CN112758827A

CN112758827A - 一种门座式起重机远程遥控***

Info

Publication number: CN112758827A
Application number: CN202110083078.4A
Authority: CN
Inventors: 陈悦; 冯志超; 常华强
Original assignee: Yichang Chuangxing Electronic Technology Development Co ltd
Current assignee: Yichang Chuangxing Electronic Technology Development Co ltd
Priority date: 2021-01-21
Filing date: 2021-01-21
Publication date: 2021-05-07

Abstract

一种门座式起重机远程遥控***，该***包括云服务器平台、客户端、遥控操作台、固定基站、门座机监控终端、抓斗监控部分、船头船尾定位装置。云服务器平台通过第五交换机分别连接客户端、遥控操作台。云服务器平台通过5G通讯模块连接门座机监控终端，门座机监控终端连接抓斗监控部分。门座机监控终端、抓斗监控部分、船头船尾定位装置均与固定基站通讯连接。本发明一种门座式起重机远程遥控***，实现门座式起重机的远程遥控，并且可以与生产调度***通讯联网，为码头实现无人化作业、降本增效提供技术支持。

Description

一种门座式起重机远程遥控***

技术领域

本发明涉及门座式起重机控制技术领域，具体涉及一种门座式起重机远程遥控***。

背景技术

门座式起重机也称可转动的起重装置(简称转动部分)装在门形座架上的一种臂架型起重机。门形座架的4条腿构成4个“门洞”，可供铁路车辆和其他车辆通过。门座起重机大多沿地面或建筑物上的起重机轨道运行，进行起重装卸作业。目前，门座式起重机主要用于港口机械作业。桥架通过两侧支腿支承在地面轨道或地基上，具有沿地面轨道运行，下方可通过铁路车辆或其他地面车辆的特点。门座起重机还逐步推广应用到作业条件与港口相近的船台和水电站工地等处。门座式起重机的控制部分是其重要的一部分，直接与安全生产、工作效率相关。但是由于门座式起重机的特殊的工况环境，现有技术中还没有一套较为先进的控制***，满足当前门座式起重机日益精准的需求。

文献“PLC远程监控***在门座式起重机上的应用”(自动化控制，饶来庆)中记载了门座式起重机的远程监控方案，其存在一定的弊端，表现在：①、该方案是远程监控门座机设备故障的，对于提高生产力、降低操作人员劳动强度则是没有提及。②、该方案是通过GPRS传输，数据通道相对较小，无线传输的数据量较少，客观上限制了其远程传输的功能。③、该方案不具备GPS定位功能、图象识别功能、抓斗防摇摆功能。如何提高门座机工作效益、减轻司机劳动强度、降低成本、提高工作效率是门座式起重机控制追求的目的。

发明内容

为了提高门座式起重机工作效益，减轻司机劳动强度、降本增效。本发明提供了一种门座式起重机远程遥控***，实现门座式起重机的远程遥控，并且可以与生产调度***通讯联网，为码头实现无人化作业、降本增效提供技术支持。

本发明采取的技术方案为：

一种门座式起重机远程遥控***，该***包括：

云服务器平台、客户端T5820、遥控操作台CX-LHJBB03、固定基站M300、门座机监控终端、抓斗监控部分、船头船尾定位装置；

云服务器平台通过交换机5HI-08分别连接客户端T5820、遥控操作台CX-LHJBB03；

云服务器平台通过5G通讯模块CPEPRO连接门座机监控终端，门座机监控终端连接抓斗监控部分；

门座机监控终端、抓斗监控部分、船头船尾定位装置均与固定基站M300通讯连接。

所述交换机5HI-08连接流媒体服务器DVSCAR-51，流媒体服务器DVSCAR-51连接拼接屏CB5503S。

所述门座机监控终端包括PLC控制器S7-1500、触摸屏VMC1100；触摸屏VMC1100连接PLC控制器S7-1500，PLC控制器S7-1500连接交换机2HI-08，交换机2HI-08分别连接5G通讯模块CPEPRO、数传电台3SZ02、扫描仪控制器、GPS定位移动基站2CX-E728、防碰撞信号采集器；扫描仪控制器连接3D激光扫描仪CX-JS800，GPS定位移动基站2CX-E728分别连接数传电台4SZ02、GPS定位天线2AT300、GPS定向天线3AT300；防碰撞信号采集器连接防碰撞传感器CX-HB100；

PLC控制器S7-1500分别连接风速传感器YS-CF、高度编码器1GM58S10K6MA12WN、高度编码器2GM58S10K6MA12WN、抓斗支持变频器ATV930、抓斗开闭变频器ATV930、左右大车行走变频器；

PLC控制器S7-1500分别连接防摇摆模块1CX-FY400、防摇摆模块2CX-FY400、防摇摆模块3CX-FY400；防摇摆模块1CX-FY400、防摇摆模块2CX-FY400、防摇摆模块3CX-FY400分别连接左回转变频器、右回转变频器、变幅变频器；

PLC控制器S7-1500连接力矩限制器CX-AV，力矩限制器CX-AV分别连接重量传感器1JZ-1、重量传感器2JZ-1、角度传感器CX-JD90；

PLC控制器S7-1500连接遥控接收机JT-KP。

所述抓斗监控部分包括磁滞式电源卷筒MH1800-28/180、电力猫2WD-200M、电力猫1WD-200M；

AC220V电源连接磁滞式电源卷筒MH1800-28/180，磁滞式电源卷筒MH1800-28/180连接开关电源1LRS-350-24，开关电源1LRS-350-24分别连接交换机1005、抓斗摄像机1BS-CA33-IP、抓斗摄像机2BS-CA33-IP、移动基站1CX-E728、电源管理器CX-DY02，移动基站1CX-E728分别连接GPS天线1AT300、数传电台1SZ02，电源管理器CX-DY02分别连接数传电台2SZ02、抓斗探照灯1SM-2009，抓斗探照灯2SM-2009；

抓斗摄像机1BS-CA33-IP、抓斗摄像机2BS-CA33-IP均连接交换机1005，交换机1005连接电力猫1WD-200M，电力猫1WD-200M连接磁滞式电源卷筒MH1800-28/180；

磁滞式电源卷筒MH1800-28/180连接电力猫2WD-200M，电力猫2WD-200M连接交换机2HI-08，交换机2HI-08连接交换机3HI-08。

该***还包括：吊钩监控摄像机CX-SXJ02、司机室旁球机DHK-EX300、起升绳摄像机BS-CA33-IP、电气室摄像机BS-CA33-IP、左大车行走轨道的摄像机、右大车行走轨道的摄像机、交换机4005、左抓斗摄像机、右抓斗摄像机；电力猫3WD-200M，电力猫4WD-200M；

左大车行走轨道的摄像机、右大车行走轨道的摄像机均连接交换机4005，交换机4005连接电力猫3WD-200M；

电力猫3WD-200M连接交换机3HI-08，交换机3HI-08分别连接电气室摄像机BS-CA33-IP、吊钩监控摄像机CX-SXJ02、司机室旁球机DHK-EX300、起升绳摄像机BS-CA33-IP；

交换机3HI-08连接录像机DS-7804N-K2，录像机DS-7804N-K2连接显示器E1715SC；

交换机2HI-08连接交换机1HI-08，交换机1HI-08分别连接左抓斗摄像机、右抓斗摄像机。

所述船头船尾定位装置包括：

船头定位装置，该装置包括移动基站3CX-E708，移动基站3CX-E708分别连接开关电源1LRS-150-12、数传电台6SZ02、GPS定位天线4BT5630、数传电台5SZ02；

船尾定位装置，该装置包括移动基站4CX-E708，移动基站4CX-E708分别连接开关电源2LRS-150-12、数传电台8SZ02、GPS定位天线5BT5630、数传电台7SZ02。

本发明一种门座式起重机远程遥控***，技术效果如下：

1)通过使用GIS电子地图技术及卫星定位技术，实现门座机码头场地矢量电子地图及门座机、抓斗、路轨、泊位、船舶数字化建模，使门座机全程运行数字化、可视化，实现抓斗从抓料—起升—变幅—回转—下放—卸料等全程数字化作业，自动化作业。

2)根据生产调度指令，操作人员通过客户端或者遥控操作台可以向门座机监控终端下达工作目标及抓运任务，门座机终端根据客户端指令自动到达目标工位及船舱位置，并且根据目标货船编号、规格型号、自动调整门座机控制曲线及控制流程，经过客户端许可可以自动或者半自动按照控制流程进行抓运作业；

3)通过大数据分析及机器学习、仿真，建立防摇摆模型，空中甩斗作业模型，实现抓斗自动防摇摆，空中甩斗作业功能，缩短抓斗运行时间，提高抓斗作业效率；

4)本发明使用GIS矢量电子地图技术、卫星定位技术开发了门座机电子安全围栏，实现了门座机抓斗与船缘之间的安全隔离、门座机与门座机之间防碰撞等，可以有效防止抓斗误抓船缘及与周边障碍物碰撞的安全风险；

5)通过本发明使用3D激光扫描及云计算分析，实现物料自动识别、自动计算料堆大小、料堆高低、船缘位置、船舱口高低、漏斗位置高低等，为抓斗自动控制、甩斗作业奠定了重要基础；

6)门座机臂架自动防碰撞功能，通过安装在门座机臂架上的微波雷达可以在线监测相邻门座机臂架的动态距离，如果感应到相邻门座机臂架与本门座机臂架安全距离小于设定值时，***会自动报警、自动控制，禁止本门座机臂架向相邻门座机靠拢，从而避免两车臂架发生碰撞风险；

7)智能化抓斗，抓斗具有GPS定位、自动高效照明、抓斗视频监控、智能防碰撞、称重计量，超载、超力矩自动报警、自动保护功能等；

8)自动控制、手动远程遥控、现地控制、现场无线遥控等多种控制模式，客户可以根据现场工况自己选择；

9)视频监控***，可以有效辅助操作人员监控作业；

10)一人遥控多台门座机作业。

附图说明

图1为本发明***的总体架构图。

图2为散、杂货码头GIS电子地图开发流程图。

图3为门座式起重机行走轨道数字化工作流程图。

图4为数字化泊位建立流程图。

图5为数字化船舶建立流程图。

图6为数字化门座机建模流程图。

图7为数字化抓斗建模流程图。

图8为门座式起重机电子安全围栏建立流程图。

图9为抓斗电子安全围栏建立流程图。

图10为周边建筑物电子安全围栏建立流程图。

图11为船舱口电子安全围栏建立流程图。

图12为本发明固定基站配置图。

图13为本发明***的工作原理图。

图14为本发明***门座机监控终端工作原理图。

图15为本发明***抓斗监控部分工作原理图。

图16为本发明***视频监控原理图。

图17为本发明***抓斗防摇摆与空中甩斗作业定位功能原理图。

图18为本发明***船舱位置及料堆位置识别原理图。

图19为本发明***的船头定位工作原理图。

图20为本发明***的船尾定位工作原理图。

具体实施方式

一种门座式起重机远程遥控***，门座机工作特点及工况要求，采用SOA技术架构和B/S结构搭建门座机自动化监控管理平台，利用GIS电子信息技术、大数据及AI技术，为门座机自动化控制提供数字化、可视化基础；然后再采用GPS定位、3D数字扫描、CAE在线监测分析、5G通讯等先进手段，实现门机防摇摆、空间防碰撞、物料识别、障碍物识别、机械结构疲劳预测性维护等。

(一)：***总体架构如图1所示：

***分为三部分：数据采集及控制部分、云服务部分、管理调度部分；数据采集及控制部分主要有各种传感器、PLC控制器S7-1500、变频器、触摸屏VMC1100等组成，主要负责门座机信息采集及控制；云服务部分主要由GIS电子地图、云服务器平台、数据库等组成，主要负责为门座机终端提供GIS电子地图支持及云计算、AI计算支持服务等，管理调度部分主要负责门座机任务安排及远程控制。

(二)：***各项功能的实现：

2.1.散、杂货码头GIS电子地图设计：

首先由客户单位提供散、杂货码头、设备等CAD地图，我们在此基础上采用美国ESRI公司的MO(Map Objects)组件式GIS软件，以文件形式组织和管理矢量数据和影像数据，从而在同一环境中显示多源的空间数据，实现地理空间数据的操作功能。然后建立基于oracle数据库，以ID联结图形和属性数据，实现空间信息和属性信息的综合应用。使用Microsoft VB(Visual Basic)Enterprise Edition作为软件开发工具，结合MO的GIS功能和oracle关系数据库管理功能，建立***用户界面，提供空间和属性数据浏览、查询、统计、调用、制图等***工具，实现对场地内各种设备实时的、动态的导航定位、显示、存储发布的应用平台，以便为门座机控制提供数字支持创造条件，散、杂货码头GIS电子地图开发流程如图2所示。

2.2.设备数字化建模处理：电子地图设计完成以后，就可以利用电子地图将门座机行走轨道，泊位、门座机、抓斗、船舶建模，然后分别固化、编号存入数据库。

2.2.1.门座机数字轨道建模：

通过数字化轨道的建立，可以为大车寻找船舶停靠泊位，抓斗定位提供可视化依据，为***自动化控制奠定基础。门座机行走轨道数字化工作流程图如图3所示。

2.2.2.船舶停靠泊位数字化建模：

通过数字化泊位的建立，可以为船舶停靠泊位建立数字化基础，为大车寻找泊位，抓斗定位提供可视化依据，泊位数字化建立流程如图4所示。

2.2.3.船舶数字化建模：

通过数字化船舶的建立，可以为门座机定位、抓斗运行、电子围栏设置、3D数字扫描仪建立数字化基础，为大车寻找船舶，电子围栏、抓斗定位等提供可视化依据，船舶数字化建立流程如图5所示。

2.2.4.门座机数字化建模：

通过数字化门座机的建立，可以为抓斗运行、门座机防碰撞、3D数字扫描仪建立数字化基础，为大车寻找泊位，抓斗定位提供可视化依据，门座机数字化建模流程如图6所示。

2.2.5.抓斗数字化建模：

通过数字化抓斗的建立，可以为抓斗精确运行、防摇摆、防误抓船缘、进出船舱、甩斗作业等建立数字化基础，为抓斗运行、抓斗精确定位提供可视化依据，抓斗数字化建模流程如图7所示。

2.2.6.门座机电子安全围栏的建立：

***组成：***是由GIS电子地图、数据库、5G通讯模块CPEPRO、交换机2HI-08、PLC控制器S7-1500、触摸屏VMC1100、门座机移动基站2CX-E728、GPS定位天线2AT300、GPS定位天线3AT300、抓斗移动基站1CX-E728、GPS定位天线1AT300、便携式船舶移动基站3CX-E728、GPS定位天线4AT300、便携式船舶移动基站4CX-E728、GPS定位天线5AT300等组成。

工作原理：门座机电子安全围栏功能是通过现场GIS电子地图、数据库技术在GIS电子地图上，圈定门座机大车、门座机臂架、门座机抓斗的作业坐标范围及船缘、漏斗的禁入坐标范围；当门座机大车或者臂架及抓斗一旦驶出或者闯入这个坐标范围，就会触发GIS监控平台的报警***；云服务监控平台通过5G通讯模块CPEPRO将报警信息送给门机监控终端的PLC控制器S7-1500的触摸屏VMC1100进行报警，触摸屏VMC1100就会命令PLC控制器S7-1500停止大车行走或者回转变频器ATV930或者变幅变频器ATV930继续向危险方向运行，从而保护门座机大车、臂架或者抓斗不与周边障碍物发生碰撞。建立流程如图8所示。

2.2.7.抓斗电子安全围栏的建立，建立流程如图9所示。

2.2.8.周边建筑物、障碍物、船舱口电子安全围栏的建立：

***组成：***是由GIS电子地图、数据库、5G通讯模块CPEPRO、交换机2HI-08、PLC控制器S7-1500、触摸屏VMC1100、门座机移动基站2CX-E728、GPS定位天线2AT300、GPS定位天线3AT300、便携式船舶移动基站3CX-E728、GPS定位天线4AT300、便携式船舶移动基站4CX-E728、GPS定位天线5AT300等组成。

工作原理：门座机周边建筑物、障碍物、船舱口电子安全围栏功能也是通过现场GIS电子地图、数据库技术在GIS电子地图上，圈定建筑物、障碍物、船舱口等禁止进入坐标范围，当门座机象鼻梁上的卫星定位天线3AT300或者抓斗GPS定位天线1AT300一旦驶入或者驶出这个范围，就会触发GIS监控平台的报警，GIS平台就会通过5G通讯模块CPEPRO向门座机监控终端的PLC控制器S7-1500的触摸屏VMC1100报警，触摸屏VMC1100就会命令PLC控制器S7-1500停止回转变频器ATV930或者变幅变频器ATV930继续运行，从而保护门座机大车、臂架或者抓斗不与周边建筑物、障碍物、船舱口等发生碰撞。流程图如图10所示。

2.2.9.各船舱口电子安全围栏的建立，建立流程如图11所示。

2.3.建立云服务器：

为了有效利用云资源为门座机自动化服务，云服务器配置如下：

2.4.固定基站安装：

固定基站是为北斗卫星移动接收基站实时校准的重要设备，没有固定基站要进行高精度定位控制是不可能实现的，所以，***必须75KM范围内设置一个固定基站，固定基站配置如图12所示。

2.5.门座机远程遥控功能的实现：

2.5.1.门座机远程遥控***的工作原理：

2.5.1.1门座机远程遥控***的组成：

***是由云服务器平台(GIS监控管理平台)、5G通讯模块CPEPRO、客户端T5820、遥控操作台CX-LHJBB03、流媒体服务器DVSCAR-51、拼接屏CB5503S、GPS固定基站M300、现地遥控器JT-KP、视频监控***CX-SXJ03、3D激光扫描仪CX-X8000、门座机监控终端S7-1500、抓斗监控部分CX-E728、船头便携式移动基站CX-E728、船尾便携式移动基站CX-E728等部分组成，原理图如图13所示。

2.5.1.2.***工作原理：

工作时，操作人员首先通过遥控操作台CX-LHJBB03在拼接屏CB5503S上对门座机工作环境进行视频巡查，查看现场环境是否适合远程遥控作业，无异常时开始通过客户端T5820根据电子地图的位置对门座机监控终端的S7-1500发布各种控制指令，云平台通过5G通讯模块CPEPRO将命令转发给门座机监控终端的S7-1500，门机监控终端的S7-1500按照客户端T5820命令去执行；当抓斗到达指定位置以后，由3D激光扫描仪CX-X8000对船舱抓料场景进行扫描，然后将扫描结果送给门机监控终端，监控终端根据3D激光扫描仪CX-X8000调整门座机臂架姿态，使抓斗到位开始作业。

GPS固定基站M300工作时，是将其接收到的卫星定位信息，不断与门座机控制***的移动基站1CX-E728、移动基站2CX-E728、移动基站3CX-E728、移动基站4CX-E728进行通讯，不断将自己的坐标送给这些移动基站，由这些移动基站对自己的坐标不断进行修正，从而提高门座机位置、抓斗位置及船舱位置的精确度，供门座机控制***定位使用；如果属于非标准环境，操作人员可以通过操作台进行人工操作控制。

2.5.2.门机监控终端工作原理：

门机监控终端的组成：它是由起重机操作手柄、起重机工作模式选择开关(自动/半自动)、PLC控制器S7-1500，触摸屏VMC1100、3D激光扫描仪CX-JS800、GPS定位移动基站2CX-E728、GPS定位天线2AT300、GPS定向天线3AT300、数传电台4SZ02、力矩限制器CX-AV、风速传感器YS-CF、回转角度传感器(GPS定向天线3AT300提供)、高度编码器1GM58S10K6MA12WN、高度编码器2GM58S10K6MA12WN、防碰撞传感器CX-HB100、防碰撞信号采集器、抓斗支持变频器ATV930、抓斗开闭变频器ATV930、左回转变频器ATV930、右回转变频器ATV930、变幅变频器ATV930、大车左行走变频器ATV930、大车右行走变频器ATV930、防摇摆模块1CX-FY400、防摇摆模块2CX-FY400、防摇摆模块3CX-FY400、5G通讯模块CPEPRO等组成。

门座机监控终端工作原理图如图14所示，工作时，触摸屏VMC1100通过5G通讯模块CPEPRO会接收到云服务器平台送来的GIS电子地图、船舶ID号，靠岸泊位、船舶卫星定位坐标信息、目标工位坐标信息、预设下料点坐标信息、电子安全围栏信息等；门机触摸屏VMC1100会根据船舶ID号自动调取硬盘内部存储的该船舶性能参数，根据船舶坐标等信息，PLCS7-1500根据客户端T5820指令自动启动大车左行走变频器ATV930、大车右行走变频器ATV930行走到该泊位，大车到位后，门座机触摸屏VMC1100控制***按照程序设置的起始点调整臂架姿态及工作幅度，此时，3D激光扫描仪CX-JS800开始工作，按照程序设定扫描指定区域，为抓斗工作指明方位；门座机触摸屏VMC1100控制***根据3D激光扫描仪CX-JS800提供的料堆信息，按照料堆高低自动判断工作起始位，按照船舶轴线方向从左到右或者从右到左逐块抓运，工作时如果程序设定是按照从左到右顺序逐块抓运，触摸屏VMC1100就会将大车定位在左边第一块，然后按照程序设定从前到后或者从后到前的顺序，从1开始下放抓斗开始抓料，因为第一斗一般会从第一块的1号位置开始，此时，抓斗会靠近船缘，此时在触摸屏VMC1100上会出现红色电子围栏防护信息，同时会出现虚拟抓斗运动信息，如果虚拟抓斗靠近电子围栏就会触发报警，在抓斗下放过程中PLCS7-1500控制***会自动调整臂架姿态，自动规避可能碰触的船缘，从而起到防误抓作用；

当抓斗抓满物料时，触摸屏VMC1100控制***会根据当前船上安装的GPS移动基站3CX-E728及GPS移动基站4CX-E728提供的船舱高度，判断抓斗是否离开船舱口，当抓斗离开船舱口后，门座机触摸屏VMC1100会通过PLCS7-1500驱动起升支持变频器ATV930加速提升，同时PLCS7-1500控制器会自动驱动变幅变频器ATV930进行变幅操作，当抓斗高度到达设定值时，PLCS7-1500控制***会启动回转变频器ATV930，根据事先预设下料地点，自动启动防摇摆模块CX-FY400模块进入防摇摆控制曲线，当臂架回转到预定地点，回转变频器ATV930自动减速直到下料点停止回转，此时，3D激光扫描仪CX-JS800会送来下料区域料堆信息，PLCS7-1500控制***会自动选择料堆低位作为下料点，然后开始匀速下放，到达设定高度时***自动减速，直到下料点高度(可以设定)处时停止下放，然后打开抓斗卸料，周而复始。

如果门座机抓斗换为吊钩，吊运其它杂物，工作时，控制中心操作人员可以将所掉杂物的起点、终点、吊钩高度等坐标设置好以后，门座机启动到吊物起点，吊钩下放到设置高度以后，就等待现场起重工的用现场遥控器JT-KP操作，将吊钩下放到合适位置挂钩，然后，起升到设置高度以后，进入自动模式，门座机自动回转，自动将吊物吊运到终点位置，然后将吊钩下放到设置高度，等待终点起重工用遥控器JT-KP将吊物下放到地面，周而复始；

起升时如果***发生超载或者超力矩，力矩限制器CX-AV***会自动报警、自动控制，确保起重机安全。

2.5.3.智能抓斗监控功能的实现：

***组成：***是由磁滞式电源卷筒MH1800-28/180、电力猫2WD-200M、电力猫1WD-200M、交换机1005、抓斗摄像机1BS-CA33-IP、抓斗摄像机2BS-CA33-IP，移动基站1CX-E728、GPS天线1AT300、数传电台1SZ02，电源管理器CX-DY02、抓斗探照灯1SM-2009，抓斗探照灯2SM-2009，数传电台2SZ02，开关电源1LRS-350-24等组成，原理图如图15所示。

工作时，门座机AC220V电源向磁滞式电源卷筒MH1800-28/180送电，电源卷筒输出端将AC220V电源送给开关电源1LRS-350-24，然后由开关电源1LRS-350-24将其变换成为DC24V供给交换机1005、抓斗摄像机1BS-CA33-IP、抓斗摄像机2BS-CA33-IP，移动基站1CX-E728、GPS天线1AT300、数传电台1SZ02，电源管理器CX-DY02、数传电台2SZ02，抓斗探照灯1SM-2009，抓斗探照灯2SM-2009等。

抓斗摄像机1BS-CA33-IP、抓斗摄像机2BS-CA33-IP将采集的视频信号，移动基站1CX-E728、GPS天线1AT300将采集的抓斗定位信号通过交换机1005送给电力猫1WD-200M，电力猫1WD-200M将其变换为载波信号通过磁滞式电源卷筒MH1800-28/180送给电力猫2WD-200M，电力猫2WD-200M将收到的信号进行解码后送给交换机2HI-08，交换机2HI-08一路经过交换机3HI-08将视频信号送给录像机DS-7808N-K2进行存储然后送显示器E1715SC显示；交换机2HI-08另外一路经过5G通讯模块CPEPRO将视频信号送到流媒体服务器DVSCAR-51、流媒体服务器DVSCAR-51送给拼接屏CB5503S进行显示、监控；

抓斗定位信号经过交换机2HI-08送给PLC控制器S7-1500然后送给触摸屏VMC1100进行计算、控制、定位使用；

对抓斗探照灯1SM-2009，抓斗探照灯2SM-2009进行电源控制管理的是客户端T5820或者遥控操作台CX-LHJBB03，工作时，遥控操作人员通过客户端T5820或者遥控操作台CX-LHJBB03发布命令通过5G通讯模块CPEPRO送给交换机2HI-08，然后又通过数传电台3SZ02无线数传送给数传电台2SZ02，数传电台2SZ02将命令送给电源管理器CX-DY02，由电源管理器CX-DY02对探照灯1SM-2009，探照灯2SM-2009电源进行开关控制。

2.5.4.视频监控功能的实现：

***组成：***是由具有防摇摆减震阻尼功能的吊钩监控摄像机CX-SXJ02、安装在象鼻梁下，安装在驾驶室旁的全方位监控球机DHK-EX300、安装在设备机房的起升钢丝绳监控摄像机BS-CA33-IP、安装在电气室监控电气设备的摄像机BS-CA33-IP、安装在平台旁监控左大车行走轨道的摄像机BS-CA33-IP、安装在平台旁监控右大车行走轨道的摄像机BS-CA33-IP、交换机4005电力猫1WD-200M，电力猫2WD-200M、安装在抓斗滑轮组左侧旁的摄像机BS-CA33-IP，安装在抓斗滑轮组右侧旁的摄像机BS-CA33-IP，交换机1005、交换机2HI-08、电力猫3WD-200M，电力猫4WD-200M、磁滞式电源卷筒MH1800-28/180、交换机3HI-08、录像机DS-7804N-K2、显示器E1715SC、5G通讯模块CPEPRO、流媒体服务器DVSCAR-51、拼接屏CB5503S等组成，工作原理图如16所示。

工作时，左大车行走监控摄像机BS-CA33-IP、右大车行走监控摄像机BS-CA33-IP等通过交换机4005将视频信号送给电力猫3WD-200M,电力猫3WD-200M将其变换为微波信号通过上下车电源滑环将视频信号送给电力猫4WD-200M，电力猫4WD-200M,、吊钩监控摄像机CX-SXJ02、全方位监控球机DHK-EX300、起升钢丝绳监控摄像机BS-CA33-IP、电气室设备监控摄像机BS-CA33-IP等共同进入交换机3HI-08，然后一路将视频信号送给录像机DS-7804N-K2存储然后送给显示器E1715SC进行显示；交换机3HI-08另外一路将视频信号送给交换机2HI-08，与抓斗摄像机1BS-CA33-IP、抓斗摄像机2BS-CA33-IP的视频信号一起通过5G通讯模块CPEPRO送到流媒体服务器DVSCAR-51、流媒体服务器DVSCAR-51送给拼接屏CB5503S进行显示，供操作人员监控使用。

2.5.5.臂架防碰撞监测报警功能的实现：

***组成：它是由安装在臂架两侧的微波雷达传感器CX-HB100及防碰撞信号采集器CX-KC16、PLCS7-1500控制器、触摸屏VMC1100、5G通讯模块CPEPRO、GIS平台服务器等组成；

工作时，微波雷达传感器CX-HB100不断检测臂架两侧相邻门座机臂架的移动信息，并将信息送给防碰撞采集器CX-KC16，采集器CX-KC16经过处理以后再送给交换机2HI-08，然后送给门座机遥控终端PLCS7-1500，PLCS7-1500又将其送给触摸屏VMC1100，由触摸屏VMC1100进行分析处理，当本机臂架与相邻门座机臂架距离小于设定值时，触摸屏VMC1100会立刻向PLCS7-1500发布控制命令，命令回转变频器ATV930禁止回转，从而避免两台门座机臂架发生碰撞风险；同时，触摸屏VMC1100经过PLCS7-1500及交换机2HI-08将防碰撞信息送给5G通讯模块CPEPRO,由5G通讯模块CPEPRO将防碰撞报警信息送给GIS平台服务器，由GIS平台服务器再经过网络送给交换机5HI-08然后送给客户端T5820显示报警。

2.5.6.门座机自动控制功能的实现：

***组成：由客户端T5820、云平台的GIS电子地图及安装在散货码头中心室外屋顶上的固定卫星定位基站M300、固定基站的卫星定位天线AT300、固定基站的数传电台SZ02及门座机GPS移动基站2CX-E728和GPS天线2AT300、GPS天线3AT300、数传电台4SZ02，抓斗GPS移动基站1CX-E728和GPS天线1AT300、数传电台1SZ02，便携式船舶移动基站3CX-E728和GPS天线4AT300、数传电台5SZ02、数传电台6SZ02及便携式船舶移动基站4CX-E728和GPS天线5AT300、数传电台7SZ02、数传电台8SZ02等组成。

工作时，操作人员依据当天任务在客户端T5820的GIS电子地图上设置门座机的起始点坐标、码头泊位坐标、船舶抓料位置坐标、卸料点坐标等设置好以后，将命令通过5G通讯模块CPEPRO送给门座机触摸屏VMC1100，门座机触摸屏VMC1100接到命令后会命令PLCS7-1500启动大车向指定泊位坐标前进(位置由门座机移动基站2CX-E728的回转中心GPS天线3AT300提供)，到达指定泊位后，门座机触摸屏VMC1100再依据便携式船舶移动基站3CX-E728和GPS天线4AT300及便携式船舶移动基站4CX-E728和GPS天线5AT300通过数传电台6SZ02、数传电台8SZ02无线送给数传电台3SZ02又经过交换机2HI-08送给S7-1500的当前船舱坐标，计算象鼻梁上GPS天线3AT300与船舶中心轴线(抓料位置)坐标的差，然后命令PLCS7-1500驱动回转变频器ATV930将臂架与目标船舱位置对准，再命令变幅变频器ATV930将象鼻梁GPS天线3AT300坐标与目标坐标(船舶中心轴线)调整一致就可以开始工作了。

2.5.7.抓斗防摇摆与空中甩斗作业定位功能的实现：

***组成：它是由GIS管理平台、交换机5HI-08、客户端T5820、遥控操作台CX-LHJBB03、5G通讯模块CPEPRO、触摸屏VMC1100、PLC控制器S7-1500、交换机2HI-08、移动基站2CX-E728、GPS定位天线2AT300(安装在门机回转中心)、GPS定位天线3AT300(安装在象鼻梁)数传电台3SZ02、数传电台4SZ02、3D激光扫描仪CX-JS800、图像控制器CX-X8000、力矩限制器CX-AV、重量传感器1JZ-1、重量传感器2JZ-1、角度传感器CX-JD90、左操作手柄、右操作手柄、风速传感器YS-CF、高度编码器1GM58S10K6MA12WN、抓斗支持变频器ATV930、左回转变频器ATV930、右回转变频器ATV930、变幅变频器ATV930、防摇摆模块1CX-FY400、防摇摆模块2CX-FY400、防摇摆模块3CX-FY400及抓斗移动基站1CX-E728、GPS定位天线1AT300、便携式船舶移动基站3CX-E728、GPS定位天线4AT300、便携式船舶移动基站4CX-E728、GPS定位天线5AT300等组成，原理图如图17所示。

工作时，首先要进行采样，由触摸屏VMC1100将门座机抓斗在不同重量、不同高度、不同速度、不同风速下的回转及变幅工况下的抓斗摆幅位置进行采集，然后通过5G通讯模块CPEPRO上传给GIS管理平台分别进行计算、仿真，然后再将仿真后的程序通过5G通讯模块CPEPRO送给触摸屏VMC1100，触摸屏VMC1100经过整理以后，分别将回转防摇摆程序固化到左回转防摇摆模块CX-FY400、右回转防摇摆模块CX-FY400及变幅防摇摆模块CX-FY400，工作时，在不同工况下触摸屏VMC1100命令不同防摇摆模块按照在不同重量、不同高度、不同速度、不同风速下的控制参数对变频器进行调控，从而达到抑制抓斗摆幅的目的；

为了更进一步说明门座机防摇摆工作原理，这里举例门座机工况是：从船舱抓煤运送到门座机***的可伸缩卸煤漏斗，然后由漏斗卸到皮带机，由皮带机将煤运输到堆煤场这么一个工艺流程；

这样每次抓斗到卸煤漏斗的高度是相对固定，抓煤路线是：抓斗(由抓斗移动基站1CX-E708的GPS天线1AT300反馈)从船舱垂直起升---过船舱口(由便携式船舶移动基站的GPS天线4BT5630及GPS天线5BT5630反馈)----加速起升(速度由操作手柄反馈)+变幅(角度传感器CX-JD90反馈)----高于卸煤漏斗合适位置(高度编码器1GM58S10K6MA12WN反馈)，变幅防摇摆模块CX-FY400工作----接近卸煤漏斗上空合适位置(角度传感器CX-JD90反馈)PLC控制器S7-1500就命令抓斗开闭变频器ATV930打开抓斗卸煤(重量传感器1JZ-1、重量传感器2JZ-1反馈)，当抓斗借冲击速度到达卸煤漏斗中心点时，抓斗的煤已经卸完(重量传感器1JZ-1、重量传感器2JZ-1反馈)，变幅防摇摆模块CX-FY400工作结束，等抓斗速度为零时(由抓斗移动基站1CX-E708的GPS天线1AT300反馈)，PLCS7-1500立即换挡命令变幅变频器ATV930做反方向运动，从而完成空中防摇摆及空中甩斗作业过程，实现了抓斗高效运作；

到船舱抓煤也是按照这个原理，为了提高抓斗抓煤效率，也是依据3D激光扫描仪CX-JS800采集的船舱内煤堆高低、大小由触摸屏VMC1100解析后依据煤堆所在位置坐标控制PLC控制器S7-1500，对煤堆高、大的优先抓运，按照常规要将抓斗零速设定在船缘上空，但是为了能够抓住船缘下煤料，就要依据煤堆高度(3D激光扫描仪CX-JS800反馈)及打开抓斗的水平位置(由抓斗移动基站1CX-E728的GPS天线1AT300反馈)利用变幅防摇摆模块CX-FY400的防摇摆程序，在船舱中部合适位置(由抓斗移动基站1CX-E728的GPS天线1AT300反馈)打开抓斗，借臂架变幅的速度将抓斗准确甩到船缘下煤料堆上，同时不得对船缘及船体造成冲击，从而实现空中防摇摆及甩斗抓煤作业功能。

2.5.8.船舱位置及料堆位置识别：

***组成：***是由3D激光扫描仪CX-JS800、扫描仪控制器CX-X8000、交换机HI-08、PLC控制器S7-1500、触摸屏VMC1100、5G通讯模块CPEPRO、GIS管理平台、客户端T8520等组成、工作原理如图18所示。

工作时，3D激光扫描仪CX-JS800内的激光发射器对准船体发出激光脉冲，当激光波碰到船舱船体以后，激光扫描器就计算它到船舱船体的距离值；激光扫描仪CX-JS800连续不停的发射激光脉冲波，激光脉冲波打在高速旋转的镜面上，将激光脉冲波发射向各个方向从而形成一个二维区域的扫描。在二维扫描基础上再加入一个云台进行正交旋转，则可形成三维空间的扫描。通过扫描仪控制器CX-X8000记录被测船体表面大量的密集的点的三维坐标信息和反射率信息，将各种船体实景的三维数据完整的采集到控制器CX-X8000中，经过点云处理软件处理，进而快速复建出被测船体的三维模型及船舱内料堆的线、面、体等各种图件数据。

由于激光可穿透玻璃，所以3D激光料扫描仪CX-JS800可以做很好的防护，可用于恶劣环境测量(高温、高压、高湿、高粉尘)。由于激光发射角非常小(＜0.2°)，3D激光料扫描仪CX-JS800可测量狭小空间料位，可对不规则料面进行三维测量，然后将检测到的信息送图像控制器CX-X8000，图像控制器CX-X8000配备有点云处理软件，经过点云处理软件处理形成料面的三维立体图像，并且得到船舱料面的最低料位、最高料位、平均料位、船舱距离、船舱高度、船舱宽度等，然后通过协议方式送给通过交换机HI-08送给PLC控制器S7-1500，PLC控制器S7-1500又送给触摸屏VMC1100，由触摸屏VMC1100依据抓煤规则调整大车位置或者臂架姿态，使抓斗能够准确落到船舱的最高料位；触摸屏VMC1100在控制PLC控制器S7-1500工作的同时，通过5G通讯模块CPEPRO送给GIS管理平台及客户端T8520，供客户端T8520监控使用。

2.5.9.船舱口高度及船舱位置定位功能的实现：

船头船尾定位装置包括：

船尾定位装置，该装置包括移动基站4CX-E708，移动基站4CX-E708分别连接开关电源2LRS-150-12、数传电台8SZ02、GPS定位天线5BT5630、数传电台7SZ02。原理图如图19、图20所示。

工作时，GPS定位天线3BT5630，GPS定位天线4BT5630将接收到的船头、船尾卫星定位信号及高度信号送给移动基站3CX-E708及移动基站4CX-E708,移动基站3CX-E708及移动基站4CX-E708经过差分计算后将当前船头、船尾位置坐标、高度值，经过数传电台6SZ02、数传电台8SZ02无线送给数传电台3SZ02，由数传电台3SZ02送给PLC控制器S7-1500，再由PLC控制器S7-1500送给触摸屏VMC1100，然后由触摸屏VMC1100根据当前船头位置坐标、高度值，计算出当前各船舱位置及船缘位置、船缘高度，然后根据客户端T5820或者遥控操作台CX-LHJBB03的指令，PLC控制器S7-1500命令大车变频器ATV930驱动大车到达设定船舱位置，由小车变频器驱动小车带动抓斗到达船舱设定抓煤位置，准备开始抓煤作业；

开关电源1LRS-150-12、开关电源2LRS-150-12、是分别为船头船尾卫星定位***提供电源的。

数传电台5SZ02、数传电台7SZ02是与固定基站的数传电台SZ02通讯的，主要用于为移动基站3CX-E708及移动基站4CX-E708校准位置精度用的。

Claims

1.一种门座式起重机远程遥控***，其特征在于该***包括：

云服务器平台、客户端、遥控操作台、固定基站、门座机监控终端、抓斗监控部分、船头船尾定位装置；

云服务器平台通过第五交换机分别连接客户端、遥控操作台；

云服务器平台通过5G通讯模块连接门座机监控终端，门座机监控终端连接抓斗监控部分；

门座机监控终端、抓斗监控部分、船头船尾定位装置均与固定基站通讯连接。

2.根据权利要求1所述一种门座式起重机远程遥控***，其特征在于：所述第五交换机连接流媒体服务器，流媒体服务器连接拼接屏。

3.根据权利要求1所述一种门座式起重机远程遥控***，其特征在于：所述门座机监控终端包括PLC控制器、触摸屏；

触摸屏连接PLC控制器，PLC控制器连接第二交换机，第二交换机分别连接5G通讯模块、第三数传电台、扫描仪控制器、第二GPS定位移动基站、防碰撞信号采集器；扫描仪控制器连接3D激光扫描仪，第二GPS定位移动基站分别连接第四数传电台、第二GPS定位天线、第三GPS定向天线；防碰撞信号采集器连接防碰撞传感器；

PLC控制器分别连接风速传感器、高度编码器、抓斗支持变频器、抓斗开闭变频器、左右大车行走变频器；

PLC控制器分别连接防摇摆模块，防摇摆模块连接回转变频器、变幅变频器；

PLC控制器连接力矩限制器，力矩限制器分别连接重量传感器、角度传感器；

PLC控制器连接遥控接收机。

4.根据权利要求1所述一种门座式起重机远程遥控***，其特征在于：所述抓斗监控部分包括磁滞式电源卷筒、第二电力猫、第一电力猫；

AC220V电源连接磁滞式电源卷筒，磁滞式电源卷筒连接开关电源1LRS-350-24，开关电源1LRS-350-24分别连接第一交换机、抓斗摄像机、第一移动基站、电源管理器，第一移动基站分别连接第一GPS天线、第一数传电台，电源管理器分别连接第二数传电台、抓斗探照灯；

抓斗摄像机连接第一交换机，第一交换机连接第一电力猫，第一电力猫连接磁滞式电源卷筒；

磁滞式电源卷筒连接第二电力猫，第二电力猫连接第二交换机，第二交换机连接第三交换机。

5.根据权利要求1所述一种门座式起重机远程遥控***，其特征在于：该***还包括：吊钩监控摄像机、司机室旁球机、起升绳摄像机、电气室摄像机、左大车行走轨道的摄像机、右大车行走轨道的摄像机、第四交换机、左抓斗摄像机、右抓斗摄像机；第三电力猫，第四电力猫；

左大车行走轨道的摄像机、右大车行走轨道的摄像机均连接第四交换机，第四交换机连接第三电力猫；

第三电力猫连接第三交换机，第三交换机分别连接电气室摄像机、吊钩监控摄像机、司机室旁球机、起升绳摄像机；

第三交换机连接录像机，录像机连接显示器；

第二交换机连接第一交换机，第一交换机分别连接左抓斗摄像机、右抓斗摄像机。

6.根据权利要求1所述一种门座式起重机远程遥控***，其特征在于：所述船头船尾定位装置包括：

船头定位装置，该装置包括第三移动基站，第三移动基站分别连接开关电源1LRS-150-12、第六数传电台、第三GPS定位天线、第五数传电台；

船尾定位装置，该装置包括第四移动基站，第四移动基站分别连接开关电源2LRS-150-12、第八数传电台、第五GPS定位天线、第七数传电台。

7.一种门座式起重机监控方法，其特征在于：工作时，触摸屏通过5G通讯模块会接收到云服务器平台送来的GIS电子地图、船舶ID号，靠岸泊位、船舶卫星定位坐标信息、目标工位坐标信息、预设下料点坐标信息、电子安全围栏信息；门机触摸屏根据船舶ID号自动调取硬盘内部存储的该船舶性能参数，根据船舶坐标等信息； PLC根据客户端指令自动启动大车左行走变频器、大车右行走变频器行走到该泊位，大车到位后，门座机触摸屏控制***按照程序设置的起始点调整臂架姿态及工作幅度，此时，3D激光扫描仪开始工作，按照程序设定扫描指定区域，为抓斗工作指明方位；门座机触摸屏控制***根据3D激光扫描仪提供的料堆信息，按照料堆高低自动判断工作起始位，按照船舶轴线方向从左到右或者从右到左逐块抓运，工作时如果程序设定是按照从左到右顺序逐块抓运，触摸屏就会将大车定位在左边第一块，然后按照程序设定从前到后或者从后到前的顺序，从1开始下放抓斗开始抓料，因为第一斗一般会从第一块的1号位置开始，此时，抓斗会靠近船缘，此时在触摸屏上会出现红色电子围栏防护信息，同时会出现虚拟抓斗运动信息，如果虚拟抓斗靠近电子围栏就会触发报警，在抓斗下放过程中PLC控制***会自动调整臂架姿态，自动规避可能碰触的船缘，从而起到防误抓作用；

当抓斗抓满物料时，触摸屏控制***会根据当前船上安装的第三GPS移动基站及GPS第四移动基站提供的船舱高度，判断抓斗是否离开船舱口，当抓斗离开船舱口后，门座机触摸屏会通过PLC驱动起升支持变频器加速提升，同时PLC控制器会自动驱动变幅变频器进行变幅操作，当抓斗高度到达设定值时，PLC控制***会启动回转变频器，根据事先预设下料地点，自动启动防摇摆模块模块进入防摇摆控制曲线，当臂架回转到预定地点，回转变频器自动减速直到下料点停止回转，此时，3D激光扫描仪会送来下料区域料堆信息，PLC控制***会自动选择料堆低位作为下料点，然后开始匀速下放，到达设定高度时***自动减速，直到下料点高度处时停止下放，然后打开抓斗卸料，周而复始。

8.一种门座式起重机抓斗监控方法，其特征在于：第一抓斗摄像机、第二抓斗摄像机将采集的视频信号，第一移动基站、第一GPS天线将采集的抓斗定位信号通过第一交换机送给第一电力猫，第一电力猫将其变换为载波信号通过磁滞式电源卷筒送给第二电力猫，第二电力猫将收到的信号进行解码后送给第二交换机，第二交换机一路经过第三交换机将视频信号送给录像机进行存储然后送显示器显示; 第二交换机另外一路经过5G通讯模块将视频信号送到流媒体服务器、流媒体服务器送给拼接屏进行显示、监控；

抓斗定位信号经过第二交换机送给PLC控制器然后送给触摸屏进行计算、控制、定位使用。

9.一种门座式起重机臂架防碰撞监测方法，其特征在于：微波雷达传感器不断检测臂架两侧相邻门座机臂架的移动信息，并将信息送给防碰撞采集器，采集器经过处理以后再送给第二交换机，然后送给门座机遥控终端PLC，PLC又将其送给触摸屏，由触摸屏进行分析处理，当本机臂架与相邻门座机臂架距离小于设定值时，触摸屏会立刻向PLC发布控制命令，命令回转变频器禁止回转，从而避免两台门座机臂架发生碰撞风险；同时，触摸屏经过PLC及第二交换机将防碰撞信息送给5G通讯模块,由5G通讯模块将防碰撞报警信息送给GIS平台服务器，由GIS平台服务器再经过网络送给第五交换机然后送给客户端显示报警。

10.一种门座式起重机抓斗防摇摆与空中甩斗作业定位方法，其特征在于：首先要进行采样，由触摸屏将门座机抓斗在不同重量、不同高度、不同速度、不同风速下的回转及变幅工况下的抓斗摆幅位置进行采集，然后通过5G通讯模块上传给GIS管理平台分别进行计算、仿真，然后再将仿真后的程序通过5G通讯模块送给触摸屏，触摸屏经过整理以后，分别将回转防摇摆程序固化到左回转防摇摆模块、右回转防摇摆模块及变幅防摇摆模块，工作时，在不同工况下触摸屏命令不同防摇摆模块按照在不同重量、不同高度、不同速度、不同风速下的控制参数对变频器进行调控，从而达到抑制抓斗摆幅的目的。