēng)速信號達(dá)到警戒線時，通過開關(guān)量輸出接口給現(xiàn)場的蜂鳴報警裝置發(fā)送“開”的信號，蜂鳴報警裝置發(fā)出報警聲音，數(shù)字顯示屏上的“風(fēng)速告警”紅燈閃爍，提醒門機(jī)駕駛員注意；
（3）、風(fēng)速數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心后，記錄在風(fēng)速數(shù)據(jù)庫上，并可以顯示風(fēng)速實時曲線和歷史曲線；
（4）、一旦發(fā)生風(fēng)速預(yù)警情況，軟件通過聲音提示，圖片顯示等方式提醒管理人員做出相應(yīng)措施。
2、稱重
（1）、可以實時顯示并上傳稱重數(shù)據(jù)，自動去皮。
（2）、可以設(shè)置并進(jìn)行稱重報警。
3、門機(jī)狀態(tài)檢測
（1）、可以定時或主動上傳門機(jī)狀態(tài)信息，狀態(tài)信息取自門機(jī)控制系統(tǒng)的PLC；
（2）、當(dāng)門機(jī)出現(xiàn)故障時可以報警。
4、現(xiàn)場智能終端
（1）、用戶界面清楚、簡單易學(xué)，操作方便；
（2）、現(xiàn)場智能終端內(nèi)具有準(zhǔn)確的內(nèi)部時鐘、日歷；
（3）、駕駛員上下班記錄；
（4）、每次抓貨作業(yè)記錄；
（5）、自行設(shè)定超重報警值，風(fēng)速報警值、門機(jī)號、駕駛員工號；
（6）、門機(jī)作業(yè)數(shù)據(jù)現(xiàn)場顯示；
（7）、設(shè)置服務(wù)器IP地址；
（8）、當(dāng)無線網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障能夠短信報警；
5、客戶端軟件
（1）、稱重數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫存儲及顯示
（2）、工資報表；
（3）、單船作業(yè)量報表；
（4）、故障報表；
（5）、實時和歷史風(fēng)速曲線顯示；
（6）、用戶權(quán)限設(shè)置；
（7）、預(yù)警提示；
（8）、數(shù)據(jù)庫查詢；
（9）、打印功能
（10）、人性化信息管理軟件界面，方便管理人員對門機(jī)數(shù)據(jù)的管理、分析。
三、 系統(tǒng)設(shè)計
2.1 系統(tǒng)組成
根據(jù)項目需求情況整個系統(tǒng)被分成兩大部分，一部分是采集門吊裝置的現(xiàn)場作業(yè)數(shù)據(jù)并在一定情況下自動進(jìn)行超重報警，防止生產(chǎn)事故的發(fā)生。需要采集的作業(yè)數(shù)據(jù)有：門機(jī)號、司機(jī)工號、累計抓斗次數(shù)、每次抓貨重量、累計重量、超重報警次數(shù)、現(xiàn)場工作環(huán)境的實時風(fēng)速、門機(jī)工作狀態(tài)信息；另一部分是上位機(jī)，它實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的接收、存儲、顯示以及曲線顯示、報表打印輸出等信息管理工作和進(jìn)行特殊情況預(yù)警。
現(xiàn)場信息采集傳輸部分使用威控科技可編程遠(yuǎn)程測控終端 RTU-2600，將采集到的數(shù)據(jù)通過GPRS實時傳輸?shù)介T機(jī)隊的服務(wù)器，現(xiàn)場信息顯示采用數(shù)碼管顯示，操作人機(jī)界面使用HMI-3800。上位機(jī)信息管理軟件采用C/S架構(gòu)，數(shù)據(jù)庫是用SQL，通訊機(jī)和管理軟件采用VB.NET編制。
2.2、系統(tǒng)示意圖
2.3 數(shù)據(jù)傳輸方式
RTU-2600采集收集到的數(shù)據(jù)直接通過GPRS方式傳送到監(jiān)控中心。
2.4、系統(tǒng)硬件構(gòu)成及其作用
1、智能無線遠(yuǎn)程測控終端RTU-2600
RTU- 2600可編程遠(yuǎn)程測控終端將采集、控制、通訊三種功能合為一體，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的采集和傳輸，它是整個系統(tǒng)的前端核心。利用自身所具有的開關(guān)量和模擬量數(shù)據(jù)采集接口采集數(shù)據(jù)，并通過自身所配備的GPRS無線通訊模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送至遠(yuǎn)端監(jiān)控中心。由于此智能終端提供了方便的二次開發(fā)C語言平臺，可以開發(fā)各種復(fù)雜的算法并且可與組態(tài)軟件的無縫連接。我們通過智能終端內(nèi)部的編程可以將傳感器傳輸上來的數(shù)據(jù)進(jìn)行一些處理再發(fā)送至遠(yuǎn)端管理中心，并且實現(xiàn)間歇性數(shù)據(jù)傳輸，降低數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧髁抠Y費。
2、操作終端——-HMI-3800
3.8寸藍(lán)底白字醒目液晶屏幕顯示，面板上8個操作按鍵，可以對終端的信息進(jìn)行設(shè)置，如監(jiān)控中心的IP地址，門機(jī)號，稱重超重報警值，風(fēng)速報警值等；另外門機(jī)司機(jī)的操作也是在HMI-3800上進(jìn)行
3、現(xiàn)場數(shù)據(jù)顯示屏
數(shù)碼管顯示，顯示實時的作業(yè)信息和報警信息。
輕微級超重告警：超重告警指示燈亮，蜂鳴告警器不響。智能測控終端判斷此次作業(yè)有效，不向負(fù)荷控制開關(guān)發(fā)送閉合信號，門機(jī)可以正常作業(yè)，同時，提示駕駛員超重重量值，并點亮告警指示燈提醒駕駛員再次作業(yè)需要注意防止超重。
禁止級超重告警：超重告警燈亮，蜂鳴告警器同時響。負(fù)荷控制開關(guān)閉合，門機(jī)停止工作，同時，點亮告警指示燈，開啟蜂鳴器10秒，提醒駕駛員作業(yè)禁止。智能測控終端不發(fā)送數(shù)據(jù)回監(jiān)控中心。
一般級風(fēng)速告警（>15m/s）：風(fēng)速告警燈亮，蜂鳴告警器不響。風(fēng)俗>15m/s時風(fēng)速告警燈亮，蜂鳴告警器不響，提示駕駛員風(fēng)速過大作業(yè)需要注意防止超重。
嚴(yán)重級風(fēng)速告警（>17.1m/s）風(fēng)速告警燈亮，蜂鳴告警器同時響。風(fēng)速>17.1m/s時，向負(fù)荷控制開關(guān)傳送閉合信號，門機(jī)停止工作，風(fēng)速告警燈亮，蜂鳴告警器同時響，提示駕駛員風(fēng)速過大不能繼續(xù)作業(yè)，且在風(fēng)速降低之前的作業(yè)均視為無效，同時監(jiān)控中心軟件進(jìn)行風(fēng)速報警，提示調(diào)度班長作出相應(yīng)的事故防范措施，待風(fēng)速達(dá)到安全工作范圍后，開啟門機(jī)過岸開關(guān)，門機(jī)恢復(fù)正常工作。
4、門吊稱重系統(tǒng)主要數(shù)據(jù)采集設(shè)備
（1）、稱重傳感器，采用兩個BK-1A型拉式傳感器并聯(lián)方式采集稱重信號，即可使稱重信號更準(zhǔn)確，也可以起到熱備的作用。
（2）、過岸開關(guān)，采用2個12V信號過岸開關(guān)，可以更準(zhǔn)確地進(jìn)行作業(yè)次數(shù)的計算，也可以起到熱備的作用。
（3）、風(fēng)速儀，結(jié)合港口實際情況選擇機(jī)械式脈沖輸出風(fēng)速儀，量程為0-30m/s。
三、現(xiàn)場操作流程
1、門機(jī)駕駛員上班，按上班鍵（記錄上班時間，系統(tǒng)較時），輸入工號（記錄駕駛員。
2、司機(jī)開始作業(yè)，智能無線測控終端通過稱重傳感器傳來的重量信號和過岸開關(guān)傳來的信號判斷作業(yè)是否有效，自動記錄每次作業(yè)的凈重，作業(yè)次數(shù)，凈重累計，并發(fā)送至監(jiān)控中心；
3、司機(jī)作業(yè)過程中，智能終端將每次作業(yè)的毛重數(shù)據(jù)和累計計算的作業(yè)次數(shù)輸送到數(shù)碼顯示屏幕上顯示；
4、如果作業(yè)中貨物超重，智能終端輸出報警信號給蜂鳴報警裝置進(jìn)行現(xiàn)場超重告警，數(shù)字顯示屏上的“超重告警”紅燈亮，提示現(xiàn)場工作人員；
5、如果需要吊裝機(jī)械或者門機(jī)出現(xiàn)故障，在人機(jī)界面上按下對應(yīng)的操作健即可進(jìn)行相應(yīng)操作，智能終端將自動記錄操作并實時上傳給監(jiān)控中心；
6、司機(jī)本班次作業(yè)完成后，按下班鍵，智能終端傳送下班信號回監(jiān)控中心，監(jiān)控中心軟件收到下班信號后自動結(jié)算本門機(jī)本班次的作業(yè)次數(shù)，計算累計作業(yè)的凈重量；
四、 門機(jī)信息管理系統(tǒng)客戶端軟件
4.1系統(tǒng)登陸
4.2用戶管理
4.3門機(jī)管理
4.4司機(jī)檔案管理
4.5稱重數(shù)據(jù)管理
4.6稱重直方圖
4.7司機(jī)操作信息
4.8司機(jī)工資報表
4.9門機(jī)故障報表
4.10風(fēng)速歷史曲線