基于GPRS通信的卸船机设备调度系统

【摘要】本文简述了GPRS通信技术，及其在卸船机设备调度通信中的使用。GPRS以其不易受干扰、多点组网等优点，在港口和码头很易适用；同时，也浅要介绍了卸船机设备调度系统的构成，及其工作原理。该调度系统旨在互补现有的卸船机设备控制系统，也存在一些需要完善的方面。

【关键词】GPRS调度卸船机

随着全球贸易一体化的发展，我国对散货（如不加包装的煤炭、矿石等物料）的需求大大增加[1]，我国码头装卸设备也随之取得了飞跃式的进展，码头机械正朝着大型化、高效化、智能化的方向发展。为使运输系统营运更加经济合理，有效的缩短货船在码头的停泊时间，提高货船的周转速度，实现了码头企业对于设备的实时监控，要求卸船机设备具有高效的工作周期，也需要对卸船机设备有高效的调度。而要对这些设备实现远程监控需要处理巨大的信息量，以往的远程RCMS（远程起重机管理系统）多通过工业以太网通过服务器连接入Internet进行远程监控。本文介绍一种基于GPRS通信的卸船机设备调度控制系统，通过采集现场控制设备的状态，将其使用GPRS通信技术传输到调度中心，由中心调度人员和调度软件协调交互完成卸船机设备的工作调度。

一、GPRS通信技术

GPRS（General Packet Radio Service），即通用分组无线业务，是一种以全球移动通信系统（GSM）网络为基础的数据传输方式。它是利用而”分封交换”的概念所发展出的一套无线传输方式，它可以让多个用户共享某些固定的信道资源，资源利用率高。它传输速率高，网络接入速度快，还支持应用最为广泛的IP协议和X.25协议，可以与INTERNET网络进行互通[2]。通过GPRS网络直接将实时的设备过程数据传至WEB服务器，用户可在IE浏览器上进行实时数据监控及设备数据处理实现远程RCMS的功能。在国内，只要有移动网络覆盖的区域，均可以使用，尤其在码头为适用。

在实际中，我们使用GPRS无线数传模块为RemoDAQ 8554A GPRS DTU，该模块具有RS232/RS485接口，+12V～30VDC的宽电压供电范围，通信速率以及工作温度范围，很适合工业使用，也较容易与调度控制器（PLC等）协同使用。PLC作为码头机械设备总控制器，将设备信息实时传至DP总线网络下的GPRS终端SYMT上，由SYMT周期性发送给远程数据解析器，进而进入用户数据库及在网站上显现出来。用户可以登录网站通过设备编号查询设备的详细信息，包括实时工况数据、历史工况数据、实时故障报警、历史故障记录，并制作故障诊断知识库。而且，RemoDAQ 8554A GPRS DTU支持GSM900和GSM1800双频，利用GPRS网络平台实现数据信息的透明传输，为可以用户提供高速、永远在线、透明数据传输的虚拟专用数据通信网络，便于中心对多点、点多分散的中小数据量的传输，组网方便。

二、卸船机调度

提高电厂码头卸船机设备的利用率，是缓解资源短缺矛盾的有效途径，也是改善码头作业状况的迫切需求。岸边的卸船机设备为到码头的煤船提供装卸作业。卸船机设备的调度，应有利于尽快完成装卸作业，缩短煤船在码头停留时间，提高停泊区域的周转率。

卸船机设备调度的本质：是分派有限的机器资源来完成作业任务以实现优化目标。图1中所示为卸船机设备调度示意图[3]，其中n表示煤舱的数目，m表示卸船机设备的数目，n>m≥2。

调度算法理论以及模型方面，由于一般的工业控制器在复杂智能算法方面的短板，在实际使用中，根据文献[3]的基础理论引入了单目标线性规划算法。

三、调度系统组成

该调度系统主要由调度中心PC机、GPRS通信网、各装卸设备控制器组成，系统结构示意图见图2。

调度中心PC机上安装有力控组态软件ForceControl V6.1，该软件内组态界面能够实时显示各设备的位置、是否在执行作业、运行时间、运行状况等信息，并提供调度交互界面，由调度人员发出装卸设备是否投入工作，在何时对哪个舱位执行作业任务。而且，ForceControl V6.1软件内置各种工业控制器驱动，还包括无线通信设备驱动，比如ZIGBEE通信驱动、GPRS模块通信驱动等，更方便与GPRS模块进行通信连接。

GPRS通信网，由安装在装卸设备上的各个GPRS模块组成，通信波特率为9600bps，与调度中心的GPRS模块组成STAR网络。

调度控制器与原有装卸设备控制器进行通信，获取装卸设备当前或以前的工况信息，包括是否在作业、运行状况和时间等信息，然后通过GPRS模块传送到调度中心；并接收来自调度中心的控制命令，与原有设备控制器协调工作。由于，当前大多数调度控制器（比如PLC）多支持MODBUS通信，所以调度控制器与原设备控制器使用MODBUS通信。

对于各装卸设备的位置，使用增量编码器来进行检测。由于码头的各装卸设备的工作运行轨道都是直线，更便于编码器的应用。在轨道上按一定的距离设置数个接触限位开关，将其通断信号和编码器信号引入调度控制器，来完成各装卸设备的位置确定以及修正。

四、结束语

GPRS技术的开发与使用，给现代人们的学习、工作和生活带来了极大的便捷，有力地推动了城市化信息交换的进程。相信在不久的将来，GPRS技术会深入到我们生活中的各个方面，有利于减少人类劳动量、提高工作效率、节省人力资源开支，本文简要的介绍了基于GPS通信的卸船机设备的综合调度系统，引入了GPRS无线通信技术，使通信避免了有线传输的布线麻烦，也避免了其它无线通信技术受频带以及距离的制约。另外，在其他学者的研究基础上，引入了单目标线性规划算法，并在ForceControl V6.1组态了调度界面。

当今自动化码头、无人码头等概念已逐渐深入人心，GPRS网络应用于数据传输，稳定性可基本保证，可实现基于GPRS数据的以太网模拟及RCMS数据的远程备份。选用GPRS作为煤码头远程管理与监控应用的一种选择，对研究虚拟码头平台与码头机械监控、码头管理、布局调度等系统集成技术，有着一定的借鉴意义。该系统还存在一些需要改进的地方，应以后的实践中不断探索发展。

参考文献

[1]尚领军，樊军等.全自动卸船机的控制模式[J].科技信息，2008（10）：70.

[2]陈华，叶桦.工程机械车载终端中GPRS通信的分析及实现[J].福州大学学报（自然科学版），2008（36）：8-12.

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[5]霍柳行，董爱华.一种使用Zigbee通信的火灾监测与报警系统设计[J].仪器仪表用户，2011，18（2）：16-20.

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[7]雷雨，陈白宁.基于OPC的S7-300PLC与力控组态软件通信实现[J].成组技术与生产现代化，2011，28（1）：47-50.