基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)斗輪機遠程監(jiān)測系統(tǒng)的應用

李業(yè)慶

中國電建集團長春發(fā)電設備有限公司 吉林長春 130000

1 斗輪機如何接入互聯(lián)網(wǎng)

斗輪堆取料機控制系統(tǒng)的核心是可編程序控制器（PLC），斗輪機上所有信號（例如數(shù)字量信號和模擬量信號）都可以通過PLC采集。也就是說，我們要做的就是通過工業(yè)網(wǎng)關(guān)將PLC接入互聯(lián)網(wǎng)。

但是，斗輪機屬于軌道移動大型機械設備，無法通過有線方式接入互聯(lián)網(wǎng)，只能通過配置遠程4G無限流量網(wǎng)卡（付費）的方式來實現(xiàn)。服務器設置在生產(chǎn)廠家，需要一個公網(wǎng)IP地址。網(wǎng)關(guān)和服務器通過OpenVPN虛擬專用網(wǎng)絡通道連接，進行加密通訊，工程師就可以通過互聯(lián)網(wǎng)連接VPN服務器實現(xiàn)遠程訪問[1]。

2 斗輪機遠程監(jiān)測系統(tǒng)的應用

2.1 UWB無線定位實施方案

為實現(xiàn)斗輪機位置的數(shù)字化，系統(tǒng)將煤場抽象成一個三維坐標體系，在斗輪機合適位置安裝移動標簽，確定坐標，通過采集移動標簽與接收器之間的距離，使用三維定位算法計算出移動標簽的坐標，從而實現(xiàn)斗輪機的精確定位。此次選用的移動標簽UWB發(fā)送距離150m，接收器信號接收范圍120m。為保證斗輪機定位精度，移動標簽需要在任意位置同時被3個接收器所感知，接收器與移動標簽之間的距離不能超過100m。

以某電廠條形煤場為例，煤場參數(shù)：300m（L）×120m（W），煤堆高度約12m，煤場儲量20萬t。為保證斗輪機定位精度，移動標簽發(fā)出的信號需要在任意位置同時被3個或3個以上接收器所接收，接收器與移動標簽之間的距離不能超過100m。條形煤場接收器，12臺均勻分布在煤場周邊，低處接收器8臺，架設高度應不低于12m；高處接收器4臺，架設應結(jié)合堆取料機以及支臂最高上升高度而定，一般不低于16m；同步控制器用量為1臺。接收器通過U型卡件直接固定在安裝支架上，有煤棚的煤場，接收器安裝在煤棚上；有擋煤墻的煤場，安裝在擋煤墻上方；對于四周無任何安裝支點的地方，通過立桿的方式安裝接收器。為獲取斗輪機的堆取料位置信息和斗輪機的姿態(tài)信息，在斗輪機大臂前端、主體適當位置各安裝1個移動標簽。堆取料指導系統(tǒng)在堆取料機司機室內(nèi)安裝觸控屏，實現(xiàn)指令接收、作業(yè)控制與反饋以及通訊。根據(jù)煤場的實際情況，建立數(shù)字煤場模型，煤場模型以二維地圖的形式展示[2]。

根據(jù)TDOA三維定位算法計算出的斗輪機坐標，映射在煤場模型中的相對位置，顯示堆取料機在煤場范圍內(nèi)的空間位置和姿態(tài)，直觀展現(xiàn)給運行人員。集控室可以將經(jīng)過審核的堆取煤作業(yè)單傳送至斗輪機操作室的堆取料指導系統(tǒng)，發(fā)出堆取煤位置、堆取煤量、作業(yè)時間等取煤指令，堆取料作業(yè)區(qū)域閃爍顯示。斗輪機駕駛?cè)藛T接收到任務作業(yè)單后，按任務作業(yè)單進行堆取料作業(yè)，觸控屏實時顯示堆取料煤量信息，違反數(shù)字化煤場系統(tǒng)發(fā)出的堆煤、取煤指令時發(fā)出聲光報警。

2.2 分班分爐計量系統(tǒng)

在斗輪機中可以應用遠程操控系統(tǒng)來對數(shù)據(jù)建模進行采集，應用分班分班分爐分倉來計量。

在斗輪機的編碼器的基礎上，可以應用無線網(wǎng)絡來獲得斗輪機的位置，進而根據(jù)施工場所的實際分布情況，進而提供合理的方案，實現(xiàn)監(jiān)視斗輪機運行工況的目的，同時在斗輪機指令在執(zhí)行過程中發(fā)生偏差之時，可以自動提醒斗輪機的操作施工人員，對斗輪機做好精確取煤，同時通過皮帶、斗輪機、入那爐皮帶秤等設備進行原始數(shù)據(jù)的采集，依據(jù)班次以及機組等相關(guān)信息，來計算出分區(qū)、班次。通過入爐煤化驗熱值以及水分等相關(guān)指標，應用三維數(shù)字化圖形的方式，對出庫量質(zhì)信息進行動態(tài)顯示[3]。

3 斗輪機互聯(lián)網(wǎng)應用實例

一大型港口散料裝卸貨運碼頭，斗輪機在正常作業(yè)氣候條件下24小時連續(xù)運行。操作人員日工作四班三班轉(zhuǎn)制。

斗輪機作為碼頭重要的設備可靠性要求極高，需要最小的維護量，能滿足料場大運量、高效率和頻繁的作業(yè)需要，保證設備長年穩(wěn)定運行。用戶急需廠家配合，為設備維護提供長期服務支持。廠家根據(jù)用戶具體要求，為用戶定制了遠程監(jiān)測管理系統(tǒng)。系統(tǒng)通過4G移動網(wǎng)絡接入互聯(lián)網(wǎng)，為用戶提供遠程在線技術(shù)支持。為了實現(xiàn)后續(xù)一系列功能管理，現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)類型至關(guān)重要。因此現(xiàn)場新增智能傳感器，獲得各個機構(gòu)更多精準的數(shù)據(jù)對監(jiān)測是十分必要的。

通過現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)監(jiān)控及處理系統(tǒng)提供的各種數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對設備進行遠程管理。同時廠家根據(jù)用戶要求開發(fā)了遠程上位監(jiān)測管理系統(tǒng)，具體實現(xiàn)的功能如下：（1）斗輪機實時總狀態(tài)監(jiān)測；（2）斗輪機各機構(gòu)單獨實時運行狀態(tài)監(jiān)測；（3）斗輪機故障報警和故障分析，并提示故障最佳解決方案；（4）斗輪機有關(guān)參數(shù)和圖形實時顯示，并可存盤打印；（5）對作業(yè)的堆取料量、作業(yè)時間等實現(xiàn)自動統(tǒng)計和打?。唬?）斗輪機維修保養(yǎng)情況；（7）斗輪機各機構(gòu)運行時間；（8）對PLC的程序、數(shù)據(jù)進行修改、調(diào)試和實時監(jiān)控；（9）實時數(shù)據(jù)顯示、歷史數(shù)據(jù)保存、歷史曲線查看、歷史報警查詢、系統(tǒng)參數(shù)設置等；（10）遠程訪問控制系統(tǒng)具備足夠的拓展性，方便進一步的智能化升級[4]。

4 結(jié)語

斗輪機應用互聯(lián)網(wǎng)須經(jīng)歷一個較長持續(xù)深入研究過程。后續(xù)，將基于已有成果，持續(xù)開展煤場智能化與智慧化研究，并全面應用于多種行業(yè)中，并在全國范圍內(nèi)推廣應用，實現(xiàn)快速發(fā)展。