港口连续装卸控制管理系统智能多元交互平台技术研究

摘要：港口作为现代化综合运输系统的关键环节，其自动化水平与其降低生产成本、提高吞吐量密切相关。文章依托广州港南沙粮食码头建设项目，在全面分析控制管理系统功能的基础上，提出并实现了多元交互平台技术，并在此基础上研究开发了智能流程选择技术。

关键词：多元交互平台；智能流程；连续装卸控制管理系统

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）16-0027-02

港口作为吞、吐、集、散枢纽的基地，是现代化综合运输系统的关键环节。随着运输船舶大型化、专业化的发展，港口吞吐量急剧上升，通过提高连续装卸码头的自动化水平，降低生产成本、提高劳动生产率的作用日益显著，近年来，随着科技的不断进步，控制技术和产品不断更新换代，为设计出既有利于提高自动化装卸水平，又具有良好可扩展性的系统，提供了技术支撑。

本研究课题依托于广州港南沙粮食通用码头控制管理系统项目，以先进的自动控制技术、计算机技术、网络技术为基础，分析粮食连续装卸作业与管理的特点，研究开发先进的控制技术，为用户提供更科学、合理、可靠、实用、高效的粮食连续装卸控制管理系统。

1 控制管理系统功能分析

港口连续装卸控制管理系统包括流程作业、测温、计量、电量检测、生产管理、视频监控、语音广播等子系统，按主要功能可以划分为管理功能、流程控制功能、电力监测功能以及视频监控功能四个功能模块。

1.1 管理功能

管理功能主要包括日常的工艺管理、设备管理、生产管理等任务，用来生成各种生产报表及管理报表。管理数据获取途径有手工录入、控制CPU采集及电力监测等系统数据共享等。

1.2 流程控制功能

通过TCP/IP协议与挂在同一Ethernet网的PLC进行数据交换，对现场设备按照工艺规则进行控制，可以远程或就地完成作业流程的预选、起动、停止，实现自动化生产

控制。

1.3 电力监测功能

作为控制管理系统的辅助监测手段，实现远程自动抄表功能，同时可以对用电情况进行在线能耗分析，电力监测的数据来自于放置在低压控制室中的远程终端，这些终端按一定数据格式通过RS485协议向上传送信息。

1.4 视频监控功能

视频监控系统采用数字化存储技术通过TCP/IP协议与挂在同一Ethernet网的交互平台进行数据交换。视频监控完成港口码头生产、安保的视频实时监控、存储、回放的

功能。

2 智能多元交互平台技术

港口连续装卸系统工艺复杂时，传统的通过固定流程编号或静态表法来确定流程的控制的方式已经很难适应操作的灵活性，为了使大型散粮筒仓系统的流程控制更加便捷和高效，我们开发出智能化流程选择技术，能够实时接收、处理操作员通过上位监控系统点击动作，操作员无需察看设备状态（如远程、故障、运行等），也无需关心工艺路径（如是否有交叉等），只需根据工艺目的，顺序点选首设备、中间设备、尾设备，即可自动获得可供选择的有效路径。

对于复杂的装卸工艺，通过智能化流程选择技术形成的有效路径可能是两条或两条以上，在流程控制功能模块中，只能依靠操作人员进行人工选择，为此，我们针对每条路径应用电力监测系统的数据进行能耗预测，从而能够基于耗能指标选出最节能的有效路径。

由于流程控制系统和电力监测系统是独立的，因此，我们提出并实现开放的多元交互平台，让管理、流程控制、电力监测、视频监控等独立系统完全实现数据共享。各系统功能相互独立，利用网络技术将储运系统共享一个交互平台，实现双向、分层、开放互联实时可靠的控制管理信息系统，优化生产管理过程。各功能模块之间通过统一的接口协议规划，能够在统一的信息交互平台实现数据同步编辑、存储、更新。其中包括工艺流程作业系统的全部数据、管理系统的全部数据、电力系统的全部数据、计量系统、生产辅助系统以及视频监控数据等。同时，实现人机交互界面的多元化，各功能模块可以通过交互平台对其他功能模块实现相应的操作。

3 应用实例

本研究依托广州港南沙粮食通用码头自动控制系统项目，该项目建设1个7万吨级和1个10万吨级的粮食专用泊位，一期总建设仓容45万吨，是广州市的重点建设项目，规模较大，工艺复杂，装卸工艺流程逾3000条。在管理平台上充分兼容流程控制和电力监测全部信息，软件开发工具为microsoft visual studio 2010，开发平台为SQL server 2008，windows server 2003；上位开发软件IFIX，PLC编程软件RS Logix 5000。

在该交互平台中开发应用智能化流程选择技术。该技术具体开发包括对象类设计与封装（如设备类、仓类等）、对象属性设计、动态链表实现、智能化选择算法实现、数据通讯实现等，使用的对象（如控制设备）或属性（如设备状态）等，在上位监控系统、PLC系统及管理信息系统中具有统一的定义或规范，相关系统之间可以进行无缝的数据及信息交换。按照预定义的选择条件，通过遍历链表结点、递归等算法，动态选择出有效工艺路径。

图1 基于多元交互平台的流程智能选择

根据南沙粮食码头生产实际情况，有效工艺路径的能耗预测的计算样本周期选定为10天，在该交互平台中通过数学建模得出相应路径的生产作业能耗预测值。

该生产作业任务在多元交互平台上提供起始和末端设备后，智能生产两条有效路径，并且分别智能预测能耗值，在该次任务中显然流程编号为11532的有效路径为首选，从而降低了操作人员的工作强度，减少了生产的

能耗。

4 结语

基于多元交互平台的流程智能选择技术，通过管理、流程控制、电力监测、视频监控等系统紧密配合，实现了数据的充分共享，利用智能化算法完成动态、优化的流程选择，能够准确、高效、灵活、最优地选择出符合生产现场需要的最优工艺流程，极大地简化了操作过程，有效提高了港口生产作业的效率和能耗水平。

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