散货码头三维实时生产作业平台数据共享处理技术浅析

散货码头三维实时生产作业平台数据共享处理技术浅析

李伟宋文涛

中交机电工程局有限公司天津滨海新区

摘要：在散货码头三维实时生产作业平台系统中，码头信息化水平被迅速提高，散货码头在智能化应用方面结合了控制系统数据、生产管理系统数据、人员考勤系统数据、堆场堆形数据、无人作业策略关键数据等相结合，对于数据共享处理技术提出了更高的要求。

关键词：三维实时生产作业平台；数据共享；数据库

1三维实时生产作业平台数据交互简介

1.1三维实时生产作业平台简介

在散货码头中，通过对管控一体化系统数据实时自动采集、数据存储及压缩、信息共享、数据挖掘与表达等方面的技术研发，结合新型三维成像技术，研发出来一套三维实时生产作业平台系统。

该平台采用中间件技术实现单机形态数据、控制系统、管理数据等的融合，同时将自动化无人堆取料系统堆场激光扫描数据、单机定位的数据，实现整个码头生产作业区域各类实时数据的自动采集。在平台上，采用高效的数据存储技术及数据比较技术，得到用于平台三维展示的基础数据。最后采用实时三维图形可视化技术直观的反应出港口生产作业区域当前设备状态、场存信息、人员信息、生产作业计划等信息。还具有历史数据记录、查询及统计分析功能。

1.2数据交互需求

散货装卸码头作为大宗商品货物的集散地，是国内外物流行业上转运方式转变的关键节点，在散货运输过程中起着承上启下的作用。散货码头运输效率直接关系着散货码头单位、货主单位和上下游运输企业的经济利益。而散货码头装卸效率取决于整个装卸工艺系统流程的效率、港区管理水平、港口与货主及上下游运输企业沟通协调与信息交互的能力。

散货码头堆场堆存规模、工艺设备配置要求、自动化水平等在项目设计阶段就已经确定。在项目建设过程中或项目建成后，为了进一步提升散货码头运营效率，可以将现有管控一体化数据、无人作业数据、三维图形可视化等港口运营基础数据实时整合，将散货码头信息资源共享，同时以三维可视化的方式直观简便的展示这些信息。对外为货主和运输企业提供实时信息数据服务，使其能够及时了解在港货物各方面信息及作业能力，以帮助上下游企业制定及时的物流运输计划。对内将各数据集成统一，对码头货运、计量、商务、计划、调度、质检、生产、设备、财务等业务部门，提高生产作业任务计划、执行、统计和结算的精准程度，保证生产作业全过程流畅、高效，为客户提供安全可靠优质服务。

管控一体化技术在散货码头建设中已被普遍应用，但由于散货码头数字化建设过程中发展的不平衡且没有建立统一的行业规范对散货码头信息化建设进行指导，导致各散货码头管控一体化系统的建设水平参差不齐，造成信息采集需求部门的协作难度大，对信息采集的自动化和实时性难以保证，无法实现真正的一体化。在信息表达方面，往往以文字描述、图表的形式体现各方面的参数指标，无法直观清晰的体现港区设备作业状态、堆场料堆信息、生产流程等信息，对于生产作业指导作用不明显。

1.3数据交互内容

三维实时生产作业平台需要对接各类现有数据：

工艺设备：现有散货码头设备形态尺寸、设备主要运行参数、地理位置等；控制系统：单体设备状态数据、现场网络结构数据、作业流程流量数据等；无人作业系统：堆场堆存点位数据、堆取料策略数据、堆取料操作数据；生产管理系统：堆场堆存信息、生产调度指令信息、生产计划指令、管控一体化接口数据、人员考勤数据等；系统需要将各类表格数据统一至三维实时生产作业平台中，通过平台判断比较输出至最终客户端，用于实时指导生产作业。

2数据交互方式

2.1VBA代码方式数据交互

VBA是一种编程语言，它依托于office或工控系统开发软件，不独立的运行，通过VBA可以实现各种软件操作的自动化，。

在三维实时生产作业平台中，应用于华能曹妃甸煤码头工程，其控制系统主要设备为美国AB公司产品，在Rockwell的系列产品中，FactoryTalkViewSE是多用户开发分布式服务器HMI，该软件集成了VBA开发环境，通过VBA代码可以将PLC中涉及到的现场设备状态、流程运行数据等信息传输至共享数据库中。

此部分功能VBA代码编写过程中，需要在定义标签变量后为相关的标签开辟对应的存储空间，并进行关联。同时，为保证数据的完整性和可追溯性，将标签变量均存储在相应数据库中作为历史记录。

2.2OPC协议方式数据交互

OPC是一个工业标准，基于微软的OLE、COM和DCOM技术，用于过程控制和制造业自动化系统。

基于工程使用情况，Rockwell通过RSLinx是在windows下的一个通讯工具，它不仅提供多种网络方式的驱动程序，同时提供OPC通讯接口，当第三方有需要快速访问数据的情况下，可以通过RSLinx的OPC通讯建立通讯链路。

3中间数据库技术

为解决数据传输交互过程通讯链路繁多，数据传输量大、所传输数据复杂且实时性不一致的情况，将数据整合统一，同时针对本系统三维实时生产作业平台主要作为生产作业指导的作用，建立系统中间数据库共享平台，数据由多个方向流入，由一个方向流出，并对数据库读写方式进行锁定，避免对系统造成影响。

3.1统一接口规范

三维实时生产作业平台中间数据库系统与控制系统、管理系统、生产作业系统、无人作业系统等建立统一数据交换规范，对所涉及的数据格式、数据流向、数据内容进行分类归纳，提出数据交换技术一致性要求，建立标准化数据结构体系，从而提高数据共享的完整性、准确性和时效性。

3.2建立中间数据库共享平台

平台数据库主要是在不同系统之间进行信息共享，形成一套通用的数据交换区域。最终以Web服务的方式发布给三维实时生产作业平台，包含较为通用的汇报数据、预览数据的可视化界面。

随着三维实时生产作业平台的推广实施，可能会更多的系统数据需要进行数据处理和共享，数据共享平台可以通过配置新变量、表格等方式，由各系统按照统一自行配置对应必要的数据。

3.3中间数据库共享平台结构

建立有效的数据库平台，需要对中间数据库共享平台结构进行规划，在三维实时生产作业平台中，中间数据库共享平台如下：

3.3.1源数据系统服务器

是指管理系统、控制系统、无人作业系统等为三维实时生产作业平台提供原始数据的数据库系统。

通过WebService实现源数据向中间数据库服务端通知源数据已插入或已更新。数据系统接口按照预定统一的接口要求，从源数据库进行查询统计，向中间数据库共享平台插入或更新数据。

3.3.2中间数据库共享服务器

提供管理中间数据库的界面、接收源数据库插入更新数据，并经过判断更新数据后向目标系统服务器发送数据更新通知，由目标系统更新对应数据内容。

服务端：接收客户端数据写入功能的通知。

客户端：向目标数据系统服务端发送取数据通知。

中间库管理平台：提供管理中间数据库的数据、日志等数据维护、查询的界面平台。

4结束语

在散货码头中，随着日益变化的业务需求，生产过程智能化不断提升变的尤为重要，同时在大数据时代背景下，三维实时生产作业平台的不断应用，能够承接管理层人员对现场高层次管理需求，同时也能够对生产管理人员、设备管理人员提供现场设备状态实时指导，从而提高整个港口生产水平。

参考文献：

［1］希尔伯沙次，数据库系统概念［J］工业技术，2008

［2］DavidM．Kroenke，（冯飞译）数据库原理［J］工业技术，2008

［3］邓李ControlLogix系统实用手册计算机及网络，2008