港口装卸设备远程监控系统研究
|
摘要
随着港口经济的发展，对装卸机械的需求量越来越大，同时港口机械也日益向大型化、高速化、自动化方向发展。港口规模日益扩大，管理要求逐步提高。现代远程监控系统的应用，将显著改善目前港口机械的监管状况，提高港口管理的现代化水平。
现代远程监控技术是计算机技术、通信技术、网络技术和控制技术的结合，是信息技术和监控技术的集成。采用网络进行远程监控是计算机网络技术和远程控制技术发展的必然结果，尤其是因特网技术的发展，研究基于因特网的远程监控更是有着广阔的发展前景。
论文以实际项目为依托，在大量调研的基础上，从全局的角度对构建一适应港口发展需要、满足实际应用需求的装卸设备远程监控系统进行了研究。论文主要工作如下：
(1)综合分析港口现有各监控系统的优缺点，结合监控技术的发展方向及港口实际，对港口设备远程监控系统的建设理念、功能需求、设计目标及原则进行了研究，并对监控参数的选取作了详细的讨论。
(2)通过对不同软件结构的比较，提出了基于B／S结构模式的远程监控方案。
(3)对B／S模式下远程监控系统的实现方式和一些关键技术进行了深入系统的研究，包括统一建模语言UML、服务器端开发工具ASP．NET，能够解决不同设备间通信问题的OPC技术，以及能够增强监控系统的开放性、可集成性的Web服务技术。
(4)运用以上关键技术，构建Web服务器程序，实现基于Internet的远程监控。并在系统实时性、安全性方面采取了一定措施。
本文对港口企业远程监控系统的规划建设有一定的帮助。
With the development of the port economy, people need much more loading& unloading machine. And the port machine becomes more and more big, speed and automatic. The application of modern remote monitor & control system can markedly improve the management status of port machine, and enhance the modernization level of port management.
The modern remote monitor & control system is the combination of computer technology, network technology, communication technology, and control technology. It is the integration of communication technology and monitor & control technology. With the development of computer network technology and remote control technology, it is the inevitable result to use network technology in remote monitor & control system. Especially due to the development Internet, the study of remote monitor & control system, which is based on Internet technology, is very important.
By plenty of inquiry and study, and base on real project, this paper sets up a remote monitor& control system on a global point, which is fit to the needs of port development in future and meets the actual requirement of port application. The main contents of the paper are as follows:
(1) It analyzes the advantages and disadvantages of remote monitor &control system using in port now. Thinking of technology's development and actual requirement of port application, the construction ideal, function demands, design aims and principal of port remote monitor &control system are discussed.
(2) By comparing diffident kinds of control method and software structure, B/S based remote monitor & control system is chosen.
(3) It carries out systemic and deep research on the main contents of remote monitor &control system on B/S mode and some of its crucial technology, including UML, ASP. NET, OPC and Web Service.
(4) Use the crucial technologies discussed above to construct the Web server to realize remote monitor & control based on Internet. Some real-time and safety techniques in network communication were emphasized in this paper.
It can help port enterprise on the remote monitor & control system construction.
现代远程监控技术是计算机技术、通信技术、网络技术和控制技术的结合，是信息技术和监控技术的集成。采用网络进行远程监控是计算机网络技术和远程控制技术发展的必然结果，尤其是因特网技术的发展，研究基于因特网的远程监控更是有着广阔的发展前景。
论文以实际项目为依托，在大量调研的基础上，从全局的角度对构建一适应港口发展需要、满足实际应用需求的装卸设备远程监控系统进行了研究。论文主要工作如下：
(1)综合分析港口现有各监控系统的优缺点，结合监控技术的发展方向及港口实际，对港口设备远程监控系统的建设理念、功能需求、设计目标及原则进行了研究，并对监控参数的选取作了详细的讨论。
(2)通过对不同软件结构的比较，提出了基于B／S结构模式的远程监控方案。
(3)对B／S模式下远程监控系统的实现方式和一些关键技术进行了深入系统的研究，包括统一建模语言UML、服务器端开发工具ASP．NET，能够解决不同设备间通信问题的OPC技术，以及能够增强监控系统的开放性、可集成性的Web服务技术。
(4)运用以上关键技术，构建Web服务器程序，实现基于Internet的远程监控。并在系统实时性、安全性方面采取了一定措施。
本文对港口企业远程监控系统的规划建设有一定的帮助。
With the development of the port economy, people need much more loading& unloading machine. And the port machine becomes more and more big, speed and automatic. The application of modern remote monitor & control system can markedly improve the management status of port machine, and enhance the modernization level of port management.
The modern remote monitor & control system is the combination of computer technology, network technology, communication technology, and control technology. It is the integration of communication technology and monitor & control technology. With the development of computer network technology and remote control technology, it is the inevitable result to use network technology in remote monitor & control system. Especially due to the development Internet, the study of remote monitor & control system, which is based on Internet technology, is very important.
By plenty of inquiry and study, and base on real project, this paper sets up a remote monitor& control system on a global point, which is fit to the needs of port development in future and meets the actual requirement of port application. The main contents of the paper are as follows:
(1) It analyzes the advantages and disadvantages of remote monitor &control system using in port now. Thinking of technology's development and actual requirement of port application, the construction ideal, function demands, design aims and principal of port remote monitor &control system are discussed.
(2) By comparing diffident kinds of control method and software structure, B/S based remote monitor & control system is chosen.
(3) It carries out systemic and deep research on the main contents of remote monitor &control system on B/S mode and some of its crucial technology, including UML, ASP. NET, OPC and Web Service.
(4) Use the crucial technologies discussed above to construct the Web server to realize remote monitor & control based on Internet. Some real-time and safety techniques in network communication were emphasized in this paper.
It can help port enterprise on the remote monitor & control system construction.
引文
[1] 崔永春．远程监控技术与油田信息化管理[J]．油气田地面工程。2002，(01)：64-65
[2] 何岭松，王峻峰，杨叔子．基于因特网的设备故障远程协作诊断技术[J]．中国机械工程．1999，(2)：336-338
[3] 陈希，楼佩煌．基于Internet的远程FMS故障诊断系统研究[J]．南京航空航天大学学报，2000，(1)：57—62
[4] 张愉．港口起重机械远程无线实时监控系统研究[D]．武汉：武汉理工大学，2006
[5] 曹小华．基于无线局域网的集装箱装卸桥远程监测系统研究[D]．武汉：武汉理工大学，2005
[6] 龙秋福．基于SIEMENS PLC的CCMS开发与实现[D]．武汉：武汉理工大学，2005
[7] 洪承礼．港口规划与布置[M]．北京：人民交通出版社，1988
[8] 黄有方，史建民，赵婉莹．大型港口设备的现代电控系统的远程诊断技术[J]。上海海运学院学报，2000，21(4)：44—49
[9] 刘军，刘飞，谢志江，等。网络化设备远程管理系统模型[J]．重庆大学学报(自然科学版)。2005，28(5)：19-23
[10] 刘振岩。基于．NET的Web程序设计——ASENET标准教程[M]．北京：电子工业出版社，2006．02
[11] 王朝瑞．基于组态化工控网络的散货装卸控制仿真系统的设计与开发[D]。上海：上海海事大学，2004
[12] 卓祯雨．基于Web的远程监控系统实现技术的研究[D]．武汉：武汉理工大学，2003
[13] 张明江，杜明，修云，等．港口设备远程监控系统构建研究[J]．港口装卸，2006，(4)：42-44
[14] 王鑫．B/S模式实时监控的研究与实现[D]．北京：铁道科学研究院．2005
[15] 于海晨，仲崇权．基于Internet的控制系统远程监控方案及实例[J]．计算机自动测量与控制，2001，9(5)：14-16
[16] 陈杰，张功镀．基于Intranet的企业远程监控系统[J]．上海师范大学学报(自然科学版)，1999，28(3)：44—48
[17] 朱志浩，樊留群．设备远程监控的研究[J]．制造业自动化，2001，23(1)：47-50
[18] 陈忠，郑时雄，孙延明．基于Web的远程监测与故障诊断实现策略[J]．华南理工大学学报(自然科学版)，2002，30(6)：30-32
[19] 贾东耀，汪仁煌．B/S结构监控系统实时数据的动态显示[J]．电气自动化，2002，(4)：36-37
[20] 工建峰，刘红旗，李杰．一种基于Internet的远程监控系统[J]．机电产品开发与创新，2002，(3)：7-9
[21] 冯建新，王光兴，张大波．基于网络的设备远程监控系统的设计与实现[J]．东北大学学报自然科学版)，2002，23(7)：617-619
[22] 浦江。网络计算模式的演变与发展[J]．电子技术，2001，(1)：15—19
[23] 黎洪生，何岭松，史铁林，等．基于B/S的远程故障诊断专家系统研究[J]．武汉工业大学学报，1999，21(4)：23—26
[24] 李东海，孙鹤旭，雷兆明．OPC技术在远程监控系统中的应用研究[J]，微计算机信息(测控自动化)，2005，21(6)：20—22
[25] Joseph Schmuller(美)．UML基础、案例与应用[M]．北京：人民邮电出版社，2002
[26] Ken Lunn．UML软件开发[M]．北京：电子工业出版社，2005
[27] 王能斌．数据库系统[M]．北京：电子工业出版社，1995
[28] OPC Foundation. OPC Common Definitions and Interface(V1.0). 1998
[29] OPC Foundation. OPC Data Access Automation Interface Standard (V3.0). 2003
[30] 刘怀，胡继峰．控制网络的实时性分析[J]．化工自动化及仪表，2001，28(5)：38-40
[31] 余洲生．港口装卸机械[M]．北京：人民交通出版社，1999
[32] 孙国正．21世纪的港口——技术与装备[J]．港口博览，2000，(2)：52-53
[33] Cordon Zonail. Bulk Materials Handling Terminals Innovation and Evolution Continue. International Bulk Congress Singapore, 1996, (5): 35-38
[34] 伍志方．基于GKI的生产实时监控系统的应用[J]．工业控制计算机，2002，15(2)：27-29
[35] 葛玻，沈文杰，赵旎．工控组态软件的对比及应用[J]．计算机测量与控制，2002，10(8)：550-552
[36] 康军，戴冠中。工业以太网远程监控系统设计。计算机工程与设计，2005．6，26(6)：1633-1635
[37] 严华，古钟壁，王祯学．基于DCS的分布式实时监控系统的设计与实现[J]．四川大学学报，2002，39(4)：657—660
[38] 王强，段晨东，何正嘉．机电设备远程监测和故障诊断系统的数据管理[J]。计算机工程与应用，2004，(9)：208-211
[39] 蒋年德，王耀南，魏育成．基于B/S的SCADA系统关键技术及其实现[J]．计算机工程与应用，2003，(14)：221-222
[40] 孙文波，卢建军．基于Web的远程监控技术及其比较[J]．西安科技学院学报，2002，22(2)：205-209
[41] Kostas Kalaitzakis, Eftichios Koutroulis. Development of a Data Acquisition System for Remote Monitoring of Renewable Energy Systems[J]. Measurement, 2003, (34): 75-83
[42] C.L.Churm, V.M.Prozesky. The Remote Control of Nuclear Microprobs over the Internet[J]. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 1999, (158): 124-128
[43] Zhang Hang, Yang Xinhui. Fieldbus remote control system based on Web[A]. Proceedings of 2002 International Fieldbus Control and Management Integration Conference and Exhibition. Tongji University Press, 2002
[44] R.HORAK, USA, Ship loading and unloading Technology. Bulk Solid handling, 2001, (6): 632-640
[45] Takahiro Sasaki, Kenji Kawashima. Development of a remote control system for construction machinery for rescue activities with a pneumatic robot[J]. Advanced Robotics, February2006, 20(2): 213-232
[46] Y.Niwa, M.Takahashi, M.Kitamura. The Design of Human-Machine Interface for Accident Support in Nuclear Power Plants[J]. Cognition, Technology&Work, August 2001, 3(3)
[47] 党丽，李小坚．基于SCADA的CIMS环境下的设备监控管理系统的集成[J]．工业控制计算机，2003，16(5)：1-2
[48] 王辛辛，陈云，阎如忠，等．基于web的机电设备远程监控系统的实现[J]．2005，31(2)：231-233
[49] Fong A C M, Hui S C. An Intelligent Online Machine Fault Diagnosis System. Computing &Control[J], Engineering Journal, 2001, 10:217-223
[50] 彭晓光，刘杰强．远程监控系统在起重机管理中的应用[J]．港口装卸，2004，(6)：17-19
[51] 魏新，林叶春，鲍敏中．基于Intouch平台集装箱装卸桥监控系统的开发[J]．工业控制计算机，2004，(3)：57—59
[52] 于同工．状态监测系统在港口装卸机械上的应用研究[J]。港口装卸，2001，(4)：18-20
[53] 唐开龙，康斌栋．远程监控技术在港口起重设备上的应用[J]。港口装卸，2004，(2)：16-18
[54] 回晓东．起重运输机械的网络监控和网络管理[M]．大连：大连理工大学，2002
[55] 张华森，李树梅，王博．远程数据采集与监控系统在冶金行业中的应用[J]．计算机控制、监测与管理，2005．10：78-83
[56] 席俊杰．基于Internet的设备远程故障诊断和服务系统[J]．机械设计与制造，2002，(5)：36—39
[57] Xing Wu, Jin Chen, Ruqiang Li, et. Web-based remote monitoring and fault diagnosis system[J]. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, February 2006, 28(1-2): 162-175
[2] 何岭松，王峻峰，杨叔子．基于因特网的设备故障远程协作诊断技术[J]．中国机械工程．1999，(2)：336-338
[3] 陈希，楼佩煌．基于Internet的远程FMS故障诊断系统研究[J]．南京航空航天大学学报，2000，(1)：57—62
[4] 张愉．港口起重机械远程无线实时监控系统研究[D]．武汉：武汉理工大学，2006
[5] 曹小华．基于无线局域网的集装箱装卸桥远程监测系统研究[D]．武汉：武汉理工大学，2005
[6] 龙秋福．基于SIEMENS PLC的CCMS开发与实现[D]．武汉：武汉理工大学，2005
[7] 洪承礼．港口规划与布置[M]．北京：人民交通出版社，1988
[8] 黄有方，史建民，赵婉莹．大型港口设备的现代电控系统的远程诊断技术[J]。上海海运学院学报，2000，21(4)：44—49
[9] 刘军，刘飞，谢志江，等。网络化设备远程管理系统模型[J]．重庆大学学报(自然科学版)。2005，28(5)：19-23
[10] 刘振岩。基于．NET的Web程序设计——ASENET标准教程[M]．北京：电子工业出版社，2006．02
[11] 王朝瑞．基于组态化工控网络的散货装卸控制仿真系统的设计与开发[D]。上海：上海海事大学，2004
[12] 卓祯雨．基于Web的远程监控系统实现技术的研究[D]．武汉：武汉理工大学，2003
[13] 张明江，杜明，修云，等．港口设备远程监控系统构建研究[J]．港口装卸，2006，(4)：42-44
[14] 王鑫．B/S模式实时监控的研究与实现[D]．北京：铁道科学研究院．2005
[15] 于海晨，仲崇权．基于Internet的控制系统远程监控方案及实例[J]．计算机自动测量与控制，2001，9(5)：14-16
[16] 陈杰，张功镀．基于Intranet的企业远程监控系统[J]．上海师范大学学报(自然科学版)，1999，28(3)：44—48
[17] 朱志浩，樊留群．设备远程监控的研究[J]．制造业自动化，2001，23(1)：47-50
[18] 陈忠，郑时雄，孙延明．基于Web的远程监测与故障诊断实现策略[J]．华南理工大学学报(自然科学版)，2002，30(6)：30-32
[19] 贾东耀，汪仁煌．B/S结构监控系统实时数据的动态显示[J]．电气自动化，2002，(4)：36-37
[20] 工建峰，刘红旗，李杰．一种基于Internet的远程监控系统[J]．机电产品开发与创新，2002，(3)：7-9
[21] 冯建新，王光兴，张大波．基于网络的设备远程监控系统的设计与实现[J]．东北大学学报自然科学版)，2002，23(7)：617-619
[22] 浦江。网络计算模式的演变与发展[J]．电子技术，2001，(1)：15—19
[23] 黎洪生，何岭松，史铁林，等．基于B/S的远程故障诊断专家系统研究[J]．武汉工业大学学报，1999，21(4)：23—26
[24] 李东海，孙鹤旭，雷兆明．OPC技术在远程监控系统中的应用研究[J]，微计算机信息(测控自动化)，2005，21(6)：20—22
[25] Joseph Schmuller(美)．UML基础、案例与应用[M]．北京：人民邮电出版社，2002
[26] Ken Lunn．UML软件开发[M]．北京：电子工业出版社，2005
[27] 王能斌．数据库系统[M]．北京：电子工业出版社，1995
[28] OPC Foundation. OPC Common Definitions and Interface(V1.0). 1998
[29] OPC Foundation. OPC Data Access Automation Interface Standard (V3.0). 2003
[30] 刘怀，胡继峰．控制网络的实时性分析[J]．化工自动化及仪表，2001，28(5)：38-40
[31] 余洲生．港口装卸机械[M]．北京：人民交通出版社，1999
[32] 孙国正．21世纪的港口——技术与装备[J]．港口博览，2000，(2)：52-53
[33] Cordon Zonail. Bulk Materials Handling Terminals Innovation and Evolution Continue. International Bulk Congress Singapore, 1996, (5): 35-38
[34] 伍志方．基于GKI的生产实时监控系统的应用[J]．工业控制计算机，2002，15(2)：27-29
[35] 葛玻，沈文杰，赵旎．工控组态软件的对比及应用[J]．计算机测量与控制，2002，10(8)：550-552
[36] 康军，戴冠中。工业以太网远程监控系统设计。计算机工程与设计，2005．6，26(6)：1633-1635
[37] 严华，古钟壁，王祯学．基于DCS的分布式实时监控系统的设计与实现[J]．四川大学学报，2002，39(4)：657—660
[38] 王强，段晨东，何正嘉．机电设备远程监测和故障诊断系统的数据管理[J]。计算机工程与应用，2004，(9)：208-211
[39] 蒋年德，王耀南，魏育成．基于B/S的SCADA系统关键技术及其实现[J]．计算机工程与应用，2003，(14)：221-222
[40] 孙文波，卢建军．基于Web的远程监控技术及其比较[J]．西安科技学院学报，2002，22(2)：205-209
[41] Kostas Kalaitzakis, Eftichios Koutroulis. Development of a Data Acquisition System for Remote Monitoring of Renewable Energy Systems[J]. Measurement, 2003, (34): 75-83
[42] C.L.Churm, V.M.Prozesky. The Remote Control of Nuclear Microprobs over the Internet[J]. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 1999, (158): 124-128
[43] Zhang Hang, Yang Xinhui. Fieldbus remote control system based on Web[A]. Proceedings of 2002 International Fieldbus Control and Management Integration Conference and Exhibition. Tongji University Press, 2002
[44] R.HORAK, USA, Ship loading and unloading Technology. Bulk Solid handling, 2001, (6): 632-640
[45] Takahiro Sasaki, Kenji Kawashima. Development of a remote control system for construction machinery for rescue activities with a pneumatic robot[J]. Advanced Robotics, February2006, 20(2): 213-232
[46] Y.Niwa, M.Takahashi, M.Kitamura. The Design of Human-Machine Interface for Accident Support in Nuclear Power Plants[J]. Cognition, Technology&Work, August 2001, 3(3)
[47] 党丽，李小坚．基于SCADA的CIMS环境下的设备监控管理系统的集成[J]．工业控制计算机，2003，16(5)：1-2
[48] 王辛辛，陈云，阎如忠，等．基于web的机电设备远程监控系统的实现[J]．2005，31(2)：231-233
[49] Fong A C M, Hui S C. An Intelligent Online Machine Fault Diagnosis System. Computing &Control[J], Engineering Journal, 2001, 10:217-223
[50] 彭晓光，刘杰强．远程监控系统在起重机管理中的应用[J]．港口装卸，2004，(6)：17-19
[51] 魏新，林叶春，鲍敏中．基于Intouch平台集装箱装卸桥监控系统的开发[J]．工业控制计算机，2004，(3)：57—59
[52] 于同工．状态监测系统在港口装卸机械上的应用研究[J]。港口装卸，2001，(4)：18-20
[53] 唐开龙，康斌栋．远程监控技术在港口起重设备上的应用[J]。港口装卸，2004，(2)：16-18
[54] 回晓东．起重运输机械的网络监控和网络管理[M]．大连：大连理工大学，2002
[55] 张华森，李树梅，王博．远程数据采集与监控系统在冶金行业中的应用[J]．计算机控制、监测与管理，2005．10：78-83
[56] 席俊杰．基于Internet的设备远程故障诊断和服务系统[J]．机械设计与制造，2002，(5)：36—39
[57] Xing Wu, Jin Chen, Ruqiang Li, et. Web-based remote monitoring and fault diagnosis system[J]. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, February 2006, 28(1-2): 162-175