摘要：针对我国船企目前在对吊车设备运行状态未能有效监测的情况，论述了利用基于物联网相关技术实现吊车运行参数监测预警的实现方法，系统由数据采集节点、数据处理中心及状态展示终端三大主要部分构成，为吊车等特殊设备的安全运行提供可靠保障，为设备保养维护提供依据。目前该系统已通过实际生产工况测试，取得明显效果。
关键词：吊车；物联网；监测预警
0 引言
不久前，全球最权威航运造船机构公布的数据显示，2017年全球造船业三大指标，中国再次全面领先对手、位居世界第一。与此同时《中国制造2025》的提出，体现了国家在战略层面上，相较于量的扩大更注重质的飞跃，从制造业大国转变为制造业强国。实现这一目标的重要途径之一是利用各种物联网技术，尤其在一些大型设备的生产过程中，流水线难以有效应用，而利用物联网技术可以使生产制造整个过程中的各种设备的运行参数由依靠人工观察为主转变为自动感知、监测、报警和优化等，从而为降低成本、提高效率、提升品质、安全生产贡献力量。
本文针对船舶制造企业生产过程中，起重设备运行参数监控提出一种方案，并为设备调度、维护保养提供一定依据。
1 系统结构原理
吊车这一类设备的运行参数之所以长期以来未能普及自动感知能力，其主要原因是吊车经常处于移动状态，给布设有线感知网络带来极大困难，而无线网络的可靠度一直较低且价格不菲。随着技术的发展，无线网络的价格越来越平民化，可选的方案也多起来。
本方案系统结构如图1所示：
图1 系统结构图
图中虚线表示无线数据传输，实线表示有线数据传输，箭头方向表示数据传输的方向。
系统中动态采集吊车运行的主要参数，合以设备身份标识信息，经由Zigbee网络传输至数据中心，经数据中心处理后，展示给终端用户。
2 终端数与路由器节点
数据终端采用CC2530单片机，设置4路输入接口和1路输出接口。温度传感器占用1路，采用DS18B20温度传感器，另外3路输入分别是风杯式风速传感器、S型拉力传感器、霍尔电流传感器，输出0~5V电压模拟量；报警蜂鸣器占用1路，在吊车起重超载或电流超负荷等情况下，发出警报以提醒吊车操作人员。
终端节点数据汇总传输采用Zigbee无线网络，每台吊车安装一个终端节点，定时向协调器发送由自身IEEE地址信息和采集到的运行工况信息组成的消息，同时，终端节点接收来自协调器的报警信息。
路由器节点安装在距离协调器节点相对较近的设备上，除具备与终端节点相同的数据采集功能和报警功能外，也可以转发协调器与终端节点间的数据，加之能够动态组网，可以实现更大范围的网络覆盖。
3 协调器与数据处理中心
协调器节点负责接收来自终端节点和路由器节点发送来的数据、向终端节点发送指令数据，并通过串口与数据库服务器连接，将收集到的吊车终端数据发送至数据库服务器，经过相应处理后写入数据库。
利用C#编程实现的数据中心执守进程将收到的实时数据进行初步分析后写入数据库，并对数据库中的数据统一进行汇总、分析、监测，得出设备工作量等信息。其中，对于实时数据异常的节点（例如起重吨位超过起重能力、起重电机温度过高、现场风速过大等），则发出警报指令，终端节点收到指令后会蜂鸣报警，以及时提示吊车操作人员。对吊车工作状态的分析的主要依据表1所示：
表1 吊车状态说明
数据库采用MS SQL Server 2012，主要记录吊车的设备信息、设备保养维修记录信息、实时数据信息、吊车工作量汇总信息等，其中设备信息包括Zigbee终端节点的IEEE地址、吊车编号、位置、起重能力、各参数允许的上限值等，实时数据信息包括前文所提及的传感器监测的参数以及数据产生的时间，以便对设备工作进行分析。
4 展示端
展示端目前主要指PC展示端，由C#编写的Socket应用程序，主要用于向管理员展示实时的工作状态、汇总的工作信息及参数预警值。当实时数据的异常情况持续一段时间时，系统在向数据采集终端发出警报信息的同时，也将具体异常情况展示到PC展示端，以缩短问题存在的时间，降低事故发生的风险。
5结束语
利用物联网技术使一些大型设备变得智能化，是当前技术变革、提高效率、防范安全生产风险的重要手段。本方案实现了为吊车这类大型设备实时把脉，随时体现其使用状况，并能够汇总其使用率等信息，为设备的保养维护提供可靠的依据，且涉及到的术已经十分成熟可靠，安装部署起来成本完全可以接受。本方案也为其它特殊设备的智能化提供一个借鉴，商用前景广阔。
参考文献：
[1]李艳芹.物联网在造船起重机监控系统中的应用研究[D].北京理工大学，2015.
[2]申倩楠，李文钧.无线组网技术在物联网方面的应用[J].物联网技术，2014，4（04）：54-56+60.
[3]付宗魁，童红兵.物联网技术在海水养殖中的研究与应用[J].物联网技术，2017，7（08）：47-48.
论文作者:毕永明,张传聪
论文发表刊物:《基层建设》2018年第20期
论文发表时间:2018/8/16
标签：吊车论文; 终端论文; 节点论文; 设备论文; 数据论文; 信息论文; 技术论文; 《基层建设》2018年第20期论文;