安全監(jiān)控技術(shù)在大型起重機(jī)上的應(yīng)用

朱士杰

摘 要：介紹了安全監(jiān)控系統(tǒng)在大型起重機(jī)上的應(yīng)用的背景，對監(jiān)控硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)的組成進(jìn)行了簡要的介紹和分析。

關(guān)鍵詞：安全監(jiān)控技術(shù)；起重機(jī)；信號收集；數(shù)據(jù)處理

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.17.232

1 大型起重機(jī)安裝監(jiān)控系統(tǒng)的目的和要求

1.1 監(jiān)控目的

安全生產(chǎn)是永恒不變的主題和先決條件，隨著人們對起重機(jī)的額定起重量、運(yùn)行速度、精度要求的不斷提升，對起重機(jī)安全運(yùn)行影響的因素越來越受到重視，一方面來自起重機(jī)的本身的安全性能限制因素，另一方面自外部風(fēng)險因素也會導(dǎo)致安全事故時有發(fā)生。因此需要有針對性的對起重機(jī)實(shí)施監(jiān)控。某大型起重機(jī)制造企業(yè)通過充分的調(diào)研，對比國內(nèi)外先進(jìn)的監(jiān)控系統(tǒng)，針對起重機(jī)各種威脅類型設(shè)計出一套較全面的大型起重機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控采集起重機(jī)當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)、距離方位、起升高度、承載情況、供電情況、呼叫情況、門禁監(jiān)測、視頻圖像等信息，并且能通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程傳輸、故障預(yù)警等功能，達(dá)到過程監(jiān)控、事故防止與追溯的目的。

本文主要介紹安全監(jiān)控系統(tǒng)在大型起重機(jī)上的應(yīng)用案例供大家研究與參考。

1.2 技術(shù)要求

（1）本機(jī)基礎(chǔ)信息管理。系統(tǒng)負(fù)責(zé)采集本機(jī)基礎(chǔ)信息和主要數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)及時分析與反饋，納入本機(jī)動態(tài)管理。

（2）監(jiān)控信息管理。系統(tǒng)為起重機(jī)吊鉤起重量，及周圍環(huán)境、溫濕度、風(fēng)速、水平面以上及以下的作業(yè)進(jìn)行監(jiān)控。

（3）在起重機(jī)行走盲區(qū)和吊點(diǎn)盲區(qū)建立影像，代替肉眼立體觀測，消除視野盲區(qū)并提高人員的操作精度。

（4）安全狀態(tài)與不安全狀態(tài)的分析。系統(tǒng)能輔助人員分析起重機(jī)不安全狀態(tài)，為人員提供風(fēng)險預(yù)警以及維修數(shù)據(jù)的參考。

（5）提供實(shí)時數(shù)據(jù)的處理和歷史數(shù)據(jù)的查看與儲存管理功能。保證良好的可維護(hù)性，能夠方便的維護(hù)監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行。

1.3 監(jiān)控部位

起重機(jī)的監(jiān)控主要的參數(shù)包含：電壓電流，起重量、起重力矩、起升（下降）高度、運(yùn)行行程、幅度信號、防風(fēng)抗滑裝置、風(fēng)速、供電電纜卷筒位置等，具體要求如下：

（1）信號收集和數(shù)據(jù)處理：對來自各種限位、編碼器、傳感器、風(fēng)速儀的模擬信號數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)，并作出邏輯分析和故障報警等判斷。

（2）監(jiān)控操作：對起升、變幅、旋轉(zhuǎn)、大車機(jī)構(gòu)的方位位置、行程等進(jìn)行自動監(jiān)控，精確的定位，輔助人員操作和處理故障；

（3）實(shí)時顯示：將起重機(jī)的各種信號通過組態(tài)軟件動態(tài)模擬顯示各個裝置的參數(shù)變化趨勢及狀態(tài)。并將需要的數(shù)據(jù)記錄進(jìn)入數(shù)據(jù)庫?？蓪?shù)據(jù)表式（比如：歷史故障）導(dǎo)出，方面人員對起重機(jī)歷史狀態(tài)全面了解。

（4）視頻信息：針對視頻信號采集和存儲，實(shí)時監(jiān)視起重機(jī)吊裝狀態(tài)以及歷史回放功能。

2 硬件配置

起重機(jī)的安全監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)監(jiān)控部位要求硬件配置主要包含：

（1）工控機(jī)用于接收操作站和設(shè)備各個傳感器的信號，通過中央處理器綜合分析和處理，判斷起重機(jī)當(dāng)前狀況，并輸出控制指令，控制相關(guān)機(jī)構(gòu)做出相應(yīng)處理。將采集與分析過的起重機(jī)信息按照協(xié)議格式打包加密，并通過數(shù)據(jù)鏈傳輸至終端顯示器上。并有雙中央處理器構(gòu)成冗余系統(tǒng)和自診斷功能，當(dāng)某一個中央處理器故障，整個系統(tǒng)仍能運(yùn)行，能做出運(yùn)行故障或通訊故障的判斷。

（2）輸出顯示設(shè)備提供距離方位、起升狀況、承載情況、供電情況、呼叫情況、風(fēng)速和溫濕度等信息。將采集與分析過的起重機(jī)信息通過圖像和曲線反應(yīng)出來，并可將數(shù)據(jù)通過輸出模塊接口導(dǎo)出。主要有觸摸屏、指示燈、蜂鳴器等。

（3）傳感器用于采集吊鉤起重量、起重力矩，距離方位、溫濕度、風(fēng)速等物理量信息的測量，輸出形式為4～20mA的模擬信號。

（4）絕對值編碼器用于檢測起升上/下位置、大車運(yùn)行行程、變幅行程位置，其輸出的是開關(guān)量信號。

（5）機(jī)械限位采集機(jī)構(gòu)上/下減速、上/下行程停止、大車行程停止，變幅行程停止、登機(jī)門連鎖、防風(fēng)拉鎖、錨定裝置、電纜卷筒極限等聯(lián)鎖開關(guān)的信號。

3 組態(tài)軟件

組態(tài)軟件可實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)與操作者間的交互界面，是實(shí)現(xiàn)對整個系統(tǒng)管理、控制、監(jiān)視和調(diào)度的基礎(chǔ)核心。人機(jī)界面分別由兩個部分組成。用于日常監(jiān)控信息，各種基本系統(tǒng)參數(shù)設(shè)備的界面；非日常監(jiān)控信息，趨勢圖表和表格以及系統(tǒng)幫助界面。點(diǎn)擊歡迎頁面直接進(jìn)入監(jiān)控系統(tǒng)的主界面。界面中通過圖形或表式模擬起重機(jī)工作狀態(tài)。

在主界面中提供窗口化管理，其主要有系統(tǒng)總覽（主/副起升、翻身鉤、變幅、旋轉(zhuǎn)、聯(lián)動臺、大車）、故障顯示、實(shí)時趨勢、歷史趨勢、維護(hù)、緊停、圖形與表格、視頻監(jiān)控等窗口按鈕。

3.1 總覽

界面中的“總覽”按鈕可實(shí)時顯示數(shù)據(jù)列表畫面，它反應(yīng)起重機(jī)運(yùn)行時主/副起升機(jī)構(gòu)、吊臂、大車等重要機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)。

3.2 故障

提供被采集信號機(jī)構(gòu)的狀態(tài)顯示，點(diǎn)擊對應(yīng)部位可顯示部位的狀態(tài)信息，可直觀的顯示故障的部位，為及時采取措施消除事故隱患.

3.3 實(shí)時趨勢和歷史趨勢

可指定對各個部位監(jiān)控數(shù)據(jù)連續(xù)監(jiān)控，包括實(shí)時反映運(yùn)行狀態(tài)的主/副鉤起重量、起重力矩、距離方位、限位開關(guān)狀態(tài)等各種曲線或表式，提供各個監(jiān)控機(jī)構(gòu)的歷史曲線或表式，顯示過去30天內(nèi)任意時段的工作情況。

3.4 維護(hù)

保存記錄起重機(jī)各個機(jī)構(gòu)的工作時間和工作循環(huán)，為起重機(jī)機(jī)構(gòu)零部件的大修和更換提供了數(shù)據(jù)參考。

3.5 緊停

從“緊?！苯缑嬷锌梢燥@示和控制起重機(jī)各個部件觸發(fā)的緊停的實(shí)時狀態(tài)。

3.6 視頻監(jiān)控

用彩色影像模式（白天）和黑白影像模式（夜晚）實(shí)時顯示大車人員觀察行走盲區(qū)和吊點(diǎn)觀察盲區(qū)的圖像，方便人員了解水平面和水平面以下是否有障礙物或者行人，消除人員視野盲區(qū)，提供操作的精度和安全性，可回放30日內(nèi)的歷史監(jiān)控視頻。

4 結(jié)束語

通過由安全監(jiān)控系統(tǒng)在起重機(jī)上的安裝設(shè)計運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)了起重機(jī)的系統(tǒng)化管理，加強(qiáng)了人員對起重機(jī)起重機(jī)的監(jiān)控，規(guī)范了操作行為，提高了起重機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)安全性和精度要求。