一、 前言
      起重機是碼頭與港口的主要生產設備，起重設備的運行狀況是碼頭管理者時刻關心的大事。使用遠程監控技術可以有效地提高故障設備修復的工作效率。它能使設備的維護修理人員在故障發生的第一時間及時了解故障信息，而不論他所處的地點距離故障設備有多遠，這樣可以大大節約故障查找的時間。通過遠程監控技術甚至可以遠距離對設備進行編程工作，這對某些緊急情況下，如備件不足時，需要對控制器進行局部的程序修改時很有意義。

      現代的遠程監控系統與過去相比性能上已有了很大的提高,它是網絡技術、電子技術、現代通訊技術、計算機軟件等的綜合運用。計算機遠程監控系統可以極大地提高人們的生產自動化水平和生產效率,已經被廣泛應用于許多行業和領域。

      在互聯網誕生之前，遠程監控系統的數據傳輸網絡大都使用公用電話網和一些專用網絡。無線傳輸受到地形和電臺的功率限制，遠距離難以實現；專用網絡覆蓋的區域范圍也有限，并且建立網絡所需的成本較高；公用電話網覆蓋的地區范圍雖大，但在跨省市或國家時所產生的高額長途話費，使得監控成本過高，并且速度很慢。因此，一直以來，由于缺少一個覆蓋面廣、通信成本低且速度足夠快的數據傳輸網絡而制約著遠程監控系統在工業自動化領域的發展和應用。互聯網的出現以及無線通訊技術的進步，為工業自動化的遠程監控應用提供了堅實的基礎。互聯網覆蓋面廣，幾乎覆蓋了世界的各個角落；通信成本低，不存在異地通信成本差異；速度較快，除了傳輸文本數據流之外，還可以同時傳輸音頻、視頻流數據，使遠程監控的內容更加豐富、使用更加方便。更重要的是，隨著信息高速公路的發展，互聯網進一步發展的潛力巨大，速度、可靠性和安全性將不斷提高。

二、 項目分析
2．1 系統組成
2．1．1 終端數據采集器
負責采集各項數據，如起重量、起重力矩、小車幅度、吊鉤高度以及回轉角度等。

2．1．2 無線通訊設備
      由于起重本身結構設計相對嚴緊，如果采用有線來傳輸線數據的話，那將對起重機的正常工作帶影響。
      鑒于采集器的接口和設備的工作環境等多種情況的要求，我們選擇廈門四信通訊有限公司的F2103 IP MODEM。采用RS-232/485接口、金屬外殼設計，它具有體積小、功耗低、配置使用簡單、即插即用。支持主備數據通道、并行多數據通道，支持實時在線和按需在線多種工作方式，如定時上下線和設備喚醒，并且支持APN網絡接入等功能不僅可以保障數據安全可靠，還能讓客戶根據需傳輸節省資費。

2．1．3 系統控制中心
      系統控制中心主要負責對數據的管理、存儲、分析以及下達各種控制指令或預警信息。

2．2 系統總結構
      終端采集設備通過RS232/485線與無線通訊設備連接，系統控制中心可以使用專線、ADSL等作為網絡接入方式。
      無線通訊設備F2103通過GPRS/CDMA/WCDMA/EDGE/EBDO/TD-SCDMA等無線網絡接入Internet，并與系統控制中心的服務器建立連接，為數據傳輸提供透明的傳輸通道。采集終端產生的各項數據通過RS232/485發送去 F2103，F2103就會將收到數據不做任何處地發送到控制中心的服務器主機。服務器主機收到終端的數據后對數據進行綜合分析及判斷，并向終端設備發出控制指令，服務器主機發出的控制指令通過通道傳輸到F2103后，F2103通過串口送到采集終端，從而實現了數據雙向透明傳輸。

2．3 系統功能
      該系統通過對塔機起重量傳感器、幅度傳感器、高度傳感器以及角度傳感器等輸出數據進行分析處理，實現對系統工作時起重量、起重力矩、小車幅度、吊鉤高度以及回轉角度的實時監控，能自動、可靠的保證塔機的工作始終處在該塔機起重性能曲線（或負荷特性表）所限制的范圍內，一旦探測到可能超載或超力矩時將先預警，直至報警并通過此塔機的控制系統來動作，自動限制這種操作的繼續，盡可能的避免因操作者的疏忽或判斷失誤而造成的安全事故，極大的保證了塔機的安全使用，同時該系統能夠實時記錄塔機作業中的危險工況，為事故的分析處理提供可靠的依據。

2．3．1 狀態監測
1）對起重機功能有重要影響的電氣參數以及所有基本元件的狀態進行監測,并通過相對應的直觀圖表進行顯示。
2）對整機的工作狀態(安全鎖、高壓供電狀況、低壓供電狀況、各機構工作狀態、外部工作環境如溫度、風速等)進行監控和顯示。
3）對起重機主要機構的工作狀態（位置、負載、速度、電壓、電流、頻率、運行方向、電機溫升制動器、驅動器、主要接觸器、檢測元件等）進行監控和顯示。

2．3．2 故障診斷、分析
1）能夠顯示故障內容、時間、具體位置、解決方法并顯示相應幫助文檔。
2）能夠將控制線路、驅動器PLC部分的故障位置、故障現象顯示到具體的故障點。
3）系統設有故障點保護功能，可存儲故障發生前后的有關波形圖，以作故障分析、排除、現象歸檔的依據。
4）系統能夠對歷史故障進行分析、建立相關數據庫。產生的故障可直接調用歷史故障進行比較排除。
5）系統能夠對電路圖和PLC程序進行修改并歸檔保存。

2．3．3 預防維修
1）系統能夠對損耗部件和需要周期性保養的時間自動記錄，并與各自規定的更換間隔和維護周期相比較，更換間隔和維護周期可自由調整系統在到達更新時間或維護周期時提醒用戶。
2）系統提供有足夠的存儲容量，可以自由的增加損耗部件和維護保養項目。

2．3．4作業統計
   系統能夠分別按班次、日、周、月統計和查詢作業的次數、重量以及作業起始時間、等候時間、生產效率等。

三、項目架構實施方案

3．1 無線通訊設備F2103與采集終端連接
IP MODEM F2103支持RS232/385通訊接口，可通過RS232/485與采集終端連接。如下圖

3．2 數據控制中心服務器網絡接入方式
3．2．1專線接入 

      中心采用APN專線， 所有終端都采用內網固定IP，客戶中心通過一條APN專線接入移動公司GPRS網絡，在GGSN與移動公司互聯路由器之間建立GRE隧道。為客戶分配專用的APN，其他的用戶不得申請該APN。只有該專網內的SIM卡才能進入該APN，防止其他非法用戶的進入。用戶可以內部建立RADIUS服務器，以保證用戶內部安全。用戶在內部建立DHCP服務器（或在APN路由器內，啟用DHCP功能），為通過認證的用戶分配用戶內部地址。

      此種方案無論實時性，安全性和穩定性較前一種方案都有大大提高，適合于安全性要求較高、數據點比較多、實時性要求較高的應用環境。在資金允許的情況下的最佳組網方式。

3．2．2 ADSL撥號連接（動態公網IP地址）
      控制中心采用ADSL等INTELNET公網連接，采用公網動態IP+DNS解析服務的。客戶先與DNS服務商聯系開通動態域名，IP MODEM先采用域名尋址方式連接DNS服務器，再由DNS服務器找到中心公網動態IP，建立連接。此種方式可以大大節約公網固定IP的費用，但穩定性受制于DNS服務器的穩定，所以要尋找可靠的DNS服務商。此種方案適合小規模應用。

3．2．3 通過固定公網IP連接

      控制中心采用ADSL等INTELNET公網連接，采用公網固定IP服務的。此種方案先向INTERNET運營商申請ADSL等寬帶業務，中心有公網固定IP的。IP MODEM直接向中心發起連接。運行可靠穩定，推薦此種方案。

3．2．4 數據中心軟件平臺構建
      中心端軟件的構建有多種方式，對于傳入數據的方式的不同，我們提供不同的軟件來幫助客戶快速地實現中心端的數據接收和現場設備的管理。

目前四信提供三種方式的中心接口：

      首先是對于組態軟件，目前很多組態軟件廠家已經集成了我們的驅動了，可以直接配置使用；其次對于原本是讀串口的程序，提供一個虛擬串口軟（TCP2COM）；最后是對于想開發自己獨有的數據中心軟件的客戶，會提供一個動態鏈接庫及四信公司的數據中心軟件，不僅開放源碼還全程協助客戶進行自己數據中心軟件和功能的開發。客戶可能通過動態鏈接庫快速開發一個靈活的、穩定的、功能齊全的終端管理和數據交互的中心軟件

四、方案特點

1 、傳輸模塊采用無線接入GPRS網絡，目前GPRS網絡在國內已經運營了十幾年，網絡穩定，技術成熟，覆蓋率廣。
2、傳輸模塊采用工業級設計，金屬外殼，外接電源DC 12V/500mA；通信電流：<250mA (12V);工作環境溫度 -25~+65ºC;儲存溫度 -40~+85ºC;相對濕度 95%(無凝結);多重軟硬件看門狗設計。適用于起重機戶外工作環境。
3、傳輸模塊具有可靠的網絡連接、智能防掉線、支持在線檢測、在線維護、掉掉線自動重拔，確保設備永遠在線，確保通信通道正常，為數據中心提供數據。
4、終端傳輸模塊支持多種激活方式，如語音電話、短信、數據等；終端設備故障或異常時，自動發短信報警信息給維護人員。
5、傳輸模塊采用主備份中心與中心自動恢復功能，并同時支持多中心并發功能（最多五個）。
6、方便控制，管理人員不需要親臨現場就可以對現場的設備進行監視，完成參數的調整與設置，進行有效的故障恢復等，大大提高勞動生產率，節約了生產的人力資源。
7、及時響應，實時的遠程監控，可以對故障做出及時的響應，從而大大降低故障帶來的經濟和其他方面的損失。
8、規范管理和操作，起重設備的運行作業過程全面監控是非常必要的，通過過程監測，可將機械作業的過程以數字方式全部記錄下來，從而既可以對操作人員進行工作量考核提供真實的數據，也可以規范操作，對違章作業提供記錄信息，另一方面還可以監控設備的故障狀況，及時找出故障點，同時根據記錄查出故障原因。
9、四信可為客戶提供二次開發包和多語言版本數據中心服務器軟件以便客戶的需要進行二次開發；同時針對客戶的需求，提供多種技術支持，包括產品網絡組網方案設計、技術人員技術培訓、軟件開發全程技術配合、設備現場調試技術支持等服務。

五、方案總結

      起重機遠程監控系統對保障生產安全和方便生產管理具有重要的意義.設計一套先進、方便實用的數字化遠程監控系統，對于實現人們的安全生產、提高監控質量、實現科學有效的管理具有十分重要的意義。