桥式抓斗卸船机作业在线监测及绩效考核系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及港口卸船机作业领域，尤其涉及一种桥式抓斗卸船机作业在线监测及 绩效考核系统及方法。
[0002]
【背景技术】
[0003] 卸船机由于自动化程度高、生产效率高，是散货码头最常用的装卸机械之一。目前 卸船机普遍采用现场总线模式下的PLC电气控制系统，完成散货码头设备运行实时状态监 控和设备在线编程功能，如机械设备无线视频监控，机械设备运行状态监测，机械设备故障 信息报警，机械设备故障诊断，机械电气控制部分远程故障排除，机械历史故障信息查询及 统计，机械故障处理记录及统计查询等，不包含机械设备司机作业操作数据的实时记录和 作业过程的电能消耗记录和监视。现代港口的生产作业自动化水平在逐步提高，用户的需 求由原来简单的自动化控制，进一步提升到包含员工作业考核、作业过程和设备状态远程 在线监控等全方位的自动化调度、监控和管理。而只有完整、实时地监视以及记录港口机械 的作业操作数据，才能为以上功能需求提供准确的考核依据，提升管理水平。
[0004] 另外，目前港口卸船机的称重误差很大，与水尺相比，误差超过30%，因此无法对卸 船机司机的作业量进行准确计量。现行的散货码头卸船机司机工资分配方式实际上采取的 是作业票平均分配方式，即由调度室开出每工班每条船的作业票，包括了作业票号、船名、 货类、作业吨数、作业工号、参与机械等信息。每月结算司机工资时，每个司机获得其参与作 业的作业票中的平均作业吨数，其公式如下：
上述分配方式是一种平均主义，只与参与作业的操作司机数有关，与司机的工作态度 和完成量没有关系，不利于调动司机工作积极性，影响生产效率。同时每个月的作业情况采 用人工计算方式，且历史数据无证可查，管理水平低下。
[0005] 因此研制一套实时计量卸船机司机作业量，记录、存储操作司机作业数据，电能消 耗，并根据安全生产规程规范司机作业程序、实现绩效考核功能的港口机械设备作业在线 监测系统，建立一套根据作业数据实现绩效考核的方法成为非常迫切的需求。
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【发明内容】
[0007] 本发明的目的在于提供一种通过记录桥式抓斗卸船机作业操作数据，远程在线监 测卸船机的作业过程，计量司机作业量和电能消耗量，规范司机操作，实现操作司机计件工 资考核的卸船机作业在线监测系统和绩效考核方法。
[0008] 为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是： 本发明产生的有益效果是:本发明的桥式抓斗卸船机作业在线监测及绩效考核系统及 方法能实时采集每次作业起吊时间和完成时间，对于不顾安全因素提高的操作速度进行限 制，提高了安全性;本发明采用完整的屏蔽和抗震措施，装置的可靠性和稳定性高。本发明 采用智能电量隔离变送器，使该装置同时具备电能消耗记录功能，便于进行能耗指标的核 定和考核。
[0009] 进一步地，采用卸船机上已有的重量传感器信息，避免了司机抓斗重量过大，保证 了钢丝绳的安全使用。本发明涉及到的硬件设备安装简单、方便，利用卸船机原有电控系 统、光电传感器和重量传感器，该装置只需要很少的接线就可以完成本系统的安装、调试。
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【附图说明】
[0011] 下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中： 图1是本发明实施例桥式抓斗卸船机作业在线监测及绩效考核系统的结构示意图； 图2是本发明实施例桥式抓斗卸船机作业在线监测及绩效考核方法的流程图。
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【具体实施方式】
[0013] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不 用于限定本发明。
[0014] 本发明实施例桥式抓斗卸船机作业在线监测及绩效考核系统，该系统包括传感器 及信号采集模块、作业操作记录模块、数据无线传输模块和远程监控中心，其中： 传感器及信号采集模块包括传感模块和信号采集模块，其中传感模块包括光电传感 器、重量传感器和智能电量隔离变送器;智能电量隔离变送器，与卸船机上的电流互感器连 接;主令控制器通过远程10接入到PLC电气控制室;信号采集模块与传感模块、PLC电气控制 室连接，通过传感模块采集主小车的位置信号和重量信号，并实时采集司机操作用的主令 控制器的动作信号，还从智能电量隔离变送器获取有功电度信号； 作业操作记录模块，接收信号采集模块传输的作业数据，通过接收的数据获得司机操 作的有效作业斗数、无效作业斗数以及报警作业斗数，并实时显示作业信息； 数据无线传输模块，接收作业操作记录模块传输的作业数据，同时将数据通过无线的 方式发送给远程监控中心； 远程监控中心，根据接收的数据实时判断并记录司机每次作业的完整性和有效性，对 司机的绩效进行考核。
[0015] 本发明实施例中，如图1所示，传感器及信号采集模块包括光电位置传感器、重量 传感器、电流互感器、智能电量隔离变送器、司机操作的主令控制器的开关量信号采集电 路，RS485串口通信接口电路，光耦隔离电路、信号调理电路以及单片机控制电路。信号采集 模块可安装在卸船机的PLC电气控制室，通过采集光电传感器信号、重量传感器信号，以及 司机操作的主令控制器的开关量信号，获得卸船机抓斗的开斗、闭斗，上升、下降，主小车位 置变化，主小车重量变化，单次来回抓斗的作业时间等关键信息，并将数据通过RS485串口 发送给作业操作记录模块。
[0016] 用于检测主小车海侧/陆侧水平运动位置的检测传感器可直接使用卸船机上已经 安装的光电传感器，当主小车经过光电传感器时能感应产生位置信号，该信号作为数字量 信号接入到PLC电气控制室，信号以三通的形式接出两路，一路接入PLC的DI模块，一路接入 信号采集模块。使得信号采集模块能实时检测主小车海侧/陆侧水平运动位置变化，同时不 影响PLC的DI模块正常工作。
[0017] 重量传感器也可直接使用卸船机上已经安装的重量传感器，当检测到主小车的位 置信号后启动采集重量传感器命令，获取当前主小车的重量信号，该重量信号作为模拟量 信号接入PLC的电气控制室，信号先接入信号采集模块，然后由信号采集模块接入到PLC的 AI模块。使得信号采集模块能及时获取重量信号的变化，同时不影响PLC的AI模块正常工 作。
[0018] 主令控制器的动作信号作为PLC的远程10接入到PLC的电气控制室，每一种动作信 号以三通的形式接出两路，一路接入PLC的DI模块，一路接入信号采集模块。使得信号采集 模块能实时采集主令控制器的动作信号，同时不影响PLC的DI模块正常工作。
[0019] 智能电量隔离变送器采用三相四线制，它通过和装在卸船机三相母线输入电缆上 的电流互感器配合完成能耗检测，其中：电流互感器将卸船机三相母线输入电缆的电流进 行转换后送入智能电量隔离变送器，从电压表的输入端并接出电缆接入到智能电量隔离变 送器的电压输入端。信号采集模块通过RS485串口能成功的从智能电量隔离变送器获取有 功电度，从而检测能耗。
[0020] 信号采集模块中：可用TQFP-144封装的STM32F103ZET6单片机作为单片机主控制 器芯片；重量传感器输出的电流信号只有几毫安到几十毫安，因此需要先将电流信号转换 成电压信号，先采用精密采样电阻将电流信号转换成电压信号，然后通过0PA365构成的电 压跟随器隔离、缓冲后将转换得到的电压信号隔离后送入STM32F103ZET6的A/D采样通道； 光电传感器和主令控制器的信号是5V的开关量信号，当光电传感器未检测到主小车时输出 5V高电压，检测到主小车时输出跳变为0V低电压。主令控制器信号包括上升、下降、开斗和 闭斗，主令控制器的其中一路信号接通时，继电器的直流