桥式抓斗卸船机无线称重系统的应用.pdf
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桥式抓斗卸船机无线称重系统的应用.pdf
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桥式抓斗卸船机无线称重系统的应用李正君?
胡淑芬?
于祥春?
张?
涛(日照港集团股份有限公司,?
山东?
日照?
276826)摘要:
分析了卸船机原有称重系统的不足,提出了改造卸船机称重系统的的技术措施,应用了具备强大功能的卸船机无线称重系统,加强了设备管理,激励了员工的积极性,实现了运营管理技术的革新。
关键词:
卸船机?
无线称重?
传感器?
设备管理TheApplicationofWirelessWeightingSystemonBridgetypeGrabShipUnloaderLiZhengjun?
HuShufen?
YuXiangchun?
ZhangTao(RizhaoPortGroupCo.,Ltd.,?
Shandong?
Rizhao?
276826)Abstract:
Thispaperanalyzestheshortageoforiginalweightingsystemofshipunloader,putsforwardthetechnologicalmeasuresofimprovingtheshipunloadersweightingsystem,intro?
ducestheapplicationofpowerfulwirelessweightingsystemusedbyshipunloaderwhichen?
hancesthedevicemanagemen,tencouragestheinitiativeofstaffandworkers,andrealizestheinnovationofoperationalmanagementtechnology.Keywords:
shipunloader?
wirelessweightingsystem?
sensor?
devicemanagement?
日照港目前拥有大型专业桥式抓斗卸船机(以下简称卸船机)共6台,作为当今世界最先进的卸船设备,其起升机构的称重系统是卸船机运行的重要系统之一,也是港口散货装卸数据监控系统的核心支撑。
卸船机原机配备的称重系统误差率及传感器稳定程度已远远不能满足卸船机的计量要求,更谈不上对卸船机设备的后台管理。
经过技术人员运用计算机仿真技术,建立了港口装卸系统的作业仿真模型,并对港口散货装卸系统和设备调度进行深入分析和研究后,在此基础上对卸船机原称重系统进行了改造,应用了具备强大功能的卸船机无线称重系统。
1?
无线称重系统的应用1.1?
运用基于数字分析模型的动态称重计量技术卸船机装卸过程是完全动态的,测量元件上受力也是动态变化的。
因此,对设备进行状态监测,对整个动态称重过程进行系统建模,建立了精准的数字分析模型。
为了确保精度,对设备加装了4台销轴式重量传感器,在不改变原滑轮受力情况下把采集的模拟信号通过CPU按动态数据模型换算处理,经过ChineseV2.39单片机计算后,得出的重量值再经过位置开关,最后通过PLC给出的开闭斗命令,由方向传感器和位置检测两部分共同判断该次装卸过程是否有效,有效则记录该次数据。
记录的数据进行综合计算处理后,获取精确的数据。
并且通过设置的eView触摸屏软件运算在触摸显示屏上所显示抓取货物的重量、作业次数、是否超重等实时信息。
考虑到卸船机设备安全,在PLC系统中加入了报警、刮舱、急停、超重等信号,为安全生产提供了支持。
?
23?
港口科技?
信息化技术1.2?
采用数据补偿与数字滤波系统1)改造后的卸船机无线称重系统对设备运行特性以及传感器静、动态特性和冲量冲击的研究,以运行时的理想化数学模型作为自适应测量环节的参考模型。
空载时,在参考输入Ws=0下,参考模型输出ys(k),它与卸船机实际空载运行时的输出y(k)比较后的差值y(k)-ys(k)作为系统的零位误差,由参数估计器实时修改系统零位,从而实现零位的自动跟踪和校正。
在非空载状态下,由于卸船机实际载荷量W未知,自适应测量环节以其输出值(k)近似作为参考模型的参考输入,Ws=(k),参数估计器实时估计模型参数,进行动载荷计算,从而实现测量过程中的动载滤波。
整个系统采用优化补偿技术,引入人工智能和优化算法,研制基于微处理器的数字补偿装置,串接在传感器之后,对传感器数据测量进行软件补偿,提高传感器动态响应速度和测量数据的精确性。
2)动态监控系统应用领域环境大都较为复杂,存在大量低频随机信号,如减速机运行振动、起升钢丝绳摩擦振动、设备移动振动、钢结构震动等。
采用将神经网络和小波分析相结合的智能软件滤波方法,既能减少系统开销,又能最大限度地获取有效信号,保障动态过程精度。
改造后的无线称重系统数据精度大大提高,计量误差控制在3%范围以内,误差统计率小于1%,数据传输时延迟少于50s,数据组合网络可以一对32个前延点,达到国内外先进水平。
其稳定性和测量精度能够满足高性能、多功能、智能化的要求,具备数据处理自动零位搜索和校正等功能。
1.3?
混合纠错的差错控制方式无线终端接受的信号有基站传来的直射波、地面反射波,还有经过各种障碍物所引起的散射波,这些同频率信号经多条传输路径产生干扰。
对于信号的传输过程,会产生突发性误码,也易造成随机性错误。
为保证通信的质量,对信号必须进行信道编码以及对差错码进行必要的控制和纠正。
设备作业中需要频繁移动,因此,无线终端也是移动的,堆场上矿石的反射以及散射,使得工作区域的无线通信同时存在着短波信道传播和散射信道传播,在深入研究港口周边噪声和电磁干扰后,采用混合纠错的差错控制方式,有效保证了数据传输的真实性。
1.4?
具有自恢复功能的港口散货装卸专用无线局域网改造后的卸船机无线称重系统具备在线对港口散货信息进行采集、分析、传输和保存,通过无线数据网络系统,利用软件实现港口散货装卸数据的综合信息查询和对卸船机设备部件的管理以及对卸船机司机的计件考核的依据。
根据码头业务特点和地理布局,设计码头无线局域网络拓扑结构,满足港内TCP/IP网络通讯协议要求,实现设备运行状态的监测。
考虑到港口散货作业需要集中性、时效性和可靠性,无线局域网会受到移动设备的影响,经常会造成中断,因此在动态和干扰屏蔽性较强的场合建立局域网,采用可以快速恢复的5.8G无线网络框架,解决断线后快速恢复,提高传输距离及抗干扰性,通过光纤和无线局域网络的组合关系保证数据得到有效的传输。
无线通讯方面,采用54兆高速连接对全部卸船机进行5.8G无线信号覆盖,支持点对点(P2P)、点对多点(P2MP)无线连接,支持WPA2/WPA/802.1X加密及认证方式,支持MAC地址过滤功能,支持803.1D生成树协议,防止环路。
通过兼容802.11b/g三种标准的双频三模电信级无线网络传输设备的架设,把数据无线传输到数据接收器上,再通过光缆传输到无线称重服务器上,然后把数据通过网络协议并入日照港局域网,且可通过WEB/SNMP管理。
整个传输过程可对设备进行中继,不需对被中继设备做任何设置,扩大了覆盖范围。
而且具备网络数据检测,检测网络设备在线情况,设置自动监测断线重启功能,保证网络在死机情况下自动重新启动运行。
1.5?
具备综合查询系统和设备管理系统在软件开发方面,服务器采用SQLSERVE数据库对数据进行封存,并利用无线称重系统采集的数据开发的设备管理信息系统,通过用户名和密码登陆网页进行多种实时查询和数据统计。
而且能够对数据进行备份和恢复,使设备管理更科学。
利用综合查询系统查询的数据能够为卸船机钢丝绳、衬板、减速箱、抓斗、变频器以及高压电机等多种部件提供数据分析平台和更换依据,保护?
24?
港口科技?
信息化技术了卸船机各运行部件,延长了卸船机的使用寿命。
卸船机无线称重系统通过数据积累,为卸船机司机的计件工资提供了依据,消除了!
大锅饭的模式,从而大大提高了卸船机司机的工作积极性,保障了卸船效率。
2010年3月17日,日照港卸船机司机利用无线称重系统创造了单班27000t的世界卸船效率。
2?
结束语本项目的改造成功,不仅能够提供比较准确的计量数据,更重要的是能够保证卸船机在作业时不超负荷运行,从而保护卸船机的金属结构,延长卸船机的使用寿命,并为卸船机装卸效率提供有力的原始数据。
本项目实时有效地缓解了港口吞吐量的快速增加给装卸作业带来的巨大压力,采用了先进的数据检测优化和无线通信技术,确保了港口散货装卸的高效调度。
经过长期运行,日照港卸船机无线称重系统稳定可靠,保障了25万t级和35万t级矿石泊位的作业效率,实现了运营管理技术的革新。
参考文献1孙宝元.传感器及其应用手册M.北京:
机械工业出版社,2004.2赵负图.新型传感器集成电路应用手册M.北京:
人民邮电出版社,2009.3胡耀东.基于SUNSPOT无线传感器网络实验教程M.北京:
电子工业出版社,2008.4胡寿松.自动控制原理(第四版)M.北京:
科学出版社,2004.?
(上接第19页)?
吹填第二层粉土(粉砂)时,亦从距水门最远处开始,根据吹填砂的流动效果及坡比布设排泥口,必要时将排泥管向吹填区内延伸,以保证砂层能够覆盖至吹填区中部。
吹填时管口另外加装散喷头,减小管口喷出泥浆对淤泥层的冲击,使出砂均匀落在吹填区内,提高表面强度。
3?
工程质量控制3.1?
挖泥船定位1)施工时,挖泥船自身采用GPS定位法,保证定位精度符合#疏浚工程技术规范要求。
定位所用仪器必须符合精度要求,施工中按规定定期检测。
2)挖泥船上的GPS系统按预置的施工区、开挖线进行施工导航。
根据施工需要程序化、科学化管理,动态控制疏浚施工。
3)开挖的实际位置应根据船上的定位点与实际船型的几何图形的相对关系确定,疏浚作业时,经常用定位仪器校正船位,以保证疏浚范围的有效控制。
3.2?
开挖深度控制1)施工期间定期对GPS天线高及施工用的水尺进行校核。
挖泥船的挖深指示标尺在施工前校验,施工过程中应根据挖泥船的吃水变化进行修正。
2)在疏浚施工中,须及时、正确观测并通报水位,船舶施工操作人员根据水位的变化,及时调整绞刀的下放深度,以保证施工挖深。
3)根据疏浚施工回淤及冲刷情况增加或减少施工超深,超深的深度通过施工初期试挖确定,并根据实际情况和实测资料随时修正。
4)为了更好地掌握卵石回淤规律,采取分区进行水深测量,即挖完一段,测完一段,随时做到心中有数,以便及时调整施工工艺。
3.3?
吹填区平整度的控制施工期间根据吹填砂的实际沉降、流程和吹填砂坡比,及时调整管线间距,并经常性测量吹填高程,及时延伸排砂口,实时变换排砂口方向,保证吹填砂平整度满足要求。
4?
结束语采用分层开挖、分层吹填的施工方法可以使浮泥、流泥尽量排出吹填区外并且可以使下层较硬土层尽可能吹填至表面,有利于后续软基处理施工;同时在吹填过程中必须根据泥面的实际沉降、流程和坡比,及时调整管线间距,并经常性测量吹填高程,及时延伸排泥口,实时调整排泥口方向,保证泥面平整度满足要求,为后序软基处理施工创造有利条件。
?
25?
港口科技?
信息化技术
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- 抓斗 卸船机 无线 称重 系统 应用