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摘要：本文面向岸桥上远程无线监控系统的应用策略开展深度探讨。首先，从事安全设备概述，在介绍岸桥设备同时，分析岸桥设备发展特点。其次，对远程无线监控系统应用于岸桥的必要性加以探讨。再次，站在系统结构设计、远程无线监控网络构建、OPC系统、监控个软件实现、Web服务端实现五个维度，对远程无线监控系统在岸桥上的应用策略加以研究，最后对本次系统在某港口4台岸桥上的应用效果加以分析，最终基于结果证明将远程无线监控系统应用于岸桥具备可行性。

关键词：远程无线监控；岸桥；无线通信；监控网络

在我国经济发展、贸易发展背景下，我国港口的岸桥设备不论是在规模、数量以及智能化水平上均已达到全新高度。目前，一些港口岸桥仍旧采用多年前建设的设备，其滞后性的管理模式已无法迎合新时期下航海运输发展对港口岸桥设备应用提出的要求。因此，从事远程无线监控系统应用于岸桥的研究，是全面提升安全设备智能化水平，在有效降低人力成本、维护成本同时提升管理水平，确保岸桥运行稳定性、高效性的高价值研究行为。

一、岸桥设备概述

（一）岸桥设备内涵

“岸桥”，为设置于港口的岸边集装箱起重机设备，业内又将其称为“吊桥”，在日常港口生产阶段，岸桥专门负责集装箱船的装卸作业，一般情况下设置在港口码头岸边区域。日常作业阶段，岸桥会设置吊钩，可实现散货的吊装，该设备侧面类似于悬臂梁，可自如应对集装箱船舶的装卸作业。关于岸桥设备的分类，基于不同外伸距角度，可将岸桥划分为“小巴拿马”、“标准巴拿马”、“超巴拿马”、“特大超巴拿马”四种型号。基础设施方面，岸桥系统下包含俯仰机构、其中机构、小车系统、应急机构、大车行走机构、托生与安全钩装置 、机器房及附属设备、理货室、俯仰机构操作室以及码头附属设备等。具体配置机构见表1：

（二）岸桥设备发展特点

1.高参数化与大型化

目前，岸桥设备发展已经体现出显著的高参数化与大型化特点。其一，目前我国港口岸桥设备起重量正飞速扩张，吊具下的额定起重量，已经自多年前的30.5t快速扩张到61t以上，部分港口吊具下额定重量甚至已达65t水平。其二，岸桥设备外伸距正不断扩增。第3待巴拿马集装箱船数量为13排，目前14～17排超巴拿马集装箱船在我国应用已十分广泛，甚至部分企业已经开始应用特大超巴拿马，而港口岸桥设备的外伸距，也已自最早的32m增大到65m甚至以上，且未来随着集装箱船体规模的扩大，设备外伸距仍旧会处于不断增加趋势。其三，目前岸桥设备，在轨上起升高度也得到大幅度提升，如阿曼Salala在ZPMC上海振华港机公司订购的5台岸桥，轨上起升高度均达到52m，大连重工面向天津港太平洋码头提供的23台岸桥，其轨上起升高度亦达到了53m。其四，目前我国港口岸桥，在各项条件不断扩增背景下，岸桥自重亦在不断增加，超巴拿马岸桥的自重多数已超过1200t，部分甚至已接近2000t。

2.高速化

目前，岸桥高速化发展特征高度明显，自早期的巴拿马岸桥50m/min-120/min已扩增至90m/min-200m/min，电动机功率同样扩大至690kW*2，岸桥小车机构速度，也从最早的120m/min提升至300m/min以上水平。此外，新型吊具双象作业模式下，每次装卸货物量相比早期提升超过25%，目前已实现每次同时装卸2*20’集装箱，生产效率得到大幅度提升[1]。

二、远程无线监控系统应用于岸桥的必要性

基于上述对岸桥设备发展趋势的分析，可得出目前岸桥设备已经向高参数化、大型化、高速化发展，设备的快速发展，为生产单位对设备的监控提出了更高的要求。随着港口现代化、规模化建设，港口岸桥设备在上述发展背景下，其故障日益复杂，如何实现对岸桥设备运行状态的获取，对于提升码头吞吐量、降低岸桥设备故障量而言为关键要素。同时，综合自动化技术的发展，让港口管理一体化水平不断提升，在国际码头激烈竞争环境下，提升管理水平，对于港口码头的发展亦至关重要。因此，将远程无线监控系统应用于安全，不论是对于岸桥设备自身稳定运行而言或是港口码头发展而言，均有着至关重要的价值[2]。

三、远程无线监控系统在岸桥上的应用策略

（一）系统结构设计

将远程无线监控系统应用于岸桥上，首先进行架构设计、子系统划分与设计了。架构设计期间，远程无线监控系统可采取三层设计模式，即“应用层”、“业务逻辑层”以及“数据层”。其中应用层内包括用户界面相关包、业务逻辑层负责封装、处理各种应用程序相关包。数据层则主要负责数据存储数据操作、调用、查询相关包。

子系统划分阶段，远程无监控系统结合功能需求，可划分为用于管理、故障管理、设备监控、文档查阅、数据库五大功能模块。如图1所示：

设计类方面，基于子系统功能的划分，可基于面向对象方法进行类的职责、属性以及主要操作定义。以设备监控子系统为例，表1为本次面向岸桥的远程无线监控系统设备监控功能主要类：

在实现类的设计基础上，分析不同类之间的关系，即关联关系、依赖关系、泛化关系、实现关系。其中关联隶属结构关系，当各个类之间在概念上存在关联关系期间，类之间的关系即“关联”。依赖关系，是某一类在运行中需要对另一个类进行使用。实现关系可自两个维度反映，其一是接口同实现类的构件之间，其二在于用况与实现它们的协作[3]。

（二）远程无线监控网络构建

1.无线通讯网络关键技术

本次将远程无线监控应用于岸桥，通讯网络方面关键技术包括“信道编码”、“差错控制”、“扩频”三大技术。信道编码技术方面，即在数字与数据信号发送之前增加一部分冗余码元，用来截断、纠正或是检测出信息因传输所导致的误码。信道编码下，包含纠错、正交两种编码。其中纠错编码的规律性主要体现在各码的组员之间，正交编码的规律为码组之间具有正交性特征。差错控制技术基本工作模式有四类，即FEC—向前纠错机制、ARP—检错重发机制、IF—信息反馈机制、I-IEC—混合纠错机制，四大工作模式均在数字通信系统中被广泛应用。站在本次面向岸桥的无线监控系统角度，在码头开展无线通信级阶段同时存在两种传播模式，即短波信道、散射信道。因此，本次应用于岸桥的远程无线监控系统，采用混合纠错差错控制方式。射频技术方面，目前局域网数据传输，包括红外线、无线电波两种媒体形式，且站在不同调制方式下，无线电波又分为窄带调制、阔频频谱两种形式。由此不难得出，将扩频技术应用于面向岸桥的无线监控系统，可促进各项子系统性能的提升[4]。

2.构建网络注意事项

构建面向岸桥的无线远程监控系统需要注意如下事项。首先，合理开展基站位置选择。岸桥具有工作面积及巨大、移动机械数量多、固定物数量多以及相对位置随机性特征，同时高低差距较大，虽然增加基站数量可以扩大无线信号的覆盖面积，但亦会带来较高的建设成本。因此，选择基站位置，必须在确保位置合理同时尽量节约成本，同时对岸桥各部分组件进行远程信息获取期间，必须确保岸桥每个组成部分至少能够同一个基站实现良好通讯链路的建设。其次是防阻挡问题。无线远程监控网络应用于岸桥，当某一设备与基站之间存在阻挡阶段，需要系统能够快速切换到无阻挡基站，进入全新的通信状态，且基站切换期间不可出现信息丢包问题，务必保证监控信号的正常性、连续性以及信息完整性。经过大量岸桥通讯网络建设经验，可参考图2进行网络系统建设：

（三）OPC系统

1.服务器配置

作为面向岸桥的无线远程监控系统数据提供方，OPC负责采集现场岸桥设备相关数据，将数据提供给OPC客户。本次面向岸桥的远程无线通信系统，OPC服务器使用Kepware公司针对工业以太网研发的KEPserver软件，具体配置如下。第一步，Channel通道配置方面，本次无线远程监控系统使用以太网作为通讯方式，将以太网卡作为通道。在针对OPC工程添加设备之前，首先定义设备通讯所应用的信道，紧密连接通道与设备。选择通道后，仅在该通道驱动程序支持下才可实现设备添加。第二步，开展Device设备配置，定义设备名称、模式基础上，同时定义以太网内设备的IP地址，设备ID，通信延迟时间。如配置本次远程无线监控系统PLC期间，需要对每一个PLC定义唯一IP地址、唯一名称。第三步，Tag标签定义期间，标签主要对用PLC内部的监控状态点，针对不同类型标签，系统将执行不同操作。例如针对可读写类型标签，可开展读写操作，而对于制度标签，尽可监视状态。本次面向岸桥的远程无线监控系统标签包括变频器故障标签、大车主接触器触电标签、大车风机中继标签、大车机上行走标签、小车起升过载标签、小车起升力矩标签等[5]。

2.客户端设计

OPC服务器具有自动化接口、定制接口。基于OPC规范，服务器在提供定制接口基础上，是否提供自动化接口主要以用户需求为依据。OPC目前已经面向用户提供了自动化包装器的动态链接程序，能够灵活在客户端自动化接口请求、服务器定制接口之间转换。本次面向岸桥的远程无线监控系统，采用自动化接口OPC客户端，以Visual Basic为编程语言，具体客户端实现程序如下：

（1）实例化往期连接的OPC服务器，并建立连接；

（2）自服务期内获取对象化接口，添加客户组后进行客户组属性设置；

（3）在客户定义组对象内，加入需要操作的服务器数据项；

（4）对于数据操作箱，在无需操作阶段自动断开连接，实现资源释放。

程序实现阶段首先声明服务器以及相关数据，声明OPC项的相关数据。其次实现OPC服务器的连接，并在服务器对象中添加对象，设置组属性，创建Group内的Iteam数据对象，在项的数值出现改变后进行数据实时接收。

（四）监控软件实现

完成 OPC系统设计后，需要进行监控软件的实现，以便于同OPC系统集成。用户登录系统后，输入账户名与密码，登录到远程无线监控系统监控画面，用户可基于自己的操作，现实不同其他子系统实际情况，包括小车部分、起升运行部分、报警系统以及故障系统等。其中，监控主见面，包括岸桥整机运行电压电流数据、当前风速、故障处理情况、岸桥俯仰状态、负载大小、起升状态、紧停状态等。其中起升状态信息下，系统面向用户显示起升的速度、加速度、荷载、位置、限位开关信息、驱动状态、电源痛点信息、风机电磁接触器接通状态等。系统故障处理情况下，则包括故障分类、处理记录以及故障处理帮助。

（五）Web服务端实现

本次面向岸桥的远程无线监控系统，采用B/S结构，用户可基于Internet访问形式浏览岸桥设备运行状况。本次系统Web服务端开发采用Windows 2000 Advance Server作为网络操作系统，主要窗体包括用户登录窗体、数据显示窗体，基于ASP.NET进行Web服务器开发。王阔安全技术方面，采用访问控制与口令形式，同时搭建港口VPN虚拟专用网结合防火墙技术，预防外来网络入侵行为。

四、远程无线监控系统在岸桥上的应用效果

某港口于2022年6月安装4台岸桥，以4台岸桥投产为契机推动港口生产业务全面开展。本次4台岸桥每台造价约5000万元，吊具下额定起重量为65吨，前伸距为65米，可以进行20尺集装箱双箱同时作业。

完成4台岸桥建设后，将本次研究的远程无线监控系统应用于4台岸桥日常生产环节中。经过为期3个月阶段性应用测试，系统可24小时实时监控岸桥作业状态，实时获取岸桥各组件运行参数。测试阶段，共计出现2次岸桥故障，系统均可快速获取故障状态并发出警报，确保生产单位机修组技术采取检修措施，降低岸桥故障导致生产停滞造成的经济损失。最终，生产单位确认本套远程无线监控系统，能够保证4台岸桥长期处于安全、稳定运行状态，且降低检修部门工作压力，具有保留与长期应用价值[6]。

结束语：

远程无线监控系统应用于岸桥设备，将有效降低岸桥应用阶段的故障率，提升生产单位对岸桥的管理水平，且对于港口生产力、竞争力有着显著推动作用。相关单位在岸桥设备布置远程无线监控系统阶段，应结合港口岸桥设备实际情况，秉持“因地制宜”原则合理选择相关开发技术与网络结构建设形式，从而充分发挥远程无线监控系统优势，为岸桥设备稳定、安全运行保驾护航。

参考文献

[1]张建.岸边集装箱起重机挂舱载荷限制和过载数据追踪方案[J].港口装卸，2022（01）：38-41.

[2]姚惠君，倪青亮，许秋润.基于网络摄像机的自动化岸桥远程视频监控系统设计[J].港口科技，2019（11）：7-11.

[3]于波，刘静林.港口起重机健康及状态感知的监控系统设计[J].计算机与网络，2019，45（13）：67-71.

[4]于波，刘静林.起重机作业状态远程监控系统设计[J].计算机与网络，2019，45（12）：66-68.

[5]李宁，田晓宇，石玉峰.远程无线监控系统在岸桥上的应用[J].集装箱化，2018，29（10）：19-21.

[6]顾连锋，张凌峰，凌慧.一种适用于岸桥维修保养的安全警示系统[J].港口科技，2018（10）：39-43.