港口按货物类型主要分为集装箱码头、油罐码头、散货码头、件杂货码头等，而散货和件杂货码头由于货品类型多、货品还具有流动性的特征，实现自动化监控和智能化管理难度大，其装卸监控技术和管理水平直接影响整个现代化港口的综合信息管理平台的建设。本文为提高散货码头的门座式起重机和桥式抓斗卸船机的装卸效率和管理水平，研发一种由软件和硬件构成的，能全程监测装卸作业的数据和司机的操作，并实施绩效管理的散货装卸设备作业监控系统，对港口实现精细化管理，构建港口作业综合信息平台提供支撑。

通过需求分析，散货装卸设备的作业数据有工作时间、装卸斗数、起重量、每斗作业消耗电量等，司机操作的相关信息主要是每斗作业开始和结束时间，上升、下降操作信号，开斗、闭斗操作信号，门座式起重机的旋转角度，桥式抓斗卸船机的小车位置信号等。根据输入和输出的信号要求，选取STM32作为处理器，设计了司机操作室的机上监测终端的硬件，包括处主控制器及控制程序、存储模块、时钟管理模块、数据采集模块、通信模块和人机交互的界面。系统设计监测终端采集的数据通过GPRS无线通信方式传送到机械队部的数据服务器中，在队部的电脑终端安装绩效管理软件，可以实现作业信息的实时动态监测、分类统计和报表。

门座式起重机和桥式抓斗卸船机的作业过程中每斗作业的重量是很重要的数据，传统获取每斗作业重量是通过安装应力检测传感器的方式获得。在实际应用中，由于港口的工作环境等因素，这样的方式存在安装复杂、检测精度低、维护不方便等问题。为达到实时准确的作业信息监测，本文研究基于起升机构电机功率的实时检测，采取聚类算法，通过计算来实时获得每斗的起升重量。该方法基于能量守恒定律，采用k-means聚类算法获得每斗重量与起升机构电机功率之间的关系曲线，从这个曲线获得起升重量与起升电机功率之间的函数关系，进而实时计算出当前斗抓取货物的重量。本文提出的这种方法代替传统的传感器检测方式，不需要额外安装传感器，成本低、实现简便且精度能满足散货装卸作业要求。