基于互联网技术斗轮机远程监测系统的应用

时间：2024-04-25

李业庆

中国电建集团长春发电设备有限公司吉林长春 130000

1 斗轮机如何接入互联网

斗轮堆取料机控制系统的核心是可编程序控制器（PLC），斗轮机上所有信号（例如数字量信号和模拟量信号）都可以通过PLC采集。也就是说，我们要做的就是通过工业网关将PLC接入互联网。

但是，斗轮机属于轨道移动大型机械设备，无法通过有线方式接入互联网，只能通过配置远程4G无限流量网卡（付费）的方式来实现。服务器设置在生产厂家，需要一个公网IP地址。网关和服务器通过OpenVPN虚拟专用网络通道连接，进行加密通讯，工程师就可以通过互联网连接VPN服务器实现远程访问[1]。

2 斗轮机远程监测系统的应用

2.1 UWB无线定位实施方案

为实现斗轮机位置的数字化，系统将煤场抽象成一个三维坐标体系，在斗轮机合适位置安装移动标签，确定坐标，通过采集移动标签与接收器之间的距离，使用三维定位算法计算出移动标签的坐标，从而实现斗轮机的精确定位。此次选用的移动标签UWB发送距离150m，接收器信号接收范围120m。为保证斗轮机定位精度，移动标签需要在任意位置同时被3个接收器所感知，接收器与移动标签之间的距离不能超过100m。

以某电厂条形煤场为例，煤场参数：300m（L）×120m（W），煤堆高度约12m，煤场储量20万t。为保证斗轮机定位精度，移动标签发出的信号需要在任意位置同时被3个或3个以上接收器所接收，接收器与移动标签之间的距离不能超过100m。条形煤场接收器，12台均匀分布在煤场周边，低处接收器8台，架设高度应不低于12m；高处接收器4台，架设应结合堆取料机以及支臂最高上升高度而定，一般不低于16m；同步控制器用量为1台。接收器通过U型卡件直接固定在安装支架上，有煤棚的煤场，接收器安装在煤棚上；有挡煤墙的煤场，安装在挡煤墙上方；对于四周无任何安装支点的地方，通过立杆的方式安装接收器。为获取斗轮机的堆取料位置信息和斗轮机的姿态信息，在斗轮机大臂前端、主体适当位置各安装1个移动标签。堆取料指导系统在堆取料机司机室内安装触控屏，实现指令接收、作业控制与反馈以及通讯。根据煤场的实际情况，建立数字煤场模型，煤场模型以二维地图的形式展示[2]。

根据TDOA三维定位算法计算出的斗轮机坐标，映射在煤场模型中的相对位置，显示堆取料机在煤场范围内的空间位置和姿态，直观展现给运行人员。集控室可以将经过审核的堆取煤作业单传送至斗轮机操作室的堆取料指导系统，发出堆取煤位置、堆取煤量、作业时间等取煤指令，堆取料作业区域闪烁显示。斗轮机驾驶人员接收到任务作业单后，按任务作业单进行堆取料作业，触控屏实时显示堆取料煤量信息，违反数字化煤场系统发出的堆煤、取煤指令时发出声光报警。

2.2 分班分炉计量系统

在斗轮机中可以应用远程操控系统来对数据建模进行采集，应用分班分班分炉分仓来计量。

在斗轮机的编码器的基础上，可以应用无线网络来获得斗轮机的位置，进而根据施工场所的实际分布情况，进而提供合理的方案，实现监视斗轮机运行工况的目的，同时在斗轮机指令在执行过程中发生偏差之时，可以自动提醒斗轮机的操作施工人员，对斗轮机做好精确取煤，同时通过皮带、斗轮机、入那炉皮带秤等设备进行原始数据的采集，依据班次以及机组等相关信息，来计算出分区、班次。通过入炉煤化验热值以及水分等相关指标，应用三维数字化图形的方式，对出库量质信息进行动态显示[3]。

3 斗轮机互联网应用实例

一大型港口散料装卸货运码头，斗轮机在正常作业气候条件下24小时连续运行。操作人员日工作四班三班转制。

斗轮机作为码头重要的设备可靠性要求极高，需要最小的维护量，能满足料场大运量、高效率和频繁的作业需要，保证设备长年稳定运行。用户急需厂家配合，为设备维护提供长期服务支持。厂家根据用户具体要求，为用户定制了远程监测管理系统。系统通过4G移动网络接入互联网，为用户提供远程在线技术支持。为了实现后续一系列功能管理，现场采集的数据类型至关重要。因此现场新增智能传感器，获得各个机构更多精准的数据对监测是十分必要的。

通过现场数据采集系统、数据监控及处理系统提供的各种数据，实现对设备进行远程管理。同时厂家根据用户要求开发了远程上位监测管理系统，具体实现的功能如下：（1）斗轮机实时总状态监测；（2）斗轮机各机构单独实时运行状态监测；（3）斗轮机故障报警和故障分析，并提示故障最佳解决方案；（4）斗轮机有关参数和图形实时显示，并可存盘打印；（5）对作业的堆取料量、作业时间等实现自动统计和打印；（6）斗轮机维修保养情况；（7）斗轮机各机构运行时间；（8）对PLC的程序、数据进行修改、调试和实时监控；（9）实时数据显示、历史数据保存、历史曲线查看、历史报警查询、系统参数设置等；（10）远程访问控制系统具备足够的拓展性，方便进一步的智能化升级[4]。