集装箱轨道场桥能耗与状态监测的 大数据分析方案设计(含CAD图)(任务书,开题报告,论文说明书35000字,CAD图纸8张)
摘要
随着如今能源危机的日益加剧以及工人劳动力成本的不断提升，能源消耗对港口企业而言，一直扮演着重要的影响角色。对于能源消耗量巨大的港口而言，能耗量的多少对一个港口企业的核心竞争力有着十分重要的影响。就目前而言，港口企业对于节能环保这一方面，往往都通过采用替代能源等技术来做到节能效果，但都忽略了起重机本身的能耗特性，这必然会导致港口在节约能源上的瓶颈。因此，根据当今港口的需求本论文通过对港口中常用的轨道场桥进行研究，监测其运行时状态数据并进行相关分析，了解其能耗特性以及能耗与影响因素之间的关系，并结合数据挖掘技术，提出了一套轨道场桥的能耗监测分析系统的设计方案,这对港口企业的节能、降低成本具有一定意义。
本文以轨道场桥为研究对象，制定了一套能耗监测分析系统的方案，并提出了数据挖掘技术运用于对轨道场桥能耗监测数据关系的深度分析，之后将分析结果呈现给使用者。具体如下：
首先，对轨道场桥进行了总体结构设计，绘制了一张A1大小的图纸，并对其常规载荷、整体稳定性以及轮压进行了计算。
其次，通过轨道场桥的结构特点和能耗特性对轨道场桥的能耗数据的采集提供了方案，包括数据采集系统的设计和传感器布置设计。
最后，结合数据采集系统以及港口实际需求，设计了能耗数据分析模块。同时结合数据挖掘技术，提出将其运用于港口实际数据分析的方案。
关键词：能耗；数据挖掘；轨道场桥；设计；集装箱码头。
Abstract
With the increasingly intensified energy crisis and rising labor costs of workers, energy consumption plays an important role for port enterprises, both in terms of national energy consumption policies and their own operating costs. For ports with huge energy consumption, the amount of energy consumption has a very important impact on the core competitiveness of a port enterprise. At present, in terms of energy saving and environmental protection, port enterprises often adopt alternative energy technologies to achieve energy saving effect, but they ignore the energy consumption characteristics of the crane itself, which will inevitably lead to the bottleneck of energy saving in the port. Therefore, according to the needs of the port that is commonly used in this dissertation through to the port rail bridge is studied, monitoring the operation state of the data and related analysis, understand the characteristics and the relationship between energy consumption and the factors affecting energy consumption, and combining with data mining technology, puts forward a set of track field bridge design scheme of monitoring and analysis system of energy consumption, energy efficiency, reduce the cost of the port enterprise has a certain significance.
In this dissertation, the track field bridge as the research object, developed a set of energy consumption monitoring and analysis system, and put forward the data mining technology used in the track field bridge energy consumption monitoring data relationship in-depth analysis, and the analysis results will be presented to the user. The details are as follows:
Firstly, the overall structure of the track field bridge is designed, and the drawings are drawn, and the conventional load, overall stability and wheel pressure are calculated.
Secondly, through the structural characteristics and energy consumption characteristics of the track field bridge, it provides a scheme for the acquisition of energy consumption data of the track field bridge, including the design of the data acquisition system and the sensor layout design.
Finally, the energy consumption data analysis module is designed based on the data acquisition system and the actual demand of the port. At the same time, combined with the data mining technology, this paper puts forward the scheme of applying it to the actual data analysis of the port.
Key words:Energy consumption; Data mining; Track bridge; Design; Container terminal.
1.4.1设计内容
本文以港口中最常见的集装箱轨道场桥为研究对象，结合当今大数据分析技术，对港口的集装箱轨道场桥建立一个能耗监测系统，以能量动力流为主线，对集装箱轨道场桥的起升机构、小车运行机构以及大车运行机构进行深层次关联分析，分析各子系统的输入于输出关系，揭示各机构能耗数据、速度状态、运行里程、作业量等多种状态数据之间，以及设备故障状态、调度使用、司机操作习惯之间复杂的联系，系统的提出集装箱轨道场桥的能耗与状态监测的大数据分析方法与大数据分析系统的组成，以此来优化港口运营策略以及设备的调度。
为了充分融合大数据技术，面对海量的起重机运行状态数据，本文阐述了K均值算法和Apriori算法，分别对其中的数据进行聚类和关联规则分析，通过聚类找出异常数据，同时找出统一数据簇内的相同数据特征，通过相关关联规则分析找出能耗与相关影响因素的关系，更好的分析起重机调度中的缺点、评估作业优劣，优化起重机的运维管理，辅助港口管理部门进行相关决策。
1.4.2研究问题
本文研究的问题，可总结为以下几点：
（1）面向能量流的集装箱轨道场桥的结构系统分析；
（2）集装箱轨道场桥生产调度及装卸作业的数据需求分析；
（3）集装箱轨道场桥机电系统可靠性及维护保养的需求分析；
（4）集装箱轨道场桥大数据分析系统构型的研究与应用。
目录
第一章 绪论 1
1.1选题的背景及意义 1
1.2轨道场桥能耗的国内外研究现状 2
1.3大数据处理技术的国内外研究现状 3
1.4设计内容与研究问题 3
1.4.1设计内容 3
1.4.2研究问题 3
第二章 集装箱堆场轨道场桥的总体设计 4
2.1设计参数 4
2.2主要工作机构和金属结构形式的确定 5
2.2.1确定主要工作机构形式 5
2.2.2金属结构的选型 9
2.3载荷的计算 9
2.3.1坐标系的建立 9
2.3.2自重载荷 10
2.3.3起升载荷 10
2.3.4动力载荷 11
2.3.5风载荷 13
2.4轮压计算 15
2.5起重机整机的稳定性计算 20
2.6功率计算 21
2.6.1起升机构的功率计算 21
2.6.2大、小车运行机构的功率计算 22
2.7经济性评价分析 24
2.7.1外形尺寸分析 24
2.7.2成本分析 24
2.7.3工作效率分析 25
2.7.4转场分析 26
2.7.5安全环保性分析 26
2.7.6经济分析结论 26
2.8本章小结 26
第三章 数据监测系统的需求分析及设计 27
3.1轨道场桥监测系统的需求分析 27
3.1.1能耗特性分析 27
3.1.2影响因素的分析 28
3.1.3需求分析 31
3.2能耗监测系统方案设计 32
3.2.1能耗数据采集系统总体设计 32
3.2.2系统的全局设计 42
3.3本章小结 43
第四章 轨道场桥能耗数据分析系统方案设计 44
4.1总体需求与系统架构 44
4.1.1系统组成部分 45
4.1.2系统的分析内容 48
4.1.3系统的架构组织 49
4.1.4系统的分析功能（相关、预测、分类） 50
4.2常规分析方法 51
4.3能耗数据深度挖掘方法 53
4.4本章小结 60
第五章总结与展望 61
5.1总结 61
5.2展望 61
参考文献 63
附录 64
附录A轨道场桥总体设计图 64
致谢 65
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