關(guān)藝斌
(中交二公局鐵路工程有限公司,陜西 西安 710065)
為了適應(yīng)國內(nèi)智能化、信息化的需要,DL900 提梁機系統(tǒng)在滿足國家標(biāo)準(zhǔn)對起重機械安全監(jiān)控要求的基礎(chǔ)上,加裝遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸及信息系統(tǒng),能夠?qū)崿F(xiàn)對設(shè)備運行的實時運行視頻狀態(tài)的獲取、以及主要運行數(shù)據(jù)的獲取,并能夠?qū)Ξ惓_\行狀況進(jìn)行預(yù)警和報警。通過安裝手機APP,使主要管理人員對設(shè)備的安全運行進(jìn)行實施監(jiān)督。在整個系統(tǒng)中,除了對設(shè)備安全監(jiān)控進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)控外,還包括視頻系統(tǒng)、遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng),這些子系統(tǒng)相互協(xié)調(diào)、相輔相承,共同構(gòu)成了一整套完整的安全監(jiān)控系統(tǒng)。
遠(yuǎn)程監(jiān)控管理平臺實現(xiàn)了對設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)視、分析設(shè)備的故障原因,以達(dá)到設(shè)備的遠(yuǎn)程故障診斷及遠(yuǎn)程修復(fù)。它可以有效監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)、預(yù)防發(fā)生故障以及在故障發(fā)生后第一時間掌握設(shè)備情況,從而有效排查及解決故障,減少去現(xiàn)場處理帶來的各種時間、人力及費用上的支出。
(1)系統(tǒng)功能。本系統(tǒng)應(yīng)用層主要包括以下子系統(tǒng):①設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控子系統(tǒng):監(jiān)控起重機運行參數(shù);②視頻監(jiān)控子系統(tǒng):集成視頻監(jiān)控系統(tǒng),提供實時視頻顯示、存儲、回放等基本功能;③遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng):可以在接入互聯(lián)網(wǎng)的電腦上遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備的運行狀態(tài)以及視頻信息。在本系統(tǒng)里,能顯示設(shè)備的各種即時狀態(tài),吊掛重物的實時重量。操作人員的操作歷史記錄、載荷的歷史記錄、各種報警記錄及本次運行時間和總的運行時間等。
(2)客戶端功能模塊。設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控子系統(tǒng)有下有以下6 個功能模塊:機構(gòu)參數(shù)與狀態(tài)、實時曲線、數(shù)據(jù)報表、歷史曲線、報警查詢、系統(tǒng)管理。①參數(shù)狀態(tài):該功能能夠顯示提梁機實時起重量,起升高度/下降深度,操作指令,制動狀態(tài),工作時間,累計工作時間,每次工作循環(huán)次數(shù)等關(guān)鍵信息直觀的反應(yīng)給用戶;為設(shè)備運行提供實時參考依據(jù),并且更為直觀的顯示設(shè)備故障現(xiàn)象及彈出對話框,大大縮短了設(shè)備停機時間,節(jié)約成本。②實時曲線:該功能支持在線的實時曲線顯示,系統(tǒng)默認(rèn)將重要曲線進(jìn)行分組設(shè)置,用戶可以根據(jù)自己的需求進(jìn)行查看。③數(shù)據(jù)報表:該功能可以通過手動設(shè)置查詢時間(日/時/分),將操作指令,起升高度,起重量,制動狀態(tài),超速與過載狀態(tài),電纜卷筒狀態(tài)等關(guān)鍵信息以數(shù)據(jù)報表的形式直觀地反映給用戶。④歷史曲線:可以提供所有變量的趨勢曲線顯示、數(shù)據(jù)歸檔進(jìn)行定制查詢,能夠記錄故障發(fā)生瞬間情況,便于故障追述與分析。⑤報警查詢:具備完善的故障記錄功能,在數(shù)據(jù)庫中的故障記錄可以長時間存儲并可以由用戶進(jìn)行各種自定義條件查詢(如按時間查詢,按故障類型查詢等),所有故障信息將會保留在系統(tǒng)中至少30d,并可以很方便的將其導(dǎo)出常用的文件格式,留作備份存檔。⑥系統(tǒng)管理:本功能包括權(quán)限管理、文件管理兩部分內(nèi)容。權(quán)限管理部分通過該功能,可以設(shè)置不同級別用戶的權(quán)限,使各級用戶進(jìn)行不同等級的操作,系統(tǒng)可以自動記錄登錄人及登錄時間,同時管理者可以對系統(tǒng)使用人員的登錄記錄進(jìn)行查詢,該功能能夠按照人員、時間等類型進(jìn)行復(fù)合查詢;文件管理部分要求通過該功能,用戶可以實現(xiàn)常用文件的打開、復(fù)制、剪切。
(1)視頻監(jiān)控。提供全車的8 個攝像頭的視頻信號,如圖所示。包括兩個吊鉤的兩個攝像頭,前后左右行走區(qū)域及卷揚的8 個攝像頭共8 路??梢杂行У赜^察吊點情況,大車的行走路況及卷揚上鋼絲繩的纏繞狀況。根據(jù)觀察吊點的位置,司機可以快速地調(diào)整天車油缸,實現(xiàn)快速定位,節(jié)省時間降低生產(chǎn)成本。
(2)主支腿水平度。主支腿的水平度能夠反映架橋機整機的水平度情況。當(dāng)架橋機傾斜度超過允許范圍時,通過加裝的傾角傳感器檢測主支腿水平度并進(jìn)行報警提示。
(3)主梁撓度。邊跨懸掛時,橋機跨中下?lián)隙缺O(jiān)控:邊跨節(jié)段梁懸掛施工分為前邊跨及后邊跨施工。利用吊掛將梁塊懸掛在主梁桁架上直至首跨半孔9 塊節(jié)段梁全部懸掛拼裝完畢,此時主梁前部跨中變形量最大,檢測該位置的撓度;架橋機過孔時,前導(dǎo)梁變形量最大;檢測前導(dǎo)梁前部的撓度。兩主梁在直線施工時基本均載,但是在過曲線時主梁偏載,所以對2 根主梁分別進(jìn)行撓度測量。
(4)主梁前行的同步性。在頂推油缸處加裝拉線傳感器檢測主梁前行的同步性;當(dāng)兩根主梁載荷不均時頂推過程中可能出現(xiàn)不同步;為了能夠?qū)崟r監(jiān)控縱移時兩側(cè)主梁的位移的偏差,在兩根主梁的油缸處分別安裝一個拉線式距離傳感器,計算出兩根主梁的位移偏差值,當(dāng)超出范圍,進(jìn)行報警。
(5)應(yīng)力監(jiān)控。采用一套應(yīng)力應(yīng)變儀監(jiān)控應(yīng)力應(yīng)變情況,共設(shè)11 個監(jiān)控點,分別在中支腿,后支腿,可以測得支腿的支反力,每個支腿4 個監(jiān)控點;在主梁上共安裝3 個監(jiān)控點。應(yīng)力監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)置有兩個目的:①及時獲取結(jié)構(gòu)信息,評估結(jié)構(gòu)的安全性;②利用監(jiān)測得到的結(jié)構(gòu)響應(yīng)信息,在結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不安全苗頭的情況下,指導(dǎo)采取控制措施。目前,可用于鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)力監(jiān)測的傳感器主要有電阻應(yīng)變片與光纖傳感器、振弦式應(yīng)變計等。而振弦式應(yīng)變計精度可以達(dá)到甚至優(yōu)于3,振弦式應(yīng)變計穩(wěn)定性、耐久性較好,能滿足中長期的應(yīng)變測試,價格相對較低。所以最終選擇振弦式應(yīng)變計的監(jiān)測技術(shù)作為架橋機的應(yīng)力監(jiān)測。
(1)遠(yuǎn)程通信功能。選用GPRS、CDMA、4G 等性能良好的通訊形式,可以及時通過蜂鳴器現(xiàn)場報警,并向設(shè)定的手機群發(fā)報警信息。
(2)圖形終端。選用7 寸或10.4 寸彩色液晶觸摸屏,可顯示載荷、垂直度、工作狀態(tài)、風(fēng)速、溫度、電流、電壓、操作說明等,能發(fā)出預(yù)警聲光提示,并切斷危險動作,工作溫度范圍為-5~50℃。
(3)故障數(shù)據(jù)記錄。運行中以100ms 為采集周期,實時采集工作參數(shù),數(shù)據(jù)處理結(jié)果間隔1s 存儲一次,狀態(tài)變化瞬時存儲,至少可累積存儲10 萬條工作記錄;當(dāng)停電或突發(fā)狀況時,可將數(shù)據(jù)存入存儲器中,數(shù)據(jù)應(yīng)具備加密功能,記錄儀應(yīng)防水、防撞、阻燃、抗摔,溫度范圍為-40~85℃。
(4)數(shù)據(jù)采集。稱重儀量程0-1000T,精度3%;垂直水平度檢測量程0~30°,精度2%;風(fēng)速儀量程0~100m/s,精度2%,溫度范圍-25~70℃。
(5)攝像頭參數(shù)。清晰度:應(yīng)≥480 線,低照度攝像儀;分辨率:≥640×480;鏡頭:可后臺對攝像機的方位、焦距、光圈、景深等進(jìn)行設(shè)置和控制;監(jiān)控覺度:0~355°,垂直90°,連續(xù)可調(diào);變焦率:可18 倍光學(xué)變倍放大/12 倍光學(xué)變倍放大。
(1)實時在線監(jiān)控設(shè)備的所有被監(jiān)控參數(shù)及狀態(tài)。(2)記錄并提供可追溯的設(shè)備運行數(shù)據(jù)庫,存儲時間≥72h,存儲量可滿足72h 的數(shù)據(jù)量。(3)具備系統(tǒng)自檢故障自診斷能力。(4)具備聯(lián)網(wǎng)功能,提供遠(yuǎn)程監(jiān)控接口與手機短信發(fā)送模塊。(5)能實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控功能。(6)信息采集功能。主要采集以下信息:起重量限制器、起重高度限位器/下降深度限位器、運行行程限位器、聯(lián)鎖保護(hù)安全裝置、水平傳感器、風(fēng)速儀裝置、垂直傳感器、超速保護(hù)裝置、起升機構(gòu)制動器、工作時間、累積工作時間、每次工作時間等。
(1)通過控制器程序進(jìn)行信號采集邏輯控制輸出更安全;(2)實時監(jiān)控能力更全面;(3)施工簡單,簡化機械結(jié)構(gòu);(4)操作簡單,只需點擊按鈕調(diào)節(jié)旋鈕,即可完成操作;(5)整車的智能化數(shù)字化程度更高;(6)人機交互更和諧;(7)機構(gòu)間聯(lián)鎖。當(dāng)設(shè)備某一處發(fā)生故障、有潛在危險或設(shè)備達(dá)到一定極限,威脅設(shè)備和人身安全時,設(shè)備將強制停機。如風(fēng)機達(dá)到6 級、實際重量超過額定重量的105%、位置到達(dá)極限等;(8)遠(yuǎn)程監(jiān)控管理。通過4G 路由器、交換機等接入把設(shè)備接入互聯(lián)網(wǎng),實現(xiàn)設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控管;根據(jù)現(xiàn)場情況安裝一套4G 路由器,電信運營商的寬帶接入的項目部;監(jiān)控主機即工控機負(fù)責(zé)提梁機各機構(gòu)的運行狀態(tài)監(jiān)控,故障記錄、分析,設(shè)備維護(hù)保養(yǎng),生產(chǎn)作業(yè)信息的統(tǒng)計管理。涵蓋設(shè)備全部的安全運行、過程監(jiān)控、歷史記錄、信息管理系統(tǒng)功能。
綜上所述,該系統(tǒng)完全基于現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)模型進(jìn)行構(gòu)建。本平臺在安全管理系統(tǒng)設(shè)計上主要體現(xiàn)在如下子系統(tǒng)工程:實時狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)、故障報警系統(tǒng)、歷史故障查詢系統(tǒng)、操作記錄查詢系統(tǒng)、設(shè)備控制。監(jiān)控系統(tǒng)可以進(jìn)行擴展,留有足夠的接口,滿足整個監(jiān)控系統(tǒng)的要求。