自动化桥吊远程操作模拟器制造技术

本发明专利技术公开一种自动化桥吊远程操作模拟器，包括硬件系统和软件系统，硬件系统包括：远程操作台、讲师台和服务器机柜；软件系统包括：模拟器软件、岸桥管理系统、自动化控制系统、桥吊单机电控PLC、设备监控系统和视频管理系统。该自动化桥吊远程操作模拟器极大地提高了司机在真实自动化桥吊上的作业效率，进而有助于提高码头整体业务水平。

Automatic bridge crane remote operation simulator

The invention discloses an automatic bridge crane remote operation simulator, which comprises a hardware system and a software system. The hardware system includes a remote operating platform, a lecturer platform and a server cabinet; the software system includes simulator software, a shore bridge management system, an automatic control system, a bridge crane single-machine electronically controlled PLC, a device monitoring system and a television. Frequency management system. The automatic bridge crane remote operation simulator greatly improves the driver's working efficiency on the real automatic bridge crane, and thus helps to improve the overall business level of the wharf.

【技术实现步骤摘要】
自动化桥吊远程操作模拟器
本专利技术涉及桥吊远程控制技术，更具体地指一种自动化桥吊远程操作模拟器。
技术介绍
近年来，全球自动化码头建设需求如雨后春笋般涌现，与传统桥吊不同的是，自动化桥吊的操作方式已从本地转为远程，一些码头甚至彻底取消了本地司机室。由此可见，基于本地司机室所设计的传统桥吊模拟器已无法满足自动化桥吊操作员的培训需求，研发适用于自动化岸桥的远程操作模拟器势在必行。为了让操作员获得逼真的操作体验，自动化桥吊远程操作模拟器不仅在硬件上采用和真机设计完全相同的远程操作台，在软件上也将使用和真机完全相同的自动化软件架构和人机界面。因此，通过系统性地培训练习，操作员不仅可以熟悉远程操作的基本技能，更能熟练掌握一整套自动化作业流程和异常处理流程，从而高效提升受训操作员的综合能力，也使得培训变得更有意义和价值。除了具备传统岸桥模拟器的所有功能外，自动化桥吊远程操作模拟器还需要模拟所有自动化作业所必需的一系列辅助系统，如电子防摇、电子防扭、半自动、集卡引导、船型扫描、吊具检测、目标检测系统等等。此外，与实际生产环境所不同，模拟器虚拟作业场景中只有虚拟的停泊船只、集装箱、岸桥与跨运车，因此如何将虚拟的场景信息与码头真实的一整套生产系统和控制系统相结合，成为了自动化桥吊远程操作模拟器技术方案中的核心问题和难点。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种自动化桥吊远程操作模拟器，以自动化桥吊底层PLC程序、单机自动化控制系统、岸桥管理系统、设备监控系统、视屏管理系统为基础，结合模拟的作业环境和作业设备，充分考虑培训的实用性和高效性。该自动化桥吊远程操作模拟器极大地提高了司机在真实自动化桥吊上的作业效率，进而有助于提高码头整体业务水平。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种自动化桥吊远程操作模拟器，包括硬件系统和软件系统，所述硬件系统包括：远程操作台、讲师台和服务器机柜；所述软件系统包括：模拟器软件、岸桥管理系统、自动化控制系统、桥吊单机电控PLC、设备监控系统和视频管理系统，其中：所述远程操作台包括多个显示器、多个电脑工作站、多个I/O模块、PLC控制器、触摸屏、多个操作手柄、紧停按钮、ACCS一体机、Profinet交换机；讲师台包括多个显示器；服务器机柜包括多个以太网交换机、多个图像处理服务器、数据库和OPC共用服务器、模拟器工作站、多个视屏编码器以及KVM切换器；所述模拟器软件模拟由桥吊、船只、集装箱、跨运车、码头地面组成的虚拟培训场景；将虚拟培训场景中的所有设备信息下发给所述桥吊单机电控PLC；根据虚拟模拟场景中的船图信息模拟TOS生成虚拟TOS作业任务并下发给岸桥管理系统；模拟所有桥吊上的虚拟摄像机视频信号并经过重新编码后输出给视频管理系统；所述岸桥管理系统将收到的作业任务分解成自动化作业指令并下发给自动化控制系统；所述自动化控制系统将收到的自动化作业指令转换为设备动作指令并下发给桥吊单机电控PLC，同时将自动化作业指令的执行状态返回给岸桥管理系统；所述桥吊单机电控PLC将收到的设备动作指令或者远程操作台的手动控制信号输出给模拟器软件，以控制虚拟桥吊的具体动作，并将执行状态返回给自动化控制系统；将桥吊设备的所有状态信息和故障信息输出给设备监控系统；所述设备监控系统将收到的设备状态信息和故障信息输出至远程操作台；所述视频管理系统CCTV将收到的虚拟摄像机视频信号输出至远程操作台。根据本专利技术的较佳实施例，远程操作台的多个显示器为6个、多个电脑工作站为2个、多个操作手柄为2个；讲师台的多个显示器为3个；服务器机柜的多个以太网交换机为2个、多个图像处理服务器为3个、多个视屏编码器为5个。所述远程操作台中，电脑工作站与显示器之间通过HDMI线连接；PLC控制器与I/O设备之间通过硬件连接线连接；Profinet交换机与PLC控制器、触摸屏和ACCS一体机之间通过Profinet线连接。所述服务器机柜中，以太网交换机与视频编码器、图像服务器、数据库和OPC共用服务器、模拟工作站、以及KVM切换器之间通过以太网线实现连接；以太网交换机还与远程操作台中的工作站、Profinet交换机和ACCS一体机之间通过以太网实现连接；服务器机柜中的图像服务器与视频编码器之间、服务器机柜中的KVM切换器与讲师台中的显示器之间、服务器机柜中的模拟器工作站与讲师台中的显示器之间均通过HDMI线实现连接。所述岸桥管理系统使用真实系统中的软件模块，通过Oracle数据库对接所述岸桥管理系统与真实TOS间的数据进行交互。所述模拟器软件具有功能和接口与真实TOS相同的虚拟TOS，通过将TOS信息写入Oracle数据库将TOS作业任务来下发给岸桥管理系统。所述模拟器软件与桥吊单机电控PLC间的数据交互利用OPC通信协议实现这两个模块的对接。所述桥吊单机电控PLC侧建立OPC服务器，模拟器软件端作为OPC客户端，所述模拟器软件与桥吊单机电控PLC进行数据通信交互。所述模拟器软件将虚拟摄像机视频信号输出至视频编码器，由其重新编码成视频管理软件支持的H.264编码形式，通过TCP/IP协议将视频信号输出至视屏管理系统。所述岸桥管理系统与所述自动化控制系统的数据交互采用OPC通信协议实现这两个模块的对接。所述自动化控制系统与所述桥吊单机电控PLC间的数据交互采用Profinet协议实现这两个模块的对接。所述桥吊单机电控PLC与所述设备监控系统间的数据交互采用OPC通信协议实现这两个模块的对接。采用本专利技术的新型自动化桥吊远程操作模拟器，可以在近乎逼真的操作训练下，不仅让操作员熟悉远程操作的基本技能，更能熟练掌握一整套自动化作业流程和异常处理流程。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显。图1是根据本专利技术的自动化桥吊远程操作模拟器的硬件拓扑图；图2是根据本专利技术的自动化桥吊远程操作模拟器的软件架构图；图3是本专利技术的自动化桥吊远程操作模拟器的屏幕显示。具体实施方式以下结合说明书附图对本专利技术的技术方案进行具体说明。以下在具体实施方式中详细叙述本专利技术的详细特征以及优点，其内容足以使任何本领域技术人员了解本专利技术的
技术实现思路
并据以实施，且根据本说明书所揭露的说明书、权利要求及附图，本领域技术人员可轻易地理解本专利技术相关的目的及优点。传统桥吊模拟器基于本地司机室而设计，本专利技术的自动化桥吊远程操作模拟器不同于传统模拟器，其解决了以下三方面的技术问题：一是能模拟所有自动化作业所必需的一系列辅助系统，如电子防摇、电子防扭、半自动、集卡引导、船型扫描、吊具检测、目标检测系统等；二是实现了将虚拟场景中的岸桥、船图、跨运车等所有虚拟作业信息与码头真实的生产系统和控制系统对接；三是实现了将虚拟场景中的摄像机视频图像与真实的视屏管理系统对接。根据本专利技术的自动化桥吊远程操作模拟器包括硬件系统和软件系统。硬件系统图1示出根据本专利技术的自动化桥吊远程操作模拟器的硬件拓扑图。如图1所示，自动化桥吊远程控制模拟器的硬件系统主要包括：远程操作台、讲师台和服务器机柜这三个部分组成。其中：远程操作台包括6个显示器、2台电脑工作站、1个PLC控制器、若干I/O模块、1个操作用触摸屏、2个操作手柄(图中未示出)、1个紧停按钮(图中未示出)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自动化桥吊远程操作模拟器，其特征在于：所述模拟器包括硬件系统和软件系统，所述硬件系统包括：远程操作台、讲师台和服务器机柜；所述软件系统包括：模拟器软件、岸桥管理系统、自动化控制系统、桥吊单机电控PLC、设备监控系统和视频管理系统，其中：所述远程操作台包括多个显示器、多个电脑工作站、多个I/O模块、PLC控制器、触摸屏、多个操作手柄、紧停按钮、ACCS一体机、Profinet交换机；讲师台包括多个显示器；服务器机柜包括多个以太网交换机、多个图像处理服务器、数据库和OPC共用服务器、模拟器工作站、多个视屏编码器以及KVM切换器；所述模拟器软件模拟由桥吊、船只、集装箱、跨运车、码头地面组成的虚拟培训场景；将虚拟培训场景中的所有设备信息下发给所述桥吊单机电控PLC；根据虚拟模拟场景中的船图信息模拟TOS生成虚拟TOS作业任务并下发给岸桥管理系统；模拟所有桥吊上的虚拟摄像机视频信号并经过重新编码后输出给视频管理系统；所述岸桥管理系统将收到的作业任务分解成自动化作业指令并下发给自动化控制系统；所述自动化控制系统将收到的自动化作业指令转换为设备动作指令并下发给桥吊单机电控PLC，同时将自动化作业指令的执行状态返回给岸桥管理系统；所述桥吊单机电控PLC将收到的设备动作指令或者远程操作台的手动控制信号输出给模拟器软件，以控制虚拟桥吊的具体动作，并将执行状态返回给自动化控制系统；将桥吊设备的所有状态信息和故障信息输出给设备监控系统；所述设备监控系统将收到的设备状态信息和故障信息输出至远程操作台；所述视频管理系统将收到的虚拟摄像机视频信号输出至远程操作台。...

【技术特征摘要】
1.一种自动化桥吊远程操作模拟器，其特征在于：所述模拟器包括硬件系统和软件系统，所述硬件系统包括：远程操作台、讲师台和服务器机柜；所述软件系统包括：模拟器软件、岸桥管理系统、自动化控制系统、桥吊单机电控PLC、设备监控系统和视频管理系统，其中：所述远程操作台包括多个显示器、多个电脑工作站、多个I/O模块、PLC控制器、触摸屏、多个操作手柄、紧停按钮、ACCS一体机、Profinet交换机；讲师台包括多个显示器；服务器机柜包括多个以太网交换机、多个图像处理服务器、数据库和OPC共用服务器、模拟器工作站、多个视屏编码器以及KVM切换器；所述模拟器软件模拟由桥吊、船只、集装箱、跨运车、码头地面组成的虚拟培训场景；将虚拟培训场景中的所有设备信息下发给所述桥吊单机电控PLC；根据虚拟模拟场景中的船图信息模拟TOS生成虚拟TOS作业任务并下发给岸桥管理系统；模拟所有桥吊上的虚拟摄像机视频信号并经过重新编码后输出给视频管理系统；所述岸桥管理系统将收到的作业任务分解成自动化作业指令并下发给自动化控制系统；所述自动化控制系统将收到的自动化作业指令转换为设备动作指令并下发给桥吊单机电控PLC，同时将自动化作业指令的执行状态返回给岸桥管理系统；所述桥吊单机电控PLC将收到的设备动作指令或者远程操作台的手动控制信号输出给模拟器软件，以控制虚拟桥吊的具体动作，并将执行状态返回给自动化控制系统；将桥吊设备的所有状态信息和故障信息输出给设备监控系统；所述设备监控系统将收到的设备状态信息和故障信息输出至远程操作台；所述视频管理系统将收到的虚拟摄像机视频信号输出至远程操作台。2.如权利要求1所述的自动化桥吊远程操作模拟器，其特征在于：远程操作台的多个显示器为6个、多个电脑工作站为2个、多个操作手柄为2个；讲师台的多个显示器为3个；服务器机柜的多个以太网交换机为2个、多个图像处理服务器为3个、多个视屏编码器为5个。3.如权利要求1所述的自动化桥吊远程操作模拟器，其特征在于：所述远程操作台中，电脑工作站与显示器之间通过HDMI线连接；PLC控制器与I/O设备之间通过硬件连接线连接；Profinet交换机与PLC控制器、触摸屏和ACCS一体机之间通过Profinet线连接。4.如权利要求1所述的自动化桥吊远程操作模拟器，其特征在于：所述服务器机柜中，以太网交换机与视频...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵斌，周颖达，闻佳华，马矜，黄志伟，
申请(专利权)人：上海振华重工集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31